Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 90 TINGKAT KEMUDAHAN MEMENUHI SPESIFIKASI PADA BERBAGAI JENIS CAMPURAN PANAS ASPAL AGREGAT Raden Hendra Ariyapijati Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Medan, Jalan Gedung Arca No. 52, Telp (061) 7363771, Fax (061) 7347954, Medan, 20217 e-mail: pijati@yahoo.com ABSTRAK Campuran panas aspal agregat merupakan bahan untuk lapisan permukaan (surface course) pada perkerasan jalan raya. Campuran yang terdiri dari batu pecah dengan tipe gradasi tertentu, bahan pengisi dan aspal yang dicampur dalam keadaan panas. Jenis campuran yang ada diantaranya AC (Asphalt Concrete), HRA (Hot Rolled Asphalt) dan SMA (Split Mastic Asphalt). Setiap jenis memiliki spesifikasi tertentu yang harus dipenuhi pada pembuatan campuran untuk perkerasan jalan raya. Pada pelaksanaannya ada jenis campuran yang sangat mudah memenuhi spesifikasi yang disyaratkan, tetapi ada pula yang sulit memenuhi spesifikasinya. Penelitian dilakukan terhadap ketiga jenis campuran tersebut, dimulai dengan pemeriksaan bahan campuran dilanjutkan dengan prosedur untuk mencari kadar aspal optimum. Karakteristik campuran yang diuji yaitu stabilitas, flow, Marshall Quotient, VMA, VFWA dan VIM. Dengan berbagai kadar aspal yang dicoba dibuat hubungannya dengan karakteristik campuran, sehingga terlihat pita yang menunjukkan kadar aspal berapa saja yang memenuhi syarat spesifikasi. Disitu terlihat range kadar aspal yang lebar yang memenuhi spesifikasi menunjukkan tingkat kemudahan pelaksanaan campuran.panas aspal agregat. Tingkat kemudahan pelaksanaan campuran menunjukkan bahwa campuran AC memiliki lebar rentang kadar aspal 0,4%, campuran HRA memiliki lebar rentang kadar aspal 0,5% dan campuran HRA memiliki lebar rentang kadar aspal 0,6%. Hal ini menunjukkan bahwa jenis campuran SMA yang paling mudah memenuhi spesifikasi yang disyaratkan. Kata kunci: campuran panas, karakteristik, spesifikasi, kadar aspal optimum. 1. PENDAHULUAN Kebutuhan bahan untuk lapisan perkerasan jalan raya sangat besar, kebutuhan yang besar itu akan sulit terpenuhi jika bahan-bahan yang dihasilkan oleh AMP (asphalt mixing plant) tidak memenuhi spesifikasi bahan campuran panas aspal agregat yang disyaratkan. Bahan lapisan perkerasan banyak jenisnya, sesuai dengan perkembangan sains dan teknologi dengan berbagai kombinasi agregat kasar, sedang, halus dan filler. Pada masa kini tuntutan akan bahan yang kuat dan stabil sangat diperlukan, melihat beban lalulintas yang semakin berat dan jumlah repetisi lalulintas yang semakin besar. Persyaratan-persyaratan bahan perkerasan yang dituangkan dalam spesifikasi campuran bahan perkerasan merupakan antisipasi atau cara untuk mendapatkan bahan perkerasan bermutu baik. Tiap-tiap jenis campuran panas aspal agregat mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Seperti beton aspal yang lebih kecil kadar aspal yang digunakan sehingga
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 91 sering terjadi kerusakan berupa crack (retak), sedangkan HRA (Hot Rolled Asphalt) memakai kadar aspal yang lebih besar sehingga kerusakan yang terjadi berupa bleeding (keluarnya aspal kepermukaan lapisan) ataupun terjadi gelombang pada permukaan jalan. Jadi spesifikasi bertujuan mencegah terjadinya hal tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar kemudahan pada pelaksanaan pencampuran jenis campuran panas bahan lapis keras agar dapat memenuhi spesifikasi yang disyaratkan. Dilakukan penelitian terhadap jenis campuran AC (beton aspal), HRA (Hot Rolled Asphalt) dan SMA (Split Mastic Asphalt) dan membandingkan ketiganya terhadap kemudahan memenuhi spesifikasi yang disyaratkan. Perbandingan besar persentase terhadap agregat yang digunakan antara agregat kasar dan halus, dapat dikatakan bahwa untuk jenis campuran AC (beton Aspal) perbandingannya berimbang antara agregat kasar dengan agregat halus sehingga memiliki tingkat kepadatan yang lebih tinggi. Untuk jenia HRA (Hot Rolled Asphalt) perbandingannya agregat kasar lebih sedikit terhadap agregat halus, sehingga tingkat kepadatannya lebih rendah. Sedangkan untuk jenis campuran SMA (Split Mastic Asphalt) perbandingannya agregat kasar lebih banyak terhadap agregat halus, sehingga campurannya nampak lebih kasar. Beton aspal adalah suatu lapisan pada konstruksi jalan raya, yang terdiri dari campuran aspal keras dan agregat yang bergradasi menerus, dicampur, dihampar dan dipadatkan dalam keadaan panas pada suhu tertentu. Temperatur yang tinggi memungkinkan akan tercapainya ketepatan dalam pencampuran agregat dan ketepatan dalam pemadatan. Pemanasan yang berlebihan pada aspal keras akan merusak aspal karena perubahan kimiawi yang terjadi akan mereduksi daktilitas dan kohesivitas. Hot Rolled Asphalt (HRA) adalah merupakan lapisan perkerasan yang terdiri dari campuran agregat bergradasi timpang, bahan pengisi dan aspal keras dengan perbandingan tertentu, yang dicampur dan dipadatkan dalam keadaan panas. Stabilitas campuran aspal agregat bergradasi timpang ditentukan oleh campuran agregat halus, bahan pengisi dan aspal, sedangkan agregat kasar dengan kandungan yang relative sedikit kurang berpengaruh. Split Mastic Asphalt (SMA) merupakan salah satu jenis campuran panas aspal agregat bergradasi terbuka yang terdiri dari split ( agregat kasar dengan ukuran lebih besar dari 2 mm dengan jumlah fraksi tinggi 75%), mastic asphalt (campuran agregat halus, bahan pengisi dan aspal dengan kadar relative tinggi) dan bahan tambah berupa serat selulosa yang berfungsi menstabilkan aspal. Split mastic asphalt digunakan sebagai lapis permukaan perkerasan lentur jalan raya, yang dapat melayani lalulintas berat.
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 92 Pengujian dilakukan dengan marshall test akan mendapatkan nilai density, stabilitas, flow, VMA, VIM, VFWA, Marshall Quotient, berdasarkan nilai-nilai tersebut dapat diketahui karakteristik campuran pada masing-masing jenis campuran yang memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan. Permasalahan yang akan dibahas antara lain adalah: 1. optimum yang diperoleh pada tiap jenis campuran. 2. Besar rentang kadar aspal yang dapat memenuhi spesifikasi. 3. Tingkat kemudahan pencampuran dari lebar band dari tiap jenis campuran yang memenuhi spesifikasi. 2.METODE PENELITIAN Metode penelitian yang dilakukan antara lain: 1. Penentuan jenis campuran panas aspal-agregat (AC, HRA, SMA) dan spesifikasinya. 2. Pengujian terhadap aspal diantaranya uji penetrasi, titik lembek dan titik nyala,daktilitas dan berat jenis. 3. Pengujian agregat yang digunakan diantaranya: pengujian abrasi, sand equivalen, analisa saringan, soundness test, dan berat jenis. 4. Perencanaan campuran (mix design) 5. Pembuatan sampel benda uji sebanyak 36 sampel dengan variasi kadar aspal 5,5%, 6%, 6,5%, 7%, 7,5%, 8%. 6. Pengujian sampel dengan prosedur pengujian marshall test yang dikeluarkan oleh ASTM-D-62T 7. Analisa dilakukan terhadap sifat-sifat marshall yaitu: Density, Void in Mineral Agregat, Void in the Mix, Void Filled With Asphalt, Stability, Flow dan Marshall Quotien. 8. Evaluasi 3.HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian terhadap aspal dan agregat yang digunakan memenuhi spesifikasi ASTM yang disyaratkan diantara hasilnya sebagai berikut: Untuk aspal : Berat jenis aspal 1,0229, angka penetrasi 65, Titik lembek 52, titik nyala 260, daktilitas > 100cm.
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 93 Untuk agregat: Berat jenis bulk 2,636 (CA) 2,602 (MA) 2,609 (FA), Hasil pengujian campuran aspal-agregat terhadap sifat marshall dapat dilihat pada table berikut: 1. Campuran AC (Beton Aspal); Sifat Marshall 6% 6,5% 7% 7,5% Density (gr/cc) 2,329 2,361 2,370 2,377 VMA (%) 18,817 18,084 18,159 18,282 VFWA (%) 58,492 67,421 73,044 78,368 VIM (%) 7,811 5,893 4,895 3,955 Stabilitas (kg) 1239 1437 1472 1494 Flow (mm) 3,33 3,40 3,67 4,13 MQ (kg/mm) 372 423 403 362 2. Campuran HRA (Hot Rolled Asphalt): Sifat Marshall 7% 7,5% 8% 8,5% Density (gr/cc) 2,328 2,333 2,341 2,352 VMA (%) 20,176 20,369 20,484 20,461 VFWA (%) 63,589 68,085 72,790 78,091 VIM (%) 7,346 6,505 5,576 4,484 Stabilitas (kg) 1451 1509 1493 1412 Flow (mm) 3,50 3,63 4,13 4,73 MQ (kg/mm) 415 416 361 298 3. Campuran SMA (Split Mastic Asphalt)
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 94 Sifat Marshall 7% 7,5% 8% 8,5% Density (gr/cc) 2,328 2,347 2,346 2,345 VMA (%) 19,087 18,780 19,193 19,603 VFWA (%) 70,326 77,425 80,755 83,988 VIM (%) 5,665 4,256 3,697 3,146 Stabilitas (kg) 1026 1177 1123 1061 Flow (mm) 3,43 3,67 4,00 4,37 MQ (kg/mm) 299 321 281 243 Campuran dengan Density atau kepadatan yang tinggi akan memiliki kekuatan menahan beban yang besar, dari hasil penelitian didapati hubungan kadar aspal terhadap Density yaitu kepadatan bertambah dengan meningkatnya kadar aspal kemudian menurun setelah diatas 7,5 %, yang berarti aspal tidak lagi terserap pada void tetapi sudah berlebih. Penambahan kepadatan yang terjadi tidak besar. Gambar 1. Grafik VMA Campuran Panas Aspal Agregat..
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 95 Nilai VMA menunjukkan persentase rongga yang terdapat diantara agregat pada campuran perkerasan padat termasuk ruang yang terisi oleh aspal. Nilai VMA berpengaruh terhadap kekakuan campuran. Apabila VMA rendah maka nilai kekakuan menjadi tinggi. Nilai VMA berpengaruh terhadap sifat kekedapan campuran, semakin banyak rongga yang ada maka akan semakin kurang nilai kekedapan terhadap air dan udara. Lapis keras dengan VMAyang besar akan mudah ditembus oleh air dan udara, sehingga aspal akan cepat teroksidasi. Proses oksidasi ini menyebabkan satu lapisan film keras yang ada pada campuran aspal menjadi rapuh dan berkurang daya ikat, akibatnya akan menjadi crack atau retakan pada campuran tersebut. Sebaliknya apabila VMA terlalu kecil maka campuran akan rapat, sehingga aspal akan sulit mencapai rongga, akibatnya apabila diberikan beban lalulintas akan terjadi deformasi pada lapisan perkerasan tersebut, berupa lendutan, alur, hal ini disebabkan karena ruang yang terisi oleh aspal akan lebih sedikit sehingga akan menjadi kerapuhan pada perkerasan tersebut. Nilai VMA yang disyaratkan minimal 16%. Hasil penelitian menunjukkan nilai VMA cenderung naik dengan naiknya kadar aspal untuk jenis campuran HRA, sedangkan untuk campuran AC dan SMA menurun dahulu baru kemudian menaik dengan bertambahnya kadar aspal. Gambar 2. Grafik VFWA Campuran Panas Aspal Agregat.
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 96 VFWA adalah persentase rongga dalam campuran agregat yang terisi aspal atau rasio antara volume aspal pada campuran dan volume pori pada agregat. Semakin rapat gradasi dan tingginya kadar aspal maka VFWA semakin besar. Apabila tumbukan terlalu banyak maka VFWA semakin besar, rongga semakin kecil sehingga kekedapan campuran terhadap air dan udara menjadi lebih tinggi, akan mengakibatkan terjadinya deformasi karena rongga yang tersedia terlalu kecil, dan campuran sudah kelebihan aspal (bledding). Sebaliknya jika nilai VFWA terlalu kecil maka kekedapan terhadap air dan udara akan menjadi berkurang sehingga lebih cepat untuk teroksidasi. Hasil penelitian menunjukkan nilai VFWA naik seiring dengan naiknya kadar aspal, syarat spesifikasi nilainya antara 70 s/d 85%. VIM adalah persentase rongga udara yang terdapat pada campuran, harga ini diperoleh dari bulk specific gravity setiap sampel padat dan maksimum specific gravity campuran perkerasan yang dinyatakan dalam persen (%). Nilai VIM pada campuran AC minimal 3% dan maksimal 5%. Hasil penelitian menunjukkan nilai VIM berkurang dari 7,09% hingga 2,38% seiiring dengan naiknya kadar aspal pada campuran perkerasan yang memenuhi spesifikasi pada kadar aspal 6,5% dan 7%. Gambar 3. Grafik Stabilitas Campuran Panas Aspal Agregat. Stabilitas merupakan kemampuan campuran perkerasan untuk menahan deformasi akibat beban lalulintas yang bekerja diatasnya tanpa mengalami perubahan bentuk tetap (deformasi permanen). Hasil untuk stabilitas dengan bertambahnya kadar aspal nilai stabilitas meningkat pada awalnya kemudian menurun, dengan nilai
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 97 maksimum1355 kg (AC), 1344 kg (HRA) dan 1019 kg (SMA). Spesifikasi mensyaratkan nilai stabilitas diatas 800 kg. Flow (kelelehan) adalah total deformasi pada sampel (penurunan diameter vertical) yang terjadi saat mencapai titik beban maksimum pada alat tekan marshall. Hasil untuk flow menunjukkan dengan kenaikan kadar aspal pada campuran AC, nilai flow awalnya menurun kemudian menaik. Spesifikasi mensyaratkan nilai flow antara 2 sampai 4mm. Gambar 4. Grafik MQ Campuran AC filler Abu Ampas Tebu. Marshall Quotient (MQ) adalah stabilitas yang berbanding terbalik dengan kelelehan dan dapat dipakai sebagai pendekatan tingkat kekakuan dan fleksibilitas campuran. Nilai MQ yang terlalu besar menunjukkan kekuatan campuran perkerasan tinggi dan kaku, akan berakibat mudahnya terjadi retakan, sebaliknya bila harga MQ terlalu kecil menunjukkan terlalu plastis yang berakibat mudah mengalami deformasi. Hasil untuk MQ dengan bertambahnya kadar aspal, nilai MQ awalnya meningkat setelah mencapai maksimum nilainya menurun kembali, Nilai maksimum MQ yang diperoleh 430 kg/mm. Dengan nilai kekakuan terendah sebesar 250 kg/mm. Spesifikasi mensyaratkan nilai MQ antara 200 s/d 500 kg/mm.
Jurnal Rancang Sipil Volume 2 Nomor 1, Juni 2013 98 Tabel 2. Lebar Rentang Kadar Aspal Campuran Panas Aspal Agregat. Jenis Campuran Lebar rentang kadar aspal yang memenuhi spesifikasi (%) AC 0,609 HRA 0,720 SMA 0,674 4.KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan didapatkan kesimpulan sebagai berikut: 1. optimum untuk campuran AC didapat 7,2%, untuk HRA didapat 8,1% dan untuk SMA didapat 7,7%. 2. Tingkat kemudahan campuran panas aspal agregat untuk memenuhi persyaratan klasifikasi diperoleh bahwa campuran HRA lebih mudah, baru kemudian SMA dan terakhir jenis campuran AC dilihat dari lebar rentang kadar aspal yang diperoleh yaitu 0,720 ; 0,674 ; 0,609.. DAFTAR PUSTAKA British Standart, 1985, Spesification for Construction Materials and Asphalt Mixture, London. Cabrera,JG, 1999, Performance and Durability of Bitumious Materials and Hydraulic Stabilised Composite, Zurich. Robert, et.al, 1991, Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction, NAPA Education Foundation Anhamm Maryland. Silvia Sukirman, 1992, Perkerasan Lentur Jalan Raya, Nova, Jakarta The Asphalt Institute, 1983, Asphalt Technology and Construction Practices, Educational Series, Maryland Totomiharjo,S, 1999, Model Rancangan Campuran Agregat Aspal untuk Uji Marshall, Forum Teknik UGM, Yogyakarta. /