Karakteristik Campuran Aspal Emulsi Bergradasi Rapat (Rosalina & Mulizar) KARAKTERISTIK CAMPURAN ASPAL EMULSI BERGRADASI RAPAT Rosalina 1) dan Mulizar 2) ABSTRAK Pemanfaatan aspal emulsi sebagai bahan pengikat campuran aspal di Provinsi Aceh masih sangat minim. Penggunaannya hanya sebagai bahan lapisan resap pengikat/prime coat dan tack coat. Ditinjau dari pelaksanaan pekerjaan penggunaan aspal emulsi lebih mudah, hemat bahan bakar dan lebih ramah lingkungan dibandingkan penggunaan aspal keras karena tidak memerlukan pemanasan seperti proses pencampuran aspal keras. Hal inilah yang menjadi alasan utama penelitian ini. Penelitian tersebut dilaksanakan di Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe.Tujuan penelitian ini untuk mengetahui karakteristik campuran aspal beton menggunakan aspal emulsi jenis CMS2 sebagai pengikat. Parameter yang ditinjau adalah nilai Marshall. Untuk mengetahui karakteristik tersebut dilakukan pengujian sifatsifat fisis material dan uji Marshall untuk campuran. Gradasi campuran yang digunakan adalah gradasi rapat kelompok V berdasarkan lengkung fuller. Hasil pengujian diperoleh kadar aspal emulsi sebesar 5,88% campuran. Parameter Marshall campuran aspal emulsi yang dihasilkan adalah stabilitas 660,80 kg, flow 3,23 mm, VIM 5,953%, VFA 73,20% VMA 21,889%, MQ 201,72 kg/mm. Semua parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk lalulintas, kecuali stabilitas yang tidak memenuhi persyaratan. Walaupun tidak memenuhi syarat untuk lalulintas campuran, aspal emulsi masih dapat digunakan untuk lalulintas sedang karena semua parameter Marshallnya memenuhi persyaratan untuk lalulintas sedang. Kata kunci: aspal emulsi CMS2, gradasi rapat, parameter Marshall ABSTRACT Utilization of emulsion asphalt as binder of asphalt mixture in Aceh province is still minimal. Its use is only as a prime coat and tack coat. Review of the implementation of the work, the use of asphalt emulsion is easier, fuelefficient and more environmentally friendly than cement asphalt because it requires no warmup such as mixing cement asphalt. It became the main reason of this research. The research was done in the civil engineering laboratory of Lhokseumawe State Polytechnic. The purpose of this research is to know the characteristics of asphalt concrete mixtures using asphalt emulsion type of CMS2 as a binder. The Parameter value is Marshall reviewed. The characteristics of the physical properties is reviewed by testing of materials and Marshalls test to mixture material. Gradations of mixture was the group V, which based on the fuller gradation curves. The test obtained asphalt emulsion levels was 5.88% of the weight of the mixture. Asphalt emulsion mixtures marshall parameters generated is stability 660,80 kg, flow 3.23 mm, VIM 5,953%, VFA 73,20% VMA 21,889%, MQ 201,72 kg/mm. All these parameters are eligible for heavy traffic, except stability that did not meet the requirements. Although the parameter is not eligible for heavy traffic, but it still can be used for pavement because of all the Marshall parameters are eligible to moderate traffic. Keyword: emulsion asphalt CMS2, dense gradation,marshall parameters 1) Rosalina, adalah DosenJurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Lhokseumawe 2) Mulizar, adalah DosenJurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Lhokseumawe 1
Majalah Ilmiah BISSOTEK, Vol. 8, No. 1, September 2013: 110 PENDAHULUAN Pembangunan yang ramah lingkungan tentu diharapkan bukan hanya pada tahap perencanaan saja tetapi juga pada pelaksanaan dan material yang digunakan. Beberapa material yang telah dan terus diteliti untuk menggantikan material dari alam yang eksploitasinya dapat mengganggu keseimbangan ekosistem setempat. Kajian tentang pemanfaatan bahan material konstruksi yang ramah lingkungan dapat mengurangi polusi dan hemat bahan bakar terus dilakukan. Misalnya aspal emulsi sebagai bahan pengikat campuran aspal beton berpotensi untuk mengurangi polusi dan hemat bahan bakar. Pemanfaatan aspal emulsi sebagai bahan pengikat campuran aspal di Provinsi Aceh masih sangat minim. Penggunaannya hanya sebagai bahan lapisan resap pengikat/prime coat dan tack coat, padahal aspal emulsi juga memungkinkan untuk digunakan sebagai bahan pengikat alternatif disamping aspal keras yang sudah umum digunakan. Hal ini juga diperkuat dari hasil penelitian Subroto (1999) bahwa parameter Marshall yang diperoleh untuk campuran aspal emulsi bergradasi rapat memakai jenis aspal curing slow setting (CSS) memenuhi persyaratan untuk lalulintas, tetapi membutuhkan waktu curing hingga 14 hari sehingga sulit untuk diaplikasikan di lapangan karena harus menutup akses jalan yang sedang dikerjakan kecuali untuk jalan baru. Ditinjau dari pelaksanaan pekerjaan penggunaan aspal emulsi lebih mudah, hemat bahan bakar dan lebih ramah lingkungan dibandingkan penggunaan aspal keras. Proses pencampuran aspal keras dengan material lain/agregat membutuhkan asphalt mixing plant (AMP) dan pada suhu yang mencapai 140 0 C atau dikenal dengan istilah campuran panas (hot mix). Sementara untuk proses pencampuran aspal emulsi lebih sederhana hanya membutuhkan concrete mixer atau molen sebagai alat pencampur menggunakan air sebagai bahan pengemulsi dan bahan aditif. Proses ini dinamakan campuran dingin atau cold mix. Berdasarkan analisa EI untuk memproduksi 1 ton campuran hot mix diperlukan bahan bakar solar ratarata 9,15 liter, sementara untuk proses cold mix diperlukan ratarata 1,02 liter 2
Karakteristik Campuran Aspal Emulsi Bergradasi Rapat (Rosalina & Mulizar) per ton campuran. Untuk penghamparan di lokasi pekerjaan suhu aspal hot mix harus berkisar 0 C 120 0 C yang tentu saja hal ini sulit dipertahankan jika cuaca hujan, sedangkan cold mix dihampar pada suhu ruangan berkisar 25 0 C 32 0 C sehingga pada saat pelaksanaannya cuaca tidak terlalu berpengaruh. Berdasarkan latar belakang di atas maka penggunaan aspal emulsi sebagai bahan pengikat campuran aspal beton dapat dijadikan sebagai suatu penelitian mengingat keuntungannya dibandingkan aspal keras. Mengingat aspal emulsi jenis CSS memerlukan waktu yang lama untuk setting time maka penggunaan aspal emulsi jenis curing medium setting (CMS) dapat dijadikan pertimbangan karena waktu settingnya lebih cepat dibandingkan jenis CSS. TINJAUAN PUSTAKA Campuran aspal dingin pada dasarnya sama seperti campuran aspal panas yang komposisinya terdiri dari agregat kasar, agregat halus, bahan pengisi/filler dan aspal emulsi sebagai bahan pengikat. Semua material tersebut harus diperiksa sifatsifat fisisnya sebelum dilakukan proses pencampuran untuk pengujian marshall. Agregat Pemerikasaan sifatsifat fisis agregat yang dilakukan meliputi jenis dan penyerapan agregat halus dan kasar, isi agregat, kelekatan agregat terhadap aspal, tumbukan, indeks kepipihan dan kelonjongan serta keausan. Badan Litbang Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, (2002), mengemukakan bahwa spesifikasi sifatsifat fisis agregat untuk konstruksi perkerasan jalan sebagai berikut: Tabel 2.1 Persyaratan sifatsifat fisis agregat No Sifatsifat Fisis Agregat Syarat 1. Berat jenis agregat 2,50 2. Penyerapan < 3% 3. Berat isi agregat > 1 kg/dm 3 4. Indeks Kepipihan 10 % 5. Kelekatan agregat 95% terhadap aspal luas 6. Keausan < 40% Sumber: Depkimpraswil, 2002 3
Majalah Ilmiah BISSOTEK, Vol. 8, No. 1, September 2013: 110 Gradasi Agregat yang digunakan untuk lapisan permukaan yang berbahan pengikat aspal emulsi umumnya bergradasi rapat dan gradasi terbuka. Gradasi rapat dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan fuller sebagai berikut: P = [d/d] 0,45... (2.1) keterangan : P = persen lolos saringan dengan bukaan saringan d, mm d = ukuran agregat yang diperiksa, mm D = ukuran maksimum agregat yang terdapat dalam campuran, mm. Tabel berikut merupakan distribusi ukuran agregat untuk gradasi rapat berdasarkan persamaan fuller Tabel 2.2. Spesifikasi bergradasi rapat berdasarkan lengkung gradasi Fuller Ukuran Saringan Saringan mm 2,5" 63 2" 50 90 Persen Lolos I II III IV V 1,5" 37,5 79 88 1" 25 66 73 83 3/4" 19 58 65 74 88 1/2" 12,5 48 54 61 73 83 3/8" 9,5 43 47 54 65 73 No. 4 4,75 31 35 39 47 54 No. 8 2,36 23 25 29 35 39 No. 16 1,18 17 19 21 25 29 No. 30 0,6 12 14 16 19 21 No. 40 0,425 11 12 13 16 18 No. 50 0,3 9 10 11 14 15 No. 0,15 7 7 8 10 11 No.200 0,075 5 5 6 7 8 Aspal Emulsi Aspal emulsi adalah aspal cair yang dihasilkan dengan cara mendispersikan aspal keras ke dalam air atau sebaliknya dengan bantuan bahan pengemulsi. Aspal emulsi ada dua jenis yaitu aspal emulsi kationik dan anionik. Aspal emulsi kationik adalah aspal emulsi yang bermuatan positif dan aspal emulsi anionik adalah aspal emulsi yang bermuatan negatif: Aspal emulsi kationik ada tiga jenis yaitu rapid curing (RC), medium curing (MC) dan slow curing (SC). Klasifikasi ini berdasarkan setting time aspal emulsi yaitu terpisahnya aspal emulsi dengan air setelah terjadi kontak dengan agregat. Spesifikasi aspal emulsi kationik sebagai berikut: Tabel 2.3 kationik N o 1 2 3 4 5 6 Sifatsifat Kekentalan pada suhu 25 0 C(detik) Kekentalan pada suhu 50 0 C(detik) Pengendapan 1 hari(%) Pengendapan 5 hari(%) Daya tahan terhadap air (%) a. Lapisan batu kering b. Lapisan batu kering setelah semprotan Spesifikasi aspal emulsi Pengikatan Cepat (CRS 1) Pengikatan Cepat (CMS 2) Pengikatan Cepat (CSS 1) Min Mak Min Mak Min Mak 20 1 5 50 80 60 60 450 1 5 80 80 20 1 5 4
Karakteristik Campuran Aspal Emulsi Bergradasi Rapat (Rosalina & Mulizar) 7 8 c. Lapisan batu basah d. Lapisan setelah semprotan air Muatan listrik a. Sisa penyuling an (%) b. Penetrasi 25/C g, 5 dtk c. Daktilitas 25/C, 5 cm/menit d. Kelarutan terhadap trychloroe thylene (% ) 55 40 97,5 250 60 65 40 97,5 Sumber: SNI 0368322002 Kadar Aspal Optimum 80 250 57 40 97,5 Persentase kadar aspal emulsi pada campuran adalah perbandingan antara kadar aspal teoritis dan kadar residu aspal hasil pengujian laboratorium. Kadar aspal teoritis dipengaruhi oleh gradasi agregat. Besarnya kadar aspal ini dihitung berdasarkan persamaan (Subroto,1999): R = 0,00138 A.B+(6,358 log C 4,655)... (2.2) Keterangan: R = kadar residu aspal A = persentase agregat tertahan saringan no. 4 B = persentase agregat lolos saringan no. 4 dan tertahan no. 200 250 C = persentase agregat lolos saringan no. 200 Sementara kadar residu aspal percobaan ditentukan berdasarkan pengujian destilisasi atau pengujian penguapan. Pengujian Marshall Karakteristik campuran aspal beton dapat diperiksa dengan menggunakan alat Marshall. Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan ketahanan (stabilitas) terhadap kelelehan plastis (flow) dari campuran aspal. Parameter kekuatan Marshall yaitu stabilitas (stability), Kelelehan plastis (flow), volume (density), Voids in mix (VIM), Voids filled by bitumen (VFB), Voids in mineral agregate (VMA) dan Marshall quotient. Nilai Persyaratan Marshall untuk lapisan aspal beton dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2.4 Persyaratan parameter marshall untuk aspal beton No Parameter Marshall Syarat 1. Stabilitas > 750 Kg 2. Flow 2 mm 3. VIM 3 6 % 4. VMA. 16% 5. FVB 65% 6. Marshall Quantien 2 kn/mm 7. Durabilitas Min. 75% Sumber : Sukirman, S (2003) 5
Majalah Ilmiah BISSOTEK, Vol. 8, No. 1, September 2013: 110 METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan terhadap sifatsifat fisis agregat, sifat fisis aspal dan campuran aspal. Pemeriksaan ini berpedoman pada Standar Nasional Indonesia (SNI). Material dan Peralatan Material yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari aspal emulsi jenis CMS2 (curing medium setting 2) produksi PT. Riau Aspal Emulsindo Provinsi Riau, agregat dari stone crusher PT. Abad Jaya Sentosa Lhokseumawe. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi alat yang digunakan untuk pemeriksaan sifatsifat fisis agregat, analisa saringan, sifatsifat fisis aspal, dan percobaan marshall yang terdapat di Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe Prosedur Penelitian Material (agregat, filler, dan aspal) untuk pembuatan benda uji yang telah dikumpulkan diperiksa sifatsifat fisisnya. Selanjutnya dilakukan proses pencampuran dan test marshall. Adapun pemeriksaan sifatsifat fisis agregat yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi pemeriksaan jenis dan penyerapan, isi agregat, tumbukan, indeks kepipihan, indeks kelonjongan, kelekatan agregat terhadap aspal dan keausan. Pemeriksaan sifat fisis agregat berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) 0363882000. Aspal yang dipakai dalam penelitian ini adalah aspal emulsi jenis curing medium setting 2 (CMS2). Pemeriksaan yang dilakukan untuk aspal ini adalah kadar residu aspal dalam aspal emulsi. Pemeriksaan sifat fisis ini berpedoman pada SNI 036829 2002. Perencanaan campuran Agregat dan aspal yang telah memenuhi spesifikasi dilakukan pencampuran. Gradasi yang digunakan adalah gradasi rapat berdasarkan lengkung fuller V. Kadar aspal emulsi untuk campuran ditentukan dari perbandingan kadar residu hasil pengujian penguapan dan kadar aspal emulsi teoritis yang dihitung menggunakan persamaan (2.2). Parameter Marshall Perilaku campuran lapisan aspal beton dilakukan dengan menggunakan alat pemeriksaan Marshall di laboratorium. Pemeriksaan ini dimaksudkkan untuk mengetahui ketahanan (stabilitas) terhadap kelelehan plastis (flow) dari campuran aspal dengan agregat. Parameter kekuatan marshall campuran berupa ketahanan (stabilitas), terhadap kelelehan (flow), rongga dalam campuran (VIM), rongga terisi (VFB), rongga antar butiran (VMA), kepadatan (density), Marshall Quotient (MQ). 6
Karakteristik Campuran Aspal Emulsi Bergradasi Rapat (Rosalina & Mulizar) HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil yang diperoleh dari pengujian terhadap sifatsifat fisis agregat, sifatsifat fisis aspal, parameter campuran aspal dikaji lebih jauh dengan merujuk kepada literatur dan penelitian sebelumnya. Sifatsifat fisis agregat Hasil pemeriksaan sifatsifat fisis agregat meliputi pemeriksaan jenis, penyerapan agregat halus dan kasar, isi agregat, kelekatan agregat terhadap aspal, tumbukan, indeks kepipihan dan kelonjongan, keausan dan gradasi. Hasil pemeriksaan sifatsifat fisis agregat diperlihatkan pada Tabel 4.1 berikut ini. Tabel 4.1. Hasil Pemeriksaan Sifatsifat Fisis Agregat No. 1. 2. 3. 4. Sifatsifat Fisis Agregat Berat jenis agregat kasar Berat jenis agregat halus Penyerapan agregat kasar Penyerapan agregat halus 5. Berat isi agregat Hasil Penelitian Syarat 2,528% 2,50 2,549% 2,50 0,056% 1,110% 6. Tumbukan 12,38% 7. Indeks kepipihan 61,05% 8. 9. Indeks kelonjongan Kelekatan agregat terhadap aspal < 3% < 3% 1,400 > 1 kg/dm 3 kg/dm 3 11,13% 99,5% 10. Keausan 21,58% 30% 25% 25% 95% luas < 40% Sifatsifat fisis aspal Pemeriksaan aspal emulsi produksi PT. Riau Aspal Emulsindo dilakukan untuk mengetahui kadar residu aspal dalam aspal emulsi. Diperoleh kadar residu ratarata 68,13%, nilainya lebih besar dari persyaratan minimal 65% sehingga aspal emulsi ini memenuhi persyaratan SNI 0368322002. Kadar aspal optimum Persentase kadar aspal emulsi dalam campuran adalah perbandingan antara kadar aspal teoritis dan kadar residu aspal hasil pengujian laboratorium. Kadar aspal teoritis dihitung menggunakan persamaan (2.2): R = 0,00138A.B + (6,358 log C 4,655) Untuk gradasi agregat V diperoleh A (% agregat tertahan saringan no. 4) = 46%, B (persen lolos saringan no. 4 tertahan saringan no. 200) = 46% dan C (persen lolos saringan no. 200) 8%. Diperoleh R (kadar aspal teoritis) sebesar 4,007. Kadar aspal dalam campuran = R/kadar residu aspal = 4,007/0,6813 = 5,88%. 7
Majalah Ilmiah BISSOTEK, Vol. 8, No. 1, September 2013: 110 Sehingga direncanakan persentase kadar aspal emulsi adalah 5,88% dari total campuran. Karakteristik campuran Hasil pengujian campuran aspal emulsi diperoleh stabilitas 660,80 kg, flow 3,23 mm, VIM 5.953%, VFB 73,200%, VMA 21,889% dan MQ 201,72 kg/mm. Hasil pengujian selengkapnya diperlihatkan pada lampiran. Berikut parameter marshall untuk kedua campuran ditampilkan pada Tabel 4.2. Tabel 4.2. Parameter Marshall No. Parameter Marshall Pembahasan Campuran Aspal Emulsi (Aspal 5,88%) Syarat 1. Stabilitas (kg) 660,80 Min 800 2. Flow (mm) 3,23 Min 2 3. VIM (%) 5.953 3 6 4. VFB (%) 73,200 65 5. VMA (%) 21,889 Min 16 6. MQ (kg/mm) 201,72 Min 200 Hasil pemeriksaan sifatsifat fisis agregat menunjukkan bahwa secara umum agregat memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai material campuran lapisan permukaan jalan. Hanya indeks kepipihan dan gradasi agregat yang tidak memenuhi persyaratan sehingga perlu dilakukan perbaikan agar dapat digunakan sebagai material campuran aspal. Perbaikan indeks kepipihan agregat dilakukan dengan cara mengganti sebagian agregat yang ukurannya tidak memenuhi batasan kepipihan. Sementara perbaikan gradasi dilakukan dengan cara merujuk kepada lengkung fuller. Berdasarkan hasil yang diperoleh gradasi agregat cenderung mendekati gradasi rapat lengkung fuller V, sehingga dipilih lengkung V sebagai rujukan perbaikan gradasi. Perbaikan ini dilakukan dengan menambah dan mengurangi agregat yang persentasenya tidak sesuai dengan lengkung fuller V. Hasil pemeriksaan sifatsifat fisis aspal yang digunakan yaitu aspal emulsi CMS2 dengan merujuk kepada standar SNI, maka aspal yang digunakan memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai bahan campuran lapisan aspal beton. Karakteristik campuran aspal Hasil pemeriksaan yang diperoleh menunjukkan semua parameter memenuhi persyaratan kecuali stabilitas yang tidak memenuhi persyaratan untuk lalulintas. Stabilitas campuran aspal emulsi 660,80 kg tidak memenuhi persyaratan stabilitas lalulintas tetapi dapat digunakan untuk lalulintas sedang yang mensyaratkan stabilitas minimumnya 500 kg. Rendahnya stabilitas campuran aspal emulsi dikarenakan flow yang terjadi besar dan agregat yang terselimuti lebih tebal dan pada 8
Karakteristik Campuran Aspal Emulsi Bergradasi Rapat (Rosalina & Mulizar) akhirnya akan mengurangi daya ikat antar agregat dalam campuran pada saat dibebani. Berkurangnya ikatan antar agregat akan mengurangi stabilitas campuran. Mengingat komposisi aspal emulsi yang terdiri dari residu aspal, bahan pengemulsi dan air maka peningkatan stabilitas untuk campuran emulsi masih memungkinkan dilakukan. Peningkatan ini dapat dilakukan dengan cara mengatur kadar air pada saat dilakukan pencampuran. Salah satu sifat agregat adalah akan mencapai tingkat kepadatan maksimum pada kadar air optimum. Dengan demikian perlu dilakukan pengujian untuk menentukan kadar air optimum untuk campuran aspal emulsi. Pada kadar air yang optimum inilah campuran dipadatkan sehingga akan diperoleh kepadatan yang maksimum dan pada akhirnya dapat meningkatkan stabilitas campuran. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pengolahan data dan pembahasan dengan merujuk kepada literatur yang relevan diperoleh kesimpulan dan saran sebagai berikut: 1. Secara umum material campuran aspal yaitu aspal keras, aspal emulsi dan agregat memenuhi persyaratan Standar Nasional Indonesia, kecuali gradasi agregat yang harus dilakukan perbaikan mengikuti lengkung fuller V. 2. Parameter marshall yang dihasilkan untuk campuran aspal emulsi memenuhi persyaratan untuk lalulintas, kecuali stabilitasnya sebesar 660,80 kg yang tidak mencapai nilai minimum yang disyaratkan 800 kg. 3. Penggunaan aspal emulsi sebagai bahan pengikat campuran aspal beton masih memungkin digunakan untuk lalulintas sedang mengingat syarat stabilitas minimalnya adalah 500 kg. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2002. SNI 0368292002, Metode Pengujian Kadar Residu Aspal Emulsi dengan Cara Penguapan. Badan Standar Nasional Jakarta. Anonim, 2002. SNI 0368322002, Spesifikasi Aspal Emulsi, Badan Standar Nasional Jakarta. Anonim, 2000. SNI 0363882000, Spesifikasi Agregat Lapis Pondasi Bawah, Lapis Pondasi Atas dan Lapisan Permukaan, Badan Standar Nasional. Anonim, 1991. SNI 0624891991, Metode Pengujian Campuran Aspal Dengan Alat Marshall, Badan Standar Nasional Jakarta. Sukirman, S., 2003. Beton Aspal Campuran Panas, Granit, Jakarta. 9
Majalah Ilmiah BISSOTEK, Vol. 8, No. 1, September 2013: 110 Subroto, S., 1999. Karakteristik Marshall Modifikasi dari Campuran Aspal Emulsi Bergradasi Rapat, Tesis,Institut Teknologi Bandung, Bandung. 10