Bab IV Penyajian Data dan Analisis

Transkripsi

1 6 Bab IV Penyajian Data dan Analisis IV.1 Hasil Pengujian Sifat-Sifat Fisik Agregat Agregat kasar, agregat halus dan filler abu batu yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari mesin pemecah batu, dengan sumber material dari Sungai Kalimaling, Kabupaten Grobogan, Propinsi Jawa Tengah. Pemecahan batu dimulai dari mendatangkan bahan baku batuan dari quarry, kemudian disaring terlebih dahulu untuk memisahkan batuan berukuran kecil dengan yang berukuran besar. Batuan yang berukuran besar selanjutnya masuk ke alat pemecah batu. Hasil dari pemecah batu masuk ke dalam saringan yang terbagi dalam beberapa fraksi. Agregat yang terdiri beberapa fraksi sering disebut sebagai batu pecah 2/3, batu 1/2, batu 1/1 dan abu batu. Kemudian di saring sesuai dengan ukuran agregat yang dibutuhkan. Pengujian agregat dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat fisik atau karakteristik agregat kasar, agregat halus dan filler, dapat dilihat pada Tabel IV.1, dimana agregat yang digunakan memenuhi persyaratan yang ditentukan dalam spesifikasi. Kemudian dibandingkan dengan agregat dari batu pecah yang diambil dari AMP PT. Subur Bross, Tomo di Kabupaten Sumedang, data hasil pengujian sifat-sifat fisik atau karakteristik agregat ditunjukkan pada Lampiran. Berat jenis bulk agregat gabungan (Gsb) diperoleh dari hasil perhitungan penggabungan dari masing-masing fraksi. Data berat jenis bulk gabungan diperlukan dalam perencanaan campuran beraspal. Hasil berat jenis bulk gabungan (Gsb) untuk campuran dari agregat grobogan adalah 2,614 dan berat jenis bulk gabungan (Gsb) campuran dari agregat Sumedang adalah 2,68. pada Tabel IV.2 dirangkum hasil pengujian agregat gabungan untuk agregat Grobogan dan agregat Sumedang.

2 61 Tabel V.1 Hasil Pengujian Sifat-Sifat Fisik Agregat Grobogan dan Agregat Sumedang No Pengujian Metode Uji Persyaratan Min Maks Agregat Grobogan Hasil Uji Agregat Sumedang a. Agregat kasar 1 Penyerapan (%) - 3 1,981 1, a. Berat jenis bulk 2,5-2,568 2,61 SNI b. Berat jenis SSD 2,5-2,619 2, c. Berat jenis semu 2,5-2,76 2,71 d. Berat Jenis Efektif 2,5-2,637 2,655 Kekekalan agregat terhadap Magnesium Sulfat, (%) 4 Abrasi dengan Mesin Los Angeles, ( %) 5 Angularitas SNI SNI DoT's Pennsylvania Test Method, PTM n ,42 4, ,95 3,32 8/75-92/81 95/9 6 Kelekatan agregat SNI > 95 - > 95 > 95 terhadap aspal, (%) Partikel pipih, (%) ,984 36,24 ASTM D Partikel lonjong, (%) - 1 2,39 6,28 b. Agregat Halus 1 Penyerapan (%) - 3 1,375 1,51 a. Berat jenis bulk 2,5-2,68 2,622 SNI b. Berat jenis SSD 2,5-2,717 2, c. Berat jenis semu 2,5-2,785 2,729 d. Berat Jenis Efektif 2,5-2,733 2,676 3 Nilai setara Pasir, (%) SNI ,37 65,32 c. Filler 1 Berat Jenis SNI ,5 2,716 2,656

3 62 Tabel IV.2 Hasil Pengujian Agregat Gabungan No Pengujian Agregat Gabungan Agregat Grobogan Agregat Persyaratan Sumedang Min Maks 1 Penyerapan (%) 1,669 1, a. Berat jenis bulk 2,673 2,66 2,5 - b. Berat jenis SSD 2,614 2,68 2,5 - c. Berat jenis semu 2,657 2,646 2,5 - d. Berat Jenis Efektif 2,732 2,711 2,5 - Metode Uji SNI IV.2 Hasil Pengujian Aspal Pengujian fisik pada material aspal dilakukan untuk mengetahui karakteristik aspal jenis pen 6/7 yang akan digunakan dalam campuran beraspal. Berdasarkan hasil pengujian fisik pada kondisi asli dan kondisi setelah kehilangan berat akibat pemanasan, material aspal dengan jenis pen 6/7 produksi Pertamina yang akan digunakan memenuhi persyaratan yang ditentukan, seperti terlihat pada Tabel IV.3. Tabel IV.3 Hasil Pengujian Sifat Fisik Aspal Pen 6/7 No. Jenis Pengujian Metode Uji Unit Persyaratan Hasil Uji 1. Penetrasi, 25 o C, 1 gram, 5 dtk SNI ,1 mm ,4 2. Titik Lembek SNI o C Daktilitas 25 o C, SNI cm Min. 1 > cm/menit, Titik Nyala Titik Bakar Berat Jenis, pada temperatur 25 o C Kehilangan Berat, (TFOT) 163 o C, 5 jam SNI o C Min SNI Min. 1, 1,37 SNI % berat Max.,8, Penetrasi setelah TFOT SNI % semula Min Daktilitas setelah TFOT 55, (,1 mm) SNI % semula Min. 5 > 1 cm Pada aspal Pen 6/7 produksi Pertamina dilakukan pengujian viskositas dengan alat saybolt furol pada temperatur 12 o C, 14 o C, dan 16 o C. Data hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel IV.4.

4 63 Tabel IV.4 Hasil Pengujian Viskositas Aspal Pen 6/7 No. Pembacaan Pengamatan Suhu Waktu-1 (detik) Viskositas Kinematik-1 (cst) Waktu-2 (detik) Viskositas Kinematik-2 (cst) 1 12 O C , , O C , , O C , , Data yang diperoleh kemudian diplot dalam grafik semi logaritmik hubungan antara viskositas dan temperatur. Dari grafik ini kemudian ditentukan temperatur pencampuran dan pemadatan untuk kebutuhan pembuatan campuran beraspal. Temperatur pencampuran adalah temperatur pada viskositas 17 ± 2 cst, sedangkan temperatur pemadatan pada 28 ± 3 cst. Hasil yang diperoleh untuk temperatur pencampuran adalah 154 o C dan 146 o C untuk temperatur pemadatan. Secara lengkap mengenai penentuan temperatur pemadatan dan pencampuran ini dapat dilihat pada Gambar IV.1. Dari hasil pengujian sifat fisik aspal ini dapat disimpulkan bahwa aspal yang digunakan memenuhi spesifikasi dan dapat digunakan dalam campuran beraspal. 1 Viskositas Kinematik (cst) Pemadatan Pencampuran Temperatur ( O C) Gambar IV.1 Hubungan antara viskositas kinematik dan temperatur.

5 64 IV.3 Penyajian Data Hasil Perencanaan Campuran Beton Aspal dengan Metode Marshall dan Kepadatan Mutlak Kadar Aspal Optimum ditentukan dengan menggunakan metoda Marshall dan Kepadatan Mutlak. Beberapa parameter seperti stabilitas, kelelehan, hasil bagi marshall (MQ), kepadatan, volume rongga dalam campuran (VIM), volume rongga dalam mineral agregat (VMA) dan rongga terisi aspal (VFB), diperoleh dari hasil analisis terhadap pengujian Marshall. Sedangkan volume rongga dalam campuran pada kondisi membal (VIM Ref ), diperoleh dari hasil pengujian kepadatan dengan metode Kepadatan Mutlak (Refusal Density). Rumus-rumus yang digunakan dalam analisis Marshall ditunjukkan pada Lampiran. Berdasarkan spesifikasi baru campuran beraspal dengan Kepadatan Mutlak, dilakukan perencanaan sesuai dengan gradasi agregat yang dipilih, kemudian untuk masing-masing agregat tersebut dilakukan pengujian Marshall dengan variasi kadar aspal yang digunakan. Data dari pengujian Marshall untuk masingmasing campuran ditunjukkan pada Lampiran, dan hasil rangkumannya dapat dilihat pada Tabel IV.5 sampai dengan Tabel IV.6. Benda uji dipadatkan dengan menggunakan pemadat Marshall, dengan jumlah pemadatan 75 tumbukan untuk masing-masing bidang permukaan benda uji. Pencampuran agregat panas dan aspal keras dilakukan pada temperatur 154 C, yaitu dengan viskositas aspal pada nilai 17 ± 2 cst dan pemadatan pada temperatur 146 C, yaitu dengan viskositas aspal pada nilai 28 ± 3 cst. Dari referensi data Marshall, selanjutnya dilakukan pengujian Kepadatan Mutlak. Dibuat benda uji dengan 3 variasi kadar aspal, yaitu dengan kadar aspal pada VIM 6% dan kadar aspal,5 % diatas dan dibawah nilai kadar aspal pada VIM 6%. Namun penentuan kadar aspal untuk benda uji Kepadatan Mutlak ini tidak selalu harus diberikan dengan aturan,5 % diatas dan dibawah nilai kadar aspal pada VIM 6%. Penentuan kadar aspal ini ditentukan berdasarkan trend kurva VIM dan disesuaikan dengan kebutuhan apakah harus ±,5 % nilai kadar aspal pada VIM 6% atau +,5 % dan + 1 % dari VIM 6%. Untuk campuran agregat Grobogan

6 65 dan agregat Sumedang menggunakan kadar aspal 5,5 %; 6, %; dan 6,5%. Sekaligus dimaksudkan untuk membandingkan sejauh mana penurunan nilai VIM Marshall pada kadar aspal tersebut. Nilai Kadar Aspal Optimum ditentukan sebagai nilai tengah, dari rentang kadar aspal maksimum dan minimum yang memenuhi semua persyaratan spesifikasi. Pada penelitian ini KAO dibedakan menjadi dua jenis yaitu KAO Marshall dan KAO Refusal. Hasil lengkap data dan rentang kadar aspal dari pengujian Marshall dan pengujian Kepadatan Mutlak yang memenuhi semua syarat kriteria campuran beraspal untuk masing-masing variasi campuran ditunjukkan pada Gambar IV.2 sampai Gambar IV.3. Penentuan Kadar Aspal Optimum dilakukan dengan metode bar-chart. Barchart merupakan rentang kadar aspal yang memenuhi semua syarat kriteria campuran beraspal, yaitu : VIM Marshall, VIM Refusal, VMA, VFB, stabilitas, kelelehan dan MQ. KAO Mr masing-masing campuran digunakan sebagai KAO dalam pengujian perendaman Marshall. Sedangkan untuk pengujian lanjut DARTEC hanya campuran dari agrgat Grobogan yang di teliti. Perbandingan analisis Marshall benda uji antara agregat Grobogan dengan agregat lokal pada Kadar Aspal Optimum Marshall dapat dilihat pada Tabel IV.7. Tabel IV.5 Hasil Analisis Marshall Campuran Agregat Grobogan Sifat-Sifat Campuran Hasil Pengujian Kadar Aspal; % Spesifikasi Berat Isi; t/m3 2,3 2,31 2,34 2,36 2,37 - V I M; % 8,3 6,77 5,2 3,2 2,11 3,5-5,5 % V I M Refusal; % - - 3,44 2,42 1,38 >2,5 % V M A; % 16,13 16,4 15,53 14,98 15,1 >14 % V F A; % 5,26 57,83 67,71 78,7 86,7 >63 % Stabilitas; Kg >8 Kg Kelelehan; mm 2,7 3,8 3,49 4,32 4,19 >3 mm Marshall Quotient; Kg/mm >25 Kg/mm

7 66 Tabel IV.6 Hasil Analisis Marshall Campuran Agregat Sumedang Sifat-Sifat Campuran Hasil Pengujian Kadar Aspal; % Spesifikasi Berat Isi; t/m3 2,27 2,31 2,34 2,36 2,38 - V I M; % 8,64 6,28 4,66 2,78 1,43 3,5-5,5 % V I M Refusal; % - - 3,35 2,38 1,36 >2,5 % V M A; % 16,88 15,79 15,4 14,8 14,69 >14 % V F A; % 48,82 6,27 69,77 81,37 9,27 >63 % Stabilitas; Kg >8 Kg Kelelehan; mm 3,34 3,68 3,63 3,87 4,29 >3 mm Marshall Quotient; Kg/mm >25 Kg/mm Tabel IV.7 Perbandingan Analisis Marshall antara Agregat Grobogan dan Agregat Sumedang pada KAO Marshall pada Kondisi Standar Sifat-Sifat Campuran Agregat Grobogan Pen 6/7 Agregat Sumedang Spesifikasi Kadar Aspal; % 5,659 5,523 - Berat Isi; t/m3 2,35 2,33 - V I M; % 4,1 4,78 3,5-5,5 % V M A; % 15,5 15,56 >15 % V F A; % 72,77 69,34 >65 % Stabilitas Awal (S1); Kg 1557, ,16 >8 Kg Kelelehan; mm 3,72 3,33 >3 mm Marshall Quotient; Kg/mm 419,74 436,78 >25 Kg/mm

8 67 Kepadatan (t/m3) Stabilitas (kg) V I M (%) Kelelehan (mm) V M A (%) M Q (kg/mm) V F A (%) 95 9 V I M 85 V I M Refusal 8 75 V M A 7 65 V F A 6 55 Stabilitas 5 45 Kelelehan Marshall Quotient KAO Marshall = 5.65 % # KAO Refusal = 5.64 % Gambar IV.2 Hasil pengujian Marshall campuran dengan Agregat Grobogan 4.5

9 68 Kepadatan (t/m3) Stabilitas (kg) V I M (%) Marshall Refusal Kelelehan (mm) V M A (%) M Q (kg/mm) V F A (%) V I M V I M refusal V M A V F A Stabilitas Kelelehan Marshall Quotient 4.5 KAO Marshall = 5.52% # KAO Refusal = 5.52% Gambar IV.3 Hasil pengujian Marshall campuran dengan Agregat Sumedang

10 69 IV.4 Penyajian Data Hasil Pengujian Perendaman Marshall Pengujian perendaman Marshall merupakan salah satu jenis pengujian untuk mengetahui durabilitas campuran. Uji rendaman panas dilakukan untuk mengukur kinerja ketahanan campuran terhadap perusakan oleh air. Dari pengujian ini diperoleh stabilitas Marshall campuran setelah dipengaruhi oleh air. Hasil perbandingan antara stabilitas benda uji setelah perendaman dan stabilitas benda uji standar dinyatakan dalam persen, yang disebut Indeks Kekuatan Marshall Sisa (IKS). Pengujian perendaman Marshall dilakukan pada Kadar Aspal Optimum Marshall. Data dan hasil perhitungan dari uji perendaman Marshall dapat dilihat pada Lampiran, dan dirangkum pada Tabel IV.8. Tabel IV.8 Hasil Analisis Perendaman Marshall pada KAO Marshall Sifat-Sifat Campuran Agregat Grobogan Pen 6/7 Agregat Sumedang Spesifikasi Stabilitas Awal (S1); Kg 1557, ,16 >8 Kg Stabilitas Perendaman 24 jam (S2); Kg 1268,75 121,34 - Indeks Kekuatan Sisa/ IKS (S2/S1); % 81,47 83,7 >75% IV.5 Hasil Pengujian Kelelahan Pengujian Kelelahan dilakukan pada suhu ruang (24 C 28 C) dikarenakan ruang (chamber) pengatur suhu pada alat uji tidak berfungsi. Sebelum pengujian dilakukan, salah satu sisi benda uji dicat putih dan diberi garis memanjang benda uji dengan jarak antar garis 1 cm dan menggunakan kaca pembesar untuk memudahkan pengamatan terjadinya retak awal dan penjalaran retak. Masing-masing benda uji dibuat pada kondisi Kadar Aspal Optimum Marshall. Setiap campuran diuji pada 3 (tiga) tingkat tegangan. Untuk mendapatkan tingkat tegangan ini, benda uji dibebani sebesar,1 kn ;,15 kn ; dan,2 kn. dengan pembebanan metode three-point loading, pembebanan dilakukan menggunakan kontrol tegangan pada frekuensi 1 Hz. Data hasil pengujian Kelelahan (output dari komputer) dapat dilihat pada Lampiran. Namun dikarenakan data hasil

11 7 pengujian terlalu banyak maka yang dilampirkan hanya pada bagian awal dan akhirnya saja. Umur kelelahan ditentukan pada titik dimana terjadi perubahan yang besar pada kemiringan dari grafik hubungan antara lendutan kumulatif ( δ i ) dan jumlah siklus pembebanan (N). Grafik hubungan antara lendutan kumulatif ( δ i ) dan jumlah siklus pembebanan (N) untuk semua campuran dapat dilihat pada Gambar IV.4 dan Gambar IV.5. Analisa hasil pengujian kelelahan untuk semua jenis campuran diberikan pada Tabel IV.9 sampai dengan Tabel IV.12. Khusus campuran dengan geogrid, pola keruntuhan akibat kelelahan mempunyai karakteristik yang berbeda. Pada Gambar IV.4 dan Gambar IV.5 ditunjukkan bahwa sebenarnya perubahan yang besar pada kemiringan grafik terdapat pada akhir pengujian. Pada kondisi tersebut pengujian kelelahan dihentikan karena actuator sudah tidak menunjukkan perubahan lendutan padahal benda uji masih mampu menahan beban yang bekerja. Hal ini memperlihatkan bahwa hanya geogrid yang menahan beban. Belum terdapat kesepakatan yang disetujui secara umum dalam penentuan umur kelelahan dengan geogrid, oleh karena itu penarikan garis untuk mendapatkan umur kelelahan masih dilakukan pada garis kemiringan grafik yang dianggap mempunyai perubahan yang besar yang masih mencerminkan kekuatan dari kedua elemen benda uji dan geogrid tersebut. Berdasarkan kurva-kurva pada Gambar IV.6 dan Gambar IV.7 tersebut, pada tingkat beban,1 kn ;,15 kn ; dan,2 kn. Campuran NG memberikan jumlah siklus keruntuhan sebesar 1645 siklus, 1134 siklus, dan 478 siklus, campuran G (,5 1, TC) jumlah siklus keruntuhan sebesar 2711 siklus, 1519 siklus, dan 83 siklus, campuran G (,25 1, TC) jumlah siklus keruntuhan sebesar 774 siklus, 2977 siklus, dan 176 siklus dan campuran G (,25 1,6 TC) jumlah siklus keruntuhan sebesar 9479 siklus, 3419 siklus, dan 176 siklus.

12 71 NG Beban,1 kn G (,5-1. TC) Beban,1 kn NG Beban,15 kn G (,5-1. TC) Beban,15 kn NG Beban,2 kn G 478 G (,5-1. TC) Beban,2 kn Gambar IV.4 Hubungan antara Deformasi Kumulatif dan Jumlah Siklus Pembebanan pada Campuran NG dan G (,5 1, TC)

13 72 G ( TC) Beban,1 kn G ( TC) Beban,1 kn G ( TC) Beban,15 kn , G ( TC) Beban,15 kn G ( TC) Beban,2 kn G ( TC) Beban,2 kn Gambar IV.5 Hubungan antara Deformasi Kumulatif dan Jumlah Siklus Pembebanan pada Campuran G (,25 1, TC) dan G (,25 1,6 TC)

14 73 Tabel IV.9 Tabel Hasil Pengujian Kelelahan Pada Campuran Non Geogrid Kode Panjang Lebar Tinggi M. Inersia Maks. Tegangan Tegangan Lendutan Regangan Kekakuan L b h I P max σ δ Σ 2 ε 2 Awal S mix N i N f δ i δ f N p=n f - N i r p = Np/(δf - δi) (m) (m) (m) (m 4 ) (kn) (KPa) (MPa) (mm) (m/m) (MPa) (Siklus) (mm) (Siklus) (Siklus/mm) NG-,1,354,63,51 6,792E-7,1 33,33 2,2688,6 59, ,177 15, ,239 NG-,15,354,68,51 7,628E-7,15 447,45 3,45,8 53, ,82 2, ,187 NG-,2,354,65,5 6,67E-7,2 66,66 5,879,14 47, ,73 19, ,353 * E rata-rata = 53,611 MPa Tabel IV.1 Tabel Hasil Pengujian Kelelahan Pada Campuran G (,5-1. TC) Kode Benda Uji Beban Siklus Ke2 Siklus Retak Lendutan Penjalaran Retak Panjang Lebar Tinggi M. Inersia Maks. Tegangan Tegangan Lendutan Regangan Kekakuan N Awal N i N f δ i δ p=n f - f r L b h I P max σ δ 2 ε 2 N p = Np/(δf - δi) i σ S mix (m) (m) (m) (m 4 ) (kn) (KPa) (MPa) (mm) (m/m) (MPa) (Siklus) (mm) (Siklus) (Siklus/mm) G,5-,1,352,66,54 8,74E-7,1 273,27 2,431,6 42, ,267 38, ,267 G,5-,15,351,65,54 8,529E-7,15 417,42 4,691,12 33, ,93 45, ,65 G,5-,2,352,66,54 8,866E-7,2 54,54 5,487,14 37, ,999 42, ,317 * E rata-rata = 38,5 MPa

15 74 Tabel IV.11 Tabel Hasil Pengujian Kelelahan Pada Campuran G (,25-1, TC) Kode Benda Uji Beban Siklus Ke2 Siklus Retak Lendutan Penjalaran Retak Panjang Lebar Tinggi M. Inersia Maks. Tegangan Tegangan Lendutan Regangan Kekakuan N Awal N i N f δ i δ p=n f - f L b h I P max σ δ 2 ε 2 N i r p = Np/(δf - δi) Σ S mix (m) (m) (m) (m 4 ) (kn) (KPa) (MPa) (mm) (m/m) (MPa) (Siklus) (mm) (Siklus) (Siklus/mm) G, ,355,65,55 8,768E-7,1 276,28 2,217,6 47, ,356 36, ,472 G, ,355,66,54 8,628E-7,15 417,42 3,4,8 53, ,839 28, ,872 G, ,354,65,54 8,279E-7,2 572,57 5,439,14 41, ,748 42, ,349 * E rata-rata = 47,647 MPa Tabel IV.12 Tabel Hasil Pengujian Kelelahan Pada Campuran G (, TC) Kode Benda Uji Beban Siklus Ke2 Siklus Retak Lendutan Penjalaran Retak Panjang Lebar Tinggi M. Inersia Maks. Tegangan Tegangan Lendutan Regangan Kekakuan N Awal N i N f δ i δ p=n f - f r L b h I P max σ δ 2 ε 2 N p = Np/(δf - δi) i Σ S mix (m) (m) (m) (m 4 ) (kn) (KPa) (MPa) (mm) (m/m) (MPa) (Siklus) (mm) (Siklus) (Siklus/mm) G, ,6,354,65,54 8,642E-7,1 278,28 2,48,6 43, ,544 42, ,743 G, ,6,356,67,52 8,3E-7,15 437,44 4,463,11 39, ,987 39, ,758 G, ,6,354,67,54 8,651E-7,2 549,55 5,238,13 4, ,867 41, ,627 * E rata-rata = 41,13 MPa