KINERJA LAPANGAN HOT-MIX MIX-SAND-BASE-ASPHALTASPHALT Iriansyah R. Anwar Yamin Agus Bari Sailendra KRTJ KE 10 SURABAYA - 2008 D E P A R T E M E N P E K E R J A A N U M U M B A D A N P E N E L I T I A N D A N P E N G E M B A N G A N PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN JALAN DAN JEMBATAN
PENDAHULUAN PERMASALAHAN DI KALIMANTANG TENGAH : Sulit mendapatkan bahan batuan (agregat) standar untuk digunakan sebagai bahan Jalan Biaya Konstruksi Meningkat
DISISI LAIN : Pasir Kuarsa Banyak terdapat di Kalimantan Tengah dan belum dimanfaatkan secara optimal sebagai bahan jalan
Tujuan Untuk mengetahui kinerja lapangan struktur perkerasan yang menggunakan pasir kuarsa Kalimantan Tengah sebagai bahan lapis pondasi berbahan pengikat aspal keras (Hot( Mix Sand Base Asphalt, HMSBA)..
Lapis Pondasi Pasir Lapis pondasi pasir adalah lapisan pondasi jalan yang unsur pembentuk utamanya adalah pasir Lapis pondasi pasir dapat dibuat dengan bahan pengikat atau tanpa bahan pengikat semen atau aspal
Spesifikasi Lapis Pondasi Pasir Aspal (TAI( TAI, SS-1) Ukuran Ayakan % Berat Yang Lolos ASTM (mm) LPPA ¾ 19 100 3/8 9,5 85-100 No.4 4,75 - No.8 2,36 60-85 No.16 1,18 - No.30 0,600 25-50 No.50 0,300 - No.100 0,150 - No.200 0,075 0-15
SPESIFIKASI CAMPURAN GRADASI AGREGAT (TAI, SS-1) 100 90 80 No.200 No.30 No.8 3/8" 3/4" PROSEN LEW 70 60 50 40 30 20 10 0 0.01 0.1 1 10 100 UKURAN SARINGAN ( MM )
Sifat-sifat campuran Lapis Pondasi Pasir Aspal (TAI, SS-1) Sifat-sifat Campuran Syarat Penyerapan Aspal (%) Maks 1,7 Jumlah tumbukan per bidang 50 Min 3,0 Rongga dalam campuran (%) (1) Maks 18,0 Rongga dalam Agregat (VMA) (%) Min - Rongga terisi aspal (%) Min - Stabilitas Marshall (kg) Min 200 Pelelehan (mm) Min. 2 Marshall Quotient (kg/mm) Min - Stabilitas Marshall Sisa (%) setelah perendaman selama 24 jam, 60 C Min 80
Lapis Pondasi Pasir Aspal (Sand-Base Base-Asphalt - SBA) SBA : Campuran antara pasir dengan gradasi tertentu dengan aspal keras yang dicampur dan dipadatkan dalam keadaan panas pada temperatur tertentu. Unsur Dominan SBA : - Pasir - Agregat Semakin banyak Agg Semakin kuat SBA Semakin jauh dari makna SBA Pemakaian Agg Maks. 30%
Lapis Pondasi Pasir Aspal (Sand-Base Base-Asphalt - SBA) Pada prinsipnya, persyaratan agregat yang digunakan dalam SBA adalah sama dengan persyaratan agregat untuk campuran beraspal dengan ukuran masksimum agregat yang digunakan adalah 19 mm TETAPI Penggunaan material substandar masih memungkinkan asalkan sifat akhir dari campuran SBA yang dihasilkan masih memenuhi kriteria yang diinginkan.
SBA DARI PASIR KUARSA Pasir kuarsa (siliceous agregat), merupakan agregat dari jenis batuan metamorfosa yang umumnya bermuatan positif. Pasir ini memiliki sifat kelekatan yang baik terhadap aspal emulsi yang bermuatan ion positif TETAPI Ada pula deposit jenis pasir kuarsa yang bersifat negatif Jenis pasir kuarsa seperti ini apabila akan digunakan untuk campuran beraspal maka bahan pengikat (binder) yang digunakan dapat dari jenis aspal keras.
P. KALIMANTAN L E G E N D A : PALANGKARAYA Prop. Kaltim BATU GUNUNG LATERIT PASIR Prop. Kalbar Ke Nanga Ela - Sintang Tb. Kaburai Tb. Senamang Tb. Gagu Tb. Manjul Tb. Hiran Tb. Samba Rahambang Saripoi 029 PURUK CAHU Tb. Lahung Muara Laung 030 Batu Putih Papar Punjung Ke Damai- 2 2 Tewah Sei Hanyu 008 034 022 Tenggarong 023 Benangin 1 008 Kuala Kurun Tbg. Jutuh 1 033 2 034 MUARA TEWEH Lampeong 020 2 007 3 Tongka Tbg. Talaken Montalat Bawan Kandui Ketapang 020 1 007 033 1 2 007 Sungai Danau Dirawat INHUTANI (Dipinjam) Batas Propinsi Batas Kabupaten Garis Pantai Nomor Ruas Jalan Ibukota Propinsi Ibukota Kabupaten Ke Nanga Tayap - 024 4 Sp. Pangke Takaras Patas Pontianak Tb. Sangai Bukit Bamba Kalahien Kudangan 007 1 024 2 3 032 032 043 Penopa BUNTOK Pangkut Ampah Rt. Pulut 006 Parenggean Timpah 005 Lahei Nangabulik 1 003 010 1 Dayu 2 Kasongan 032 Bukit Liti 024 Kujan Pundu Bukit Rawi Belawa Hayaping Kuala 042 Tangkiling Palantaran Bentot B. Kotam 001 Ajang Tamiang Layang 1 024 011 2 002 Pasar Panas Lupu 2 3 010 PALANGKARAYA 011 013 Simpang Bangkal 009 Ke Banjarmasin Balai Riam K. Waringin Bereng Bengkel Runtu Kereng Bangkirai Mentangai Riam Durian Lama Asam Baru Kota Besi 014 1 Pangkalan Lada 011 1 011 4 041 Km.35 Simpang Runtu SAMPIT Dadahup 018 Bangkal P. BUN Penda Ketapi Sukamara B. Belaman Kumai 2 014 012 Bapinang PULANG PISAU Palingkau S. Pasir Samuda Mandomai Kuala Jelai Kubu Pangkoh 015 KUALA KAPUAS 019 035 Pegatan Barumba Ujung Pandaran 017 Ke Banjarmasin Kuala Pembuang Bahaur Hilir Lupak Dalam - LAUT JAWA Tanjung Puting P. Damar Prop. Kalsel Ibukota Kecamatan/ Kelurahan DINAS PEKERJAAN UMUM PROPINSI KALIMANTAN TENGAH PETA QUARRY TAHUN 2006 PROPINSI KALIMANTAN TENGAH KONTRAK APBN JUDUL : PEMBANGUNAN JALAN BUKIT LITI - BAWAN PROPINSI KALIMANTAN TENGAH SUMBER MATERIAL KODE KEGIATAN/THN 2006 JUMLAH LBR 1 NO. LEMBAR 1.
Pasir kuarsa di daerah Bukit Liti - KALTENG
Pasir kuarsa di daerah Tumbang Talaken - KALTENG
Pasir kuarsa di daerah Kasongan - KALTENG
Pasir kuarsa di daerah Tumbang Samba - KALTENG
Pasir kuarsa di daerah Gunung Batu - KALTENG
Pasir kuarsa di daerah Sepang - KALTENG
Analisis Struktur Tujuan : Untuk mengetahui apakah struktur perkerasan yang menggunakan SBA sebagai lapis pondasinya memiliki keunggulan struktural dibandingakan dengan perkerasan konvensional yang menggunakan lapis pondasi agregat klas A
Tipikal Struktur dan Tebal Struktur Perkerasan SBA dan Konvensional Untuk Umur Rencana yg Sama
Ilustrasi Model Struktur Perkrasan Jalan a = 4,1 inch a = 4,1 inch HRS WC E 1 = 290000 psi (2000 MPa) μ 1 = 0,25 1,2 inch (3 cm) HRS WC E 1 = 290000 psi (2000 MPa) μ 1 = 0,25 1,2 inch (3 cm) Sand-Base-Asphalt E 2 = 319000 psi, (2200 MPa) μ 2 = 0,25 Lapis Pondasi Klas B E 4 = 43500 psi (300 MPa), μ 4 = 0,45 Tanah Dasar Mr = E 5 = 7250 psi (50 MPa), μ 5 = 0,35 = 6 inch (15 cm) 3 inch (7.5 cm HRS BC E 2 = 319000 psi (2200 MPa) Μ 2 = 0,25 Lapis Pondasi Klas A E 3 = 58000 psi (400 MPa) μ 3 = 0,45 Lapis Pondasi Klas B E 4 = 43500 psi (300 MPa), μ 4 = 0,45 Tanah Dasar Mr = E 5 = 7250 psi (50 MPa) μ 5 = 0,35 1,6 inch (4 cm) 6 inc (15 cm) 3 inch (7.5 cm) a. Sand-Base-Asphalt b. Konvensional
Analisa Tegangan dan Regangan Dengan Program KENLAYERS Struktur Perkerasan SBA Konvesional Umur 0.13 x 106 ESA 0,06 x 106 ESA Model Keruntuhan Deformation Failure Deformation Failure Perkerasan yang menggunakan 15 cm SBA memiliki kekuatan struktural 2,2 kali dari yang dihasilkan oleh struktur perkarasan konvensional yang menggunakan 15 cm lapis pondasi klas A ditambah dengan 4 cm AC-BC. Walaupun kedua struktur perkerasan ini memiliki perbedaan dari jenis dan kekuatan lapisan tetapi model keruntuhan yang terjadi adalah sama, yaitu : deformation failure.
Analisis Ekomnomi Struktur Perkerasan SBA Konvesional Lebar Perkerasan 4,5 m 4,5 m Biaya Rp 1.687.897.589/km Rp.1.459.317.858/km Hal ini berarti bahwa untuk lebar lajur lalu lintas 4,5 m selisih harga per km panjang jalan antara struktur perkerasan konvensional dengan yang menggunakan SBA adalah Rp 228.579.731,- atau lebih mahal 15,7%% per km panjang. Hal ini berarti bahwa penggunaan SBA sebagai pengganti lapis agregat kelas A dan AC-BC di Kalimantan Tengah akan meningkatkan biaya konstruksi sebesar 15,7%.
Walaupun adanya selisih harga sebesar 15,7% TETAPI Kekuatan struktur yang didapat dengan menggunakan SBA adalah 2.2 kali dari kekuatan struktur perkerasan konvensional Dengan demikian Bila ditinjau dari cyrcle cost struktur perkerasan yang menggunakan SBA adalah lebih murah
PULAU KALIMANTAN Peta Lokasi Aplikasi Perkerasan Lapis Pondasi Pasir Aspal PROP.KALTIM PAKET EFEKTIF : BUKIT LITI - BAWAN : STA. 2 + 500 - STA. 5 + 500 KM KAB. MURUNG RAYA Tumbangkunyi Tumbang Laung Saripoi Sei Gula Muara Laung PURUK CAHU 022 Tewah Sei Hanyu 029 008 PROP.KALBAR 2 021 Sp. M. Laung 023 Papar Punjung Km.72 Bts.Kalbar KUALA KURUN Km.50 Batu Putih 030 035 Tbg.Rahuyan Bts.Kaltim Tumbang Nanga Sei Jalungen 008 Ke Damai-Tenggarong 1 034 KAB. GUNUNG MAS Tumbang Senamang Tbg.Jutuh Benangin Lampeong Tumbang Taburai Tumbang Hiran 033 MUARA TEWEH 2 Tumbang Gagu 100 007 Tumbang Samba KAB. BARUT Rabambang 3 Tongka Tumbangmanjul 020 2 Montalat Tbg.Talaken Bawan Kandui Ke Nangapinoh Skala : U Ke Nangatayap 020 1 007 2 0 5 20 40 km 024 Bts.Kalbar 5 KAB. SUKAMARA SUKAMARA Kuala Jelai Kudangan Tumbang Sangai 024 4 027 Panopa Rt.Pulut Pangkut Parenggean 024 NANGA BULIK Kualakuyan 3 026 KAB. LAMANDAU Sp. Panopa 097 Kujan 049 Sagu Ajang Batu Kotam 098 099 024 2 KAB. KTW. BARAT KAB. KTW. TIMUR Riam Durian Runtu Simpang Bangkal 050 Asam Baru 011 024 011 011 2 051 K.Waringin Lama 1 4 3 Km.65 011 Pangkalanlada 1 Sp.Runtu 041 SAMPIT (Km.35) Bangkal 012 PANGKALANBUN 018 Pkl.Pembuang Psr.Panjang Kumai Batu Belaman Telaga Pulang Kubu Samuda S.Pasir 019 KAB. SERUYAN 035 Ujung Pandaran 068 010 2 028 Kerengpangi 010 1 Pundu Km.65 Palantaran Kotabesi Bapolang KASONGAN 006 Sp.Sg.Asem Tangkiling KAB. KATINGAN Pegatan Takaras 032 001 033 1 Bukitliti PALANGKARAYA 032 1 009 1 Kr.Bengkirai 009 2 Bukit Bamba 032 2 Bk.Rawi 016 013 Lap.Terbang PULANG PISAU KAB. P. PISAU Sp.Kerengbengkirai 014 1 Pangkoh KAB. KAPUAS Berengbengkel 014 2 025 2 Lahei Km.35 025 1 032 3 015 Barumba Timpah Mentangai Penda Ketap Bahaur Mandomai 042 Madara Asam KUALAKAPUAS 017 Bts.Kalsel BUNTOK 032 4 Sanggu KAB. BARSEL 043 Palingkau Bengkuang Mengkati Jenamas Dadahup Ke BANJARMASIN Bandara 005 Dayu Belawan Ampah 003 002 Patas 007 1 KAB. BARTIM TAMIANG LAYANG Pasarpanas Ke BARABAI PROP.KALSEL LEGENDA : 008 JALAN NASIONAL BATAS PROPINSI BATAS KABUPATEN IBUKOTA PROPINSI IBUKOTA KABUPATEN IBUKOTA KECAMATAN BANDAR UDARA PELABUHAN NO RUAS Bahaur Hilir Lupakdalam KUALA PEMBUANG Tanjung Puting
a. Pengaruh Air pada Lapis Pondasi Agregat-Pasir Kuarsa b. Perkembangan Kinerja Lapis Pondasi Agregat-Pasir Kuarsa Dalam Dua Minggu Akibat Air
Peta Lokasi Aplikasi Perkerasan Lapis Pondasi Pasir Aspal Saripoi PURUK CAHU Tb. Lahung Muara Laung Tewah 022 Sei Hanyu Batu Ptih 008 2 Papar Punjung 2 Rahambang Takaras 006 ke Kasonga Tbg. Jutuh Tbg. Talaken 020 020 2 Kuala Kurun 033 Bawan Bukit Bamba 1 008 MUARA TEWEH Kalahien Lahei 1 032 2 032 032 Bukit Liti Tim Bukit Rawi pah 001 Sp.Sei Asem Tangkiling PALANGKARAYA 009 033 1 2 Bukit Liti 013 M ontalat BUNTOK Belawa Ketapang 005 2 007 Benangin 034 1 003 Dayu 007 3 Patas 00 1 Lampeong Kandui Ampah Hayaping Bentot Tongka Ke Damai- T Bts. Kaltim Kereng Bangkirai KETERANGAN : BUKIT LITI - BAWAN POROS TENGAH 014 1 ke BANJARMASI
Jalan Bukit Liti Bawan
Jalan Bukit Liti Bawan
Pelaksanaan Uji Coba Skala Penuh No.200 No.30 No.8 3/8 " 3/4" 100 90 80 70 Persen lolos 60 50 40 Spec. Grad LPPA Grad LPPA 30 20 10 0 0.01 0.1 1 10 100 Nomor saringan Gambar 6. Gradasi Gabungan Agregat Gabungan dari Bin Panas
Tabel 3. Gradasi Hasil Ekstraksi dan Sifat HMSBA pada Kadar Aspal Optimumnya NO JENIS PENGUJIAN SATUAN HASIL SPESIFIKASI 1 Gradasi Campuran Agregat 3/4" % 100.00 100 3/8" % 91,30 85-100 No.8 % 71,70 60-85 No.30 % 32,3 25-50 No.200 % 1,9 0-15 2 Sifat-sifat Campuran Marshall Kadar aspal optimum % 6,0 - Kepadatan gr/cc 2,070 - Rongga dalam campuran % 14,53 Maks. 15 Stabilitas kg 584 200 Kelelehan mm 3,10 2-6
STEP PELAKSANAAN Gambar 7. Pelaksanaan Penghamparan HMSBA
KINERJA LAPANGAN HMSBA a. Kondisi Permukaan HMSBA b. Tekstur Permukaan HMSBA Gambar 8. Kondisi dan Tekstur Permukaan HMSBA
Pengujian Kondisi Campuran Deraja t Kep adatan Lap. ( % ) 106 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 95 LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA LPPA 2+600 IWT/R 2+600 OWT/L 3+400 IWT/L 3+400 OWT/R 4+200 IWT/L 4+200 OWT/R 5+400 IWT/R 5+400OWT/L Jenis Lapisan Perkerasan Kualiti Kontrol Umur 4 Bulan Umur 12 Bulan umur 18 bulan Gambar 9. Peningkatan Kepadatan Lapangan Lapisan HMSBA
KINERJA LAPANGAN HMSBA Tabel 8. Tebal dan Kepadatan Lapangan Rata-rata HMSBA Lapisan LPPA Tebal Lapisan rata-rata (cm) Kepadatan Lapangan ratarata (%) Lapisan pertama 5,32 99,69 Lapisan kedua 5,03 99,97 Lapisan ketiga 4,90 99,40 Tebal total LPPA 15,25 99,97 Persyaratan : 15,0 98
Pengujian Kondisi Campuran Pengujian Kondisi Campuran 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 LPPA 1 LPPA 2 LPPA 3 LPPA 1 LPPA 2 LPPA 3 LPPA 1 LPPA 2 LPPA 3 LPPA 1 LPPA 2 LPPA 3 LPPA 1 LPPA 2 LPPA 3 LPPA 1 LPPA 2 LPPA 3 LPPA 1 LPPA 2 LPPA 3 LPPA 1 LPPA 2 LPPA 3 Rongga Thd C am p L a p. ( % ) 2+600 IWT/R 2+600 OWT/L 3+400 IWT/L 3+400 OWT/R 4+200 IWT/L 4+200 OWT/R 5+400 IWT/R 5+400 OWT/L Jenis Lapisan Perkerasan Kualiti Kontrol Umur 4 Bulan Umur 12 Bulan umur 18 bulan Gambar 10. Penurunan Rongga Campuran Lapisan HMSBA
Pengujian Kondisi Campuran 18 17 Rongga dlm campuran (%) 16 15 14 13 12 11 10 0,79% 1,64% 1,86% 9 8 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Umur Perkerasan (bulan) 2+600/R 2+600/L 3+400/L 3+400/R 4+200/L 4+200/R 5+400/R 5+400/L Rata-rata Gambar 11. Penurunan Rongga Campuran Lapisan HMSBA
Penilaian Kondisi Permukaan a. Umur 12 b. Umur 18 Bulan Gambar 12. Pemeriksaan Kondisi Permukaan Jalan Uji Coba HMSBA
Penilaian Kondisi Permukaan Kedalaman alur (mm) 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 2+500 2+530 2+560 2+590 2+620 2+650 Arah Baw an Sta. 2+500-3+020 2+680 2+710 2+740 2+770 STA Umur 1 bulan Umur 4 bulan Umur 12 bulan Umur 18 bulan 2+800 2+830 2+860 2+890 2+920 2+950 2+980 3+010 Gambar 13. Tipikal Kedalaman Alur Lapisan HRS di Atas Lapisan HMSBA, Arah Bukit Liti - Bawan Sta 2+500 s/d 3+020
Pengujian Ketidakrataan Permukaan Perkerasan Tabel 9. Nilai IRI Permukaan Arah Nilai IRI (m/km) Bukit Liti - Bawan 1,59 Bawan Bukit Liti 1,57
Pengujian Struktur Perkerasan 1 GRAFIK LENDUTAN BB 0.9 0.8 Lendutan (mm) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 2.500 2.700 2.900 3.100 3.300 3.500 3.700 3.900 4.100 4.300 4.500 4.700 4.900 5.100 5.300 5.500 STA arah B awan 11/4/2007 arah B awan 11/6/2008 arah B ukit Liti 11/4/2007 arah B ukit Liti 11/6/2008 Gambar 26. Lendutan perkerasan HMSBA umur 4 bulan dan 18 bulan
UMUR SISA HSBA n = 2N + 2 Log Log R + 1 Log( R + 1) 2 R + 1 Dimana : N = AE 18 KSAL/(365 x m x UE 18 KSAL) UE 18 KSAL didapat berdasarkan lendutan wakil (D Wakil ), lihat manual BB-1983 R = Pertumbuhan lalu lintas Dengan sisa umur ini dan ditambah dengan umur yang pada saat pengujian struktur perkerasan ini dilakukan (18 bulan), maka umur perkerasan secara keseluruhan diharapkan dapat mencapai 6,5 tahun.
KONDISI PERKERASAN SAAT INI Gambar 27. Kondisi perkerasan LPPA pada Umur 18 Bulan
KESIMPULAN 1. Hasil pengujian benda uji inti pada lapisan HMSBA yang berumur 18 bulan, menunjukkan adanya peningkatan kepadatan lapangan sebesar 2,24% dan menurunan persentase rongga dalam campuran sebesar 1,86%. 2. Dari hasil penilaian kondisi pada saat perkerasan berumur 18 bulan, relatif tidak terdapat adanya kerusakan seperti alur, retak atau deformasi pada lapisan HRS yang dihampar diatas HMSBA.
KESIMPULAN 3. Nilai IRI permukaan pada ruas jalan uji coba skala penuh ini baik untuk arah Bukit Liti Bawan (IRI= 1,59 m/km) maupun arah Bawan - Bukit Liti (IRI = 1,57 m/km) nilainya masih dibawah 4 m/km, hal ini menunjukkan bahwa kondisi permukaan HRS yang dihampar di atas lapisan HMSBA masih dalam kondisi baik. 4. Nilai rata-rata dari lendutan struktur perkerasan dengan lapisan HMSBA ini pada saat umur perkerasannya mencapai 18 bulan adalah 0,40 mm.
KESIMPULAN 5. Dengan kondisi lalu lintas yang ada, nilai lendutan tersebut di atas (0,40 mm) akan memberikan umur sisa selama 4,7 tahun lagi. 6. Dengan sisa umur ini, maka diharapkan umur perkerasan dapat 1,5 tahun lebih panjang dari umur rencananya (5 tahun).
Saran Beberapa saran yang perlu diperhatikan antara lain : 1. Pengujian kinerja perkerasan perlu dilanjutkan lagi untuk mengetahui kinerja perkerasan sampai umur rencananya. 2. Penggunaan pasir kuarsa sebagai HMSBA perlu ditingkatkan terutama untuk daerah mempunyai kuari pasir kuarsa cukup besar.