Metodologi Penelitian

Transkripsi

1 Bab III Metodologi Penelitian III.1 Program Kerja Dalam rangka penyelesaian tesis ini program kerja penelitian disusun dalam bentuk diagram alir seperti Gambar III.1. MULAI STUDI LITERATUR PERSIAPAN MATERIAL Pemilihan Agregat - Pengujian Agregat - - Berat jenis - Keausan - Penyerapan - Kelekatan aspal - Soundness - Kepipihan - Kelonjongan - Angularitas - Nilai setara pasir Filler - Pengujian Filler - - Berat jenis Pemilihan Aspal Aspal Pen 60/70 Aspal Supracoat Pengujian Aspal Penetrasi sebelum dan sesudah RTFOT - Titik lembek - Thin Film Oven Test - Daktilitas sebelum dan sesudah RTFOT - Kelarutan - Titik nyala - Viskositas - Berat jenis tidak Memenuhi syarat spesifikasi Ya Memenuhi syarat spesifikasi tidak A 36

2 37 A Persiapan benda uji AC-WC dari Aspal Pen 60/70 untuk analisa Marshall Persiapan benda uji AC-WC dari Aspal Supracoat untuk analisa Marshall Penentuan Kadar Aspal Pen 60/70 Optimum melalui Metode Marshall dan Metode Marshaal yang dilengkapi prosedur Kepadatan Mutlak (Lihat gambar III.2) Penentuan Kadar Aspal Multigrade Optimum melalui Metode Marshall dan Metode Marshaal yang dilengkapi prosedur Kepadatan Mutlak (Lihat Gambar III.2) tidak KAO Marshaal : Aspal Pen60/70 & aspal Supracoat Memenuhi syarat tidak Ya Pengujian Perendaman Marshall (marshaal Immersion) Persiapan Benda Uji dan Pengujian UMATTA: - Campuran pen 60/70 pada suhu 30 0 C, 45 0 C dan 60 o C - Campuran Supracoat pada suhu 30 0 C, 45 0 C dan 60 o C Persiapan Benda Uji dan Pengujian fatique : - Campuran pen 60/70 - Campuran Supracoat ANALISIS DAN KAJIAN DATA KESIMPULAN DAN SARAN SELESAI Gambar III.1 Diagram Alir Program kerja

3 38 Mulai Pemilihan Gradasi Campuran AC-WC Pembuatan benda uji Marshall pada 5 kadar aspal Dengan perkiraan KAO = Pb -1,0%;0,5%;PB;+0,5%;+1,0% Pengujian parameter Marshall (VIM, VMA, VFA, Stabilitas, Mflow, MQ) Memenuhi Syarat? tidak Ya Tentukan Kadar aspal pada VIM = 6 % Buat benda uji pada kadar aspal dengan VIM = 6 % dan ± 0,5 %, padatkan memakai alat PRD tidak Pengujian Kepadatan Mutlak VIM PRD 2,5 % Ya Tentukan Kadar Aspal Optimum berdasarkan VIM, VMA, VFA, Stabilitas, Mflow, MQ Selesai Gambar III.2 Diagram alir penentuan Kadar Aspal Optimum Prosedur penelitian yang digunakan mengacu kepada Standar Nasional Indonesia (SNI) dan metode standar lainnya seperti American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), American Society for Testing and Materials (ASTM) dan British Standard (BS), bilamana pengujian tidak termuat dalam Standar Nasional Indonesia.

4 39 III.2. Pengujian Bahan III.2.1 Pengujian Material Agregat Agregat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari agregat kasar, halus dan bahan pengisi yang berasal dari sumber yang sama dan dipisahkan berdasarkan fraksi sesuai spesifikasi Dep.Pekerjaan Umum Pada pengujian berat jenis (spesific gravity) agregat kasar dan halus tidak boleh berbeda lebih dari 0,2. Nilai berat jenis agregat kasar dan halus minimal 2,5. Prosedur pengujian material yang dilakukan untuk mengevaluasi kesesuaian agregat kasar dan agregat halus seperti yang terlihat pada Tabel berikut: Tabel III.1 Pengujian agregat kasar Pengujian Standar Kekekalan bentuk agregat terhadap larutan natrium dan magnesium sulfat SNI Berat jenis dan penyerapan SNI Abrasi dengan mesin Los Angeles SNI Kelekatan agregat terhadap aspal SNI DoT s Angularitas (kedalaman dari permukaan < 10 Pennsylvania cm) Test Method, Angularitas (kedalaman dari permukaan > 10 PTM No.621 cm) Determination of Partikel Pipih Flakiness Index BS. 812 Partikel Lonjong ASTM D-4791 Material lolos Saringan No.200 SNI Sumber : Dept.PU, 2005 Tabel III.2 Pengujian agregat halus Pengujian Standar Nilai Setara Pasir SNI Material Lolos Saringan No. 200 SNI Berat jenis dan penyerapan SNI Sumber : Dept.PU, 2005 III.2.2 Pengujian Material Aspal Penelitian ini menggunakan aspal penetrasi 60/70 dan aspal multigrade Supracoat. Prosedur pengujian material yang dilakukan untuk mengevaluasi kesesuaian aspal yang disyaratkan dalam spesifikasi diperlihatkan pada Tabel

5 40 III.3. untuk aspal Pen 60/70 dan Tabel III.4. untuk aspal Multigrade. Bagian utama program pengujian aspal adalah untuk mengevaluasi kateristik teknis aspal. Tabel III.3 Pengujian aspal Pen 60/70 No Karakteristik Standar Satuan 1. Penetrasi, 25 o C, 100 gram, 5 dtk SNI ,1 mm 2. Titik Lembek SNI Daktilitas 25 o C, 5 cm/menit, SNI cm 4. Titik Nyala SNI Berat Jenis, pada suhu 25 o C SNI Kelarutan dalam Trichloro Ethylen SNI % berat 7. Kehilangan Berat, 163 o C, 5 jam SNI % berat 8. Penetrasi setelah kehilangan berat SNI % semula 9. Daktilitas setelah kehilangan berat SNI cm Sumber : Dept.PU, 2005 o C o C Tabel III.4 Pengujian aspal Multigrade No. Jenis Pengujian Metode Satuan 1 Penetrasi, 25 º C, 100 gr, 5 detik; SNI ,1 mm 2 Titik Lembek; º C SNI Titik Nyala; º C SNI cm 4 Daktilitas, 25 º C; SNI Berat jenis SNI Kelarutan dalam Trichlor Ethylen SNI % berat 7 Penurunan Berat (dengan TFOT) SNI % berat 8 Penetrasi setelah penurunan berat SNI % semula 9 Daktilitas setelah penurunan berat SNI cm Sumber : Dept.PU, 2005 o C o C III.2.3 Gradasi Agregat Campuran Gradasi yang digunakan untuk perencanaan adalah garadasi dari Laston Lapis Aus (AC-WC). Kurva gradasi yang digunakan adalah dalam penelitian ini adalah kurva gradasi atas daerah larangan, tanpa memotong kurva Fuller dan berada dalam titik kontrol gradasi Beton Aspal Lapis Aus (Ac-WC). Tabel III.5 dan Gambar III.3 menunjukkan rancangan gradasi agregat persaringan yang akan digunakan sebagai campuran Beton aspal Lapis Aus (AC-WC).

6 41 Tabel III.5 Rancangan gradasi agregat Laston lapis Aus (AC-WC) Ukuran ayakan ASTM (mm) SPESIFI KASI % Berat yang Lolos % Berat yang tertahan FULLER Gradasi Uji Campuran ¾ ½ 12, ,8 92 3/8 9,50 Maks.90 73,2 81 No.4 4,75 53,6 60 No.8 2, ,1 45 No.16 1,18 28,6 34 No.30 0,60 21,1 25 No.50 0,30 15,5 17 No ,3 8,5 PAN Tertaha n Kumu latif Berat tertahan (grm/b.u) ,5 91,5 93,5 8, ,5 Total 1100 Prosen Lolos (%) Daerah larangan Gradasi Fuller Titik kontrol ,01 0, Ukuran saringan (mm) Gambar III.3 Gradasi Uji campuran Laston lapis Aus (AC-WC)

7 42 III.2.4 Perencanaan Campuran Metoda Marshall dengan Pendekatan Kepadatan Mutlak Pengujian dengan metode Marshall dalam rancangan campuran beraspal untuk memperoleh kadar aspal optimum yang memenuhi semua kriteria rancangan campuran yang disyaratkan. Pengujian dengan metode Marshall mengacu pada standar SNI Variasi kadar aspal benda uji Marshall disiapkan pada lima variasi kadar aspal, yaitu dua kadar aspal di bawah nilai Pb ( 1,0%, -0,5%), Satu kadar aspal optimum perkiraan awal (Pb) dan dua kadar aspal di atas nilai Pb (+0,5%, +1,0%). Masing-masing kadar aspal dibuat tiga benda uji. Kadar aspal optimum perkiraan awal (Pb) dihitung berdasarkan formula: Pb = 0,035 ( % CA ) + 0,045 ( % FA ) + 0,18 ( % FF ) + c (3.1) dimana : CA = Coarse Agregate (agregat kasar) FA = Fine Agregate (agregat halus) FF = Fine Filler (bahan pengisi) c = 2,0-3,0 untuk Lataston (HRS) dan 0,5 1,0 untuk Laston (AC). Banyaknya benda uji untuk mengetahui sifat-sifat campuran dan penentuan kadar aspal masing-masing campuran dapat dilihat pada Tabel III.6. Benda uji standar yang digunakan dalam pengujian adalah tebal 63,5 mm (2,5 inch). Benda uji lain yang mempunyai ukuran tidak sesuai dengan standar, dilakukan kalibrasi dengan faktor koreksi stabilitas. Pengujian dilakukan terhadap benda uji yang dibuat dengan material lokal yang berasal dari Sungai Batang Muar Ipuh, Propinsi Bengkulu. Pemadatan untuk kondisi lalu lintas berat, dilakukan penumbukan sebanyak 75 kali, dengan menggunakan penumbuk Marshall. Benda uji setelah dipadatkan, disimpan pada suhu ruang selama 24 jam, kemudian benda uji ditimbang di udara, di dalam air dan dalam kondisi kering-permukaan jenuh (Saturated Surface Dry, SSD), untuk mendapatkan berat jenis bulk (Bulk Specific Gravity). Selanjutnya direndam pada temperatur 60 o C selama 30 menit dan siap untuk diuji.

8 43 Tabel III.6 Jumlah Benda uji Untuk Metode Marshall dan Kepadatan Mutlak Kadar Aspal (%) Jumlah Benda Uji Laston Lapis Aus (AC-WC) Pen 60/70 Aspal Supracoat Metode Marshall Pb 1,0 3 3 Pb 0,5 3 3 Pb 3 3 Pb + 0,5 3 3 Pb + 1,0 3 3 Jumlah Benda Uji masing- Masing Campuran Total Benda uji 30 Pengujian Kepadatan Mutlak X 0,5 1 1 X 1 1 X + 0,5 1 1 Jumlah Benda Uji masing- Masing Campuran 3 3 Total Benda uji 6 Suhu yang dipilih untuk pencampuran dan pemadatan mengacu kepada hasil viskositas aspal, untuk pencampuran 170 ± 20 centistokes dan untuk pemadata 280 ± 30 centistokes. Saybolt Furol Viscosimeter digunakan untuk menghitung viskositas Saybolt Furol (detik) dan selanjutnya dikonversi menjadi nilai viskositas kinematis (centistokes). Setelah grafik hubungan antara karakteristik Marshall (stabilitas, kelelehan, VIM, VMA dan VFA) dengan kadar aspal diperoleh. Langkah selanjutnya adalah menentukan kadar aspal untuk pembuatan benda uji PRD. Kadar aspal yang digunakan untuk tujuan ini, adalah kadar aspal yang memberikan nilai VIM- Marshall 6% dan 0,5% di atas dan di bawah dari kadar aspal tersebut. Untuk masing-masing kadar aspal dibuat 2 benda uji. Benda uji kemudian dipadatkan dalam cetakan (Mold) yang berukuran mm (6 inch), dengan pemadat getar (BS 598 Part 104, 1989), atau dengan pemadat Marshall sebanyak 400 tumbukan untuk masing-masing sisi pada cetakan 100 mm (4 inch). Hasil pengujian VIM-refusal kemudian disatukan dengan grafik hubungan antara VIM-

9 44 Marshall dengan kadar aspal. Selanjutnya dilakukan analisis untuk mendapatkan Kadar Aspal Optimum, yang memenuhi semua kriteria campuran. III.2.5 Uji Rendaman Marshall Pengujian perendaman Marshall dilakukan terhadap empat benda uji yang disiapkan untuk setiap tipe campuran beraspal pada kadar aspal optimum (KAO). Dua benda uji pertama akan dilakukan perendaman dalam air pada suhu 60 o C selama 24 jam kemudian dilakukan uji Marshall untuk mendapatkan nilai rata-rata stabilitasnya. Dua benda uji sisanya dilakukan uji Marshall standar sesuai SNI yaitu benda uji direndam selama 30 menit, kemudian dilakukan uji Marshall untuk mendapatkan nilai rata-rata stabilitas standar. Banyaknya benda uji untuk rendaman marshall dapat dilihat pada Tabel III.7. Tabel III.7 Jumlah Benda uji Untuk Rendaman Marshall Kadar Aspal (%) Jumlah Benda Uji Laston Lapis Aus (AC-WC) Pen 60/70 Aspal Supracoat KAO 4 4 Total Benda uji 8 Perbandingan antara stabilitas Marshall benda uji setelah perendaman dan stabilitas benda uji standar dinyatakan dalam persen yang disebut Indeks Kekuatan Marshall Sisa (IKS)/Index of Retained Strength (IRS). III.2.6 Pengujian Modulus Resilien Pengujian UMATTA pada penelitian ini dimaksudkan untuk mengukur Modulus Resilien dari masing-masing campuran aspal pada temperatur tertentu. Temperatur yang dipilih untuk pengujian adalah temperatur yang mewakili kondisi perkerasan di Indonesia. Temperatur perkerasan yang umum terjadi di Indonesia lebih dari 25 o C. Shell (1978) menyatakan bahwa nilai temperatur suatu daerah harus dinyatakan dalam Temperatur Udara Tahunan Rata-rata Terbobot (w-maat), agar pengaruh kondisi klimatik pada kinerja dan sifat mekanistik perkerasan beraspal dapat

10 45 diwakili oleh temperatur dimana lokasi perkerasan tersebut berada. Oleh karena itu pada penelitian ini temperatur yang digunakan yaitu 30 C, 45 C dan 60 C Persiapan benda uji campuran terdiri dari agregat kasar, agregat halus dan filler. Gradasi campuran pada kadar aspal optimum berdasarkan hasil pengujian dan perhitungan sebelumnya dan kemudian dilakukan pencampuran dan pemadatan secara mekanis. Campuran pada cetakan disimpan pada temperatur selama 1 hari atau 24 jam. Sebelum dilakukan pengujian, benda uji harus dikondisikan terlebih dahulu dengan cara memanaskannya dalam ruang dengan temperatur terkendali. Disamping itu dimensi benda uji yaitu tinggi dan diameternya harus terlebih dahulu diukur sebelum pengujian dilakukan. Banyaknya benda uji untuk kebutuhan pengujiaan UMATTA dapat dilihat pada Tabel III.8. Tabel III.8 Jumlah benda uji untuk pengujian UMATTA Jumlah Benda Uji Laston Lapis Aus Temperatur Pengujian (AC-WC) Jenis Aspal Pen 60/70 Aspal Sopracoat 30 C C C 2 2 Jumlah Benda Uji masing- Masing Campuran 5 5 Total Benda uji 10 Setelah temperatur pengujian tercapai, yaitu apabila temperatur pada permukaan dan inti benda uji telah mencapai temperatur pengujian yang ditetapkan, baru pelat pembebanan diletakkan di atas benda uji. Letak batang pembeban yang lebarnya 12,7 mm (0,5 inch) dan transducer harus diatur sedemikian rupa agar menyentuh benda uji secara sempurna. Pembebanan awal sebanyak lima pukulan dilakukan dengan beban yang relatif kecil, sebelum pembebanan sebenarnya diberikan. Tujuan dari pembebanan awal ini adalah untuk memastikan agar batang pembeban telah benar-benar menyentuh benda uji dengan baik, sehingga diharapkan didapat pembacaan regangan yang sesungguhnya.

11 46 III.2.7 Pengujian Kelelahan Benda uji yang digunakan adalah campuran pada kondisi KAO yang memenuhi persyaratan Indeks Kekuatan Marshall Sisa. Benda uji dicetak pada cetakan besi yang berukuran panjang 39 cm, lebar 30 cm, dan tinggi 5 cm, yang merupakan modifikasi dari cetakan benda uji untuk pengujian Wheel Tracking dan jumlah benda uji untuk kebutuhan pengujiaan kelelahan dapat dilihat pada Tabel III.9. Volume dan berat satu cetakan benda uji dihitung menurut formula yang digunakan untuk menghitung berat campuran dengan ketebalan lima centimeter, yaitu: W = V D CF (3.2) dimana ; W = berat campuran (kg) V = volume campuran = 5 x 30 x 39 cm 3 D = kepadatan (ton/m 3 ) (kepadatan benda uji pada KAO dari hasil pengujian Marshall ) CF = 1,03 yaitu faktor koreksi berdasarkan asumsi adanya bahan yang hilang pada saat pencampuran dan pencetakan Tabel III.9 Jumlah benda uji untuk pengujian DARTEC Beban Jumlah Benda Uji Laston Lapis Aus (AC-WC) Pen 60/70 Aspal Supracoat 0,10 kn 1 1 0,15 kn 1 1 0,20 kn 1 1 0,25 kn 1 1 Jumlah Benda Uji masing- Masing Campuran 4 4 Total Benda uji 8 Pemadatan benda uji dilakukan dengan pemadat roda. Tekanan kontak sebesar 5,6 kg/cm 2 sebanyak 112 lintasan disesuaikan dengan jumlah tumbukan pada pemadatan Marshall, untuk memperoleh kepadatan yang kurang lebih sama dengan kepadatan Marshall. Selanjutnya campuran pada cetakan besi disimpan pada suhu ruang selama 24 jam sebelum cetakan dibuka dan dipotong untuk

12 47 mendapatkan benda uji yang sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan, yaitu panjang 35 cm, lebar 7 cm, dan tinggi 5 cm. Pengujian dilakukan pada kondisi suhu ruang dan pada tiga tingkat beban yang disesuaikan. Pembebanan dilakukan dengan cara three point loading pada 4 beban yaitu 0,10 kn, 0,15 kn, 0,2 kn dan 0,25 kn. Pembebanan dilakukan menggunakan kontrol tegangan pada frekuensi 10 Hz (10 siklus per detik) dan berpola sinusoidal. Pengujian akan dihentikan jika benda uji hancur total atau jika actuator tidak lagi memberikan respon. Data keluaran berupa waktu pembebanan (t), beban (kn), dan lendutan kumulatif (mm). Parameter lain yang dibutuhkan untuk analisa, yaitu lendutan pada siklus ke-200 (δ 200 ) dan jumlah siklus saat retak awal terjadi (N i ). Hasil pengujian Kelelahan disajikan dalam bentuk grafik, yaitu: 1. Lendutan kumulatif (Σδ i ) terhadap jumlah siklus pembebanan (N), pada skala normal. 2. Tegangan (σ) terhadap umur kelelahan (N f ), pada skala logaritma. 3. Tegangan (σ) terhadap jumlah siklus penjalaran retak (N p ), pada skala logaritma. 4. Tegangan (σ) terhadap umur retak awal (N i ), pada skala logaritma. 5. Tegangan (σ) terhadap regangan tarik awal (ε 200 ), pada skala normal. III.2.8 Rekapitulasi Jumlah Kebutuhan Benda UJI Jumlah kebutuhan benda uji yang dibutuhkan pada penelitian ini berdasarkan 1 (satu) variasi gradasi agregat, dengan 2 (dua) jenis campuran. Rencana jumlah kebutuhan benda uji dapat dilihat pada Tabel III.10. di bawah ini. Tabel III.10 Rekapitulasi rencana jumlah kebutuhan benda uji Laston Lapis Aus (AC-WC) Jumlah NO Jenis Pengujian Pen 60/70 Aspal Supracoat Benda UJi 1. Marshall Kepadatan Mutlak Perendaman Marshall Pengujian UMATTA Pengujian DARTEC Kebutuhan Total Benda Uji 52

13 48