ANALISA PERBANDINGAN PENGGUNAAN SEMEN PORTLAND DAN FLY ASH SEBAGAI FILLER PADA ASPHALT CONCRETE WEARING COURSE (AC-WC) Michael Christianto Tanzil Binus University, Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia Abstrak AC-WC sebagai lapis aus ke-2 dalam lapisan jenis aspal beton merupakan lapisan yang terletak paling atas dalam perkerasan lentur. Pada penelitian ini akan dibahas mengenai penggunaan filler semen Portland dan fly ash dengan variasi 100% PC, 60% PC - 40% FA, 50% PC 50% FA, 40% PC 60% FA, dan 100% FA. Properti Marshall yang akan ditinjau pada penelitian kali ini adalah stabilitas dan kepadatan. Alasan penggunaan semen Portland dan fly ash sebagai filler pada penelitian kali ini karena kedua bahan tersebut sudah biasa digunakan sebagai material pembentuk konstruksi beton dan sudah teruji kekuatannya. Selain itu kemudahan mendapatkan kedua material tersebut juga menjadi salah satu pertimbangan. Setelah dilakukan pengujian agregat, aspal dan material filler yang akan digunakan, dilanjutkan dengan pembuatan benda uji dengan kadar aspal rencana yang telah ditentukan. Setelah didapatkan kadar aspal optimum untuk masing-masing variasi filler, dilakukan tes Marshall untuk mendapatkan nilai stabilitas dan kepadatan. Metode yang digunakan pada penelitian kali ini adalah metode Marshall dengan 2x75 tumbukan. Seluruh sifat Marshall yang didapatkan pada pengujian sudah memenuhi persyaratan yang telah ditetapkan oleh Departemen Pekerjaan Umum. Dalam penelitian ini didapatkan nilai kadar aspal optimum untuk campuran beraspal dengan menggunakan variasi filler adalah sebesar 6,2%. Nilai stabilitas tertinggi didapatkan dengan komposisi 100% PC dengan nilai 1222,85 kg. Sedangkan nilai kepadatan untuk berbagai komposisi filler didapatkan nilai 2,35 gr/cm 3. Kata Kunci : Semen Portland, fly ash, Marshall, stabilitas, kepadatan.
1. Latar Belakang Semen Portland adalah salah satu material yang sering digunakan untuk berbagai jenis pekerjaan konstruksi, sehingga penggunaan semen Portland memberikan peluang alternatif sebagai salah satu material penyusun campuran beraspal. Material tersebut adalah bahan non plastis yang telah disetujui oleh Departemen Pekerjaan Umum sebagai filler pada campuran beraspal panas. Selain itu keberadaan semen Portland banyak dijumpai di tempat penjualan material bangunan, sehingga untuk mendapatkan semen Portland tersebut relatif lebih mudah dibandingkan dengan material lainnya. Adapun material fly ash sering digunakan dalam struktur bangunan untuk mendapatkan beton dengan kekuatan yang cukup tinggi. Oleh karena itu ada kemungkinan jika material fly ash digunakan sebagai salah satu bahan campuran beraspal panas, maka parameter-parameter yang terdapat pada campuran beraspal tersebut akan meningkat. Semua material campuran yang dirancang dalam spesifikasi tersebut untuk memenuhi kadar aspal yang cocok, rongga udara, stabilitas, kelenturan dan keawetan dari campuran beraspal tersebut. Salah satu jenis dari campuran beraspal tersebut adalah Laston Lapis Aus Permukaan (AC-WC). 2. Tujuan dan Manfaat Penilitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan penggunaan semen Portland dengan fly ash sebagai filler dalam campuran beraspal ditinjau dari stabilitas dan kepadatan yang akan dihasilkan dari campuran-campuran tersebut. Manfaat penelitian ini diharapkan bisa memberikan pemahaman dan menambah wawasan mengenai pengaruh penggunaan semen Portland dengan fly ash
sebagai filler dalam campuran beraspal panas, khususnya AC-WC sebagai lapis aus ke- 2 permukaan perkerasan lentur ditinjau terhadap sifat Marshall (stability, flow, Void in Mineral Aggregate (VMA), Void in the Mix (VIM), Void Filled with Asphalt (VFA) dan Marshall Quotient). 3. Lingkup Penelitian Dalam penelitian kali ini, batasan masalah yang akan digunakan adalah : Agregat kasar dan agregat halus yang akan digunakan berasal dari Sudamanik dan digunakan pada Asphalt Mixing Plant (AMP) PT. Subur Brothers Jakarta. Bahan pengisi campuran (filler) dengan kadar 1,5% berupa semen Portland dengan fly ash. Bahan aspal menggunakan aspal PERTAMINA dengan penetrasi 60/70 Pencampuran menggunakan spesifikasi yang dikeluarkan Departemen Pekerjaan Umum, dalam Manual Pekerjaan Campuran Beraspal Panas, Ditjen Bina Marga 2008. Penelitian benda uji variasi kadar filler semen Portland dan fly ash adalah 100% semen Portland, 50% semen Portland + 50% fly ash, 60% semen Portland + 40% fly ash, 40% semen Portland + 60% fly ash, 100% fly ash. Variasi kadar aspal yang digunakan 5%, 5,5%, 6%, 6,5% dan 7% Metoda pengujian menggunakan metoda Marshall dengan 2x75 kali tumbukan. 4. Metodologi Penelitian ini dimulai dengan mengidentifikasi masalah yang terkait dengan topik pembahasan penelitian. Adapun masalah tersebut adalah terjadinya kerusakan
pada lapis perkerasan jalan akibat pengaruh cuaca dan repetisi beban lalu lintas, sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memperbaiki stabilitas campuran beraspal. Pada penelitian ini, hasil analisa dari benda uji yang akan dibuat akan menjadi kesimpulan penelitian. Pengumpulan data dalam penelitian ini dilakukan dengan mengumpulkan data tes Marshall dari benda uji yang akan dibuat. Seluruh kriteria hasil Marshall yang didapatkan mengacu pada standar yang telah ditetapkan oleh Departemen Pekerjaan Umum. 2.1 Hasil Perencanaan Gradasi Agregat Campuran Hasil perhitungan dan penyesuaian proporsi masing-masing agregat campuran tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.1 Gambar 4.1 Skema Kurva Gradasi Agregat Campuran 2.2 Hasil Pengujian Kualitas Material Pengujian kualitas material dalam campuran beraspal panas ini terdiri dari material agregat dan aspal. Sedangkan material agregat itu sendiri terdiri dari Hot Bin I
IV. Hasil dari pengujian kualitas material tersebut sangat mempengaruhi parameterparameter campuran yang akan dibuat. Tabel 4.1 Hasil Pengujian Agregat Kasar No. Jenis Pengujian Metoda Pengujian Hasil Pengujian Persyaratan 1 Berat jenis bulk SNI 03-1969-2008 2,54-2 Berat jenis SSD SNI 03-1969-2008 2,6-3 Berat jenis apparent SNI 03-1970-2008 2,69-4 Penyerapan air SNI 03-1969-2008 2,2 maks. 3% 5 Abrasi dengan mesin Los Angeles SNI 03-2417-1991 18 maks. 40% 6 Kelekatan agregat terhadap aspal SNI 03-2439-1991 95 min. 95% 7 Indeks kepipihan RSNI T-01-2005 0,2 maks. 25% 8 Indeks kelonjongan RSNI T-01-2005 0 maks. 10% 9 Material lolos saringan no. 200 SNI 03-4142-1996 0,2 maks. 1% Tabel 4.2 Hasil Pengujian Agregat Halus No. Jenis Pengujian Metoda Pengujian Hasil Pengujian Persyaratan 1 Berat jenis bulk SNI 03-1969-2008 2,59-2 Berat jenis SSD SNI 03-1969-2008 2,64-3 Berat jenis apparent SNI 03-1970-2008 2,73-4 Penyerapan air SNI 03-1969-2008 2 maks. 3% 5 Nilai setara pasir SNI 03-4428-1997 51 min. 50% 6 Material lolos saringan no. 200 SNI 03-4142-1996 5 maks. 8% Tabel 4.3 Hasil Pengujian Filler Jenis Filler PC Fly ash Jenis Pengujian Metoda Pengujian Hasil Pengujian Persyaratan Berat jenis AASHTO T-85-81 3,15 gr/cc - Lolos saringan #200 SNI 03-1968-1990 100 % Min 75% Berat jenis AASHTO T-85-81 2,635 gr/cc - Lolos saringan #200 SNI 03-1968-1990 100 % Min 75%
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Aspal No. Jenis Pengujian Metoda Pengujian Hasil Pengujian Persyaratan 1 Penetrasi; 25 C; 100gr; 5 detik; 0,1 mm SNI 06-2456-1991 65 60-70 2 Titik lembek; C SNI 06-2434-1991 49,8 48-58 3 Titik nyala; C SNI 06-2433-1991 307 min. 200 4 Daktilitas; 25 C; cm SNI 06-2432-1991 > 140 min. 100 5 Berat jenis; gr/cc SNI 06-2441-1991 1,03 min. 1,0 6 Kelarutan dalam Tricilor Ethylen; %berat SNI 06-2438-1991 99,14 min. 99 7 Penurunan berat (dg. TFOT); %berat SNI 06-2440-1991 0,0253 maks. 0,8 8 Penetrasi setelah penurunan berat; %asli SNI 06-2456-1991 80 min. 54 9 Daktilitas setelah penurunan berat; %asli SNI 06-2432-1991 > 140 min. 100 Proses pengujian Marshall dapat dilakukan setelah seluruh persyaratan material, berat jenis, penyerapan aspal dan perkiraan kadar aspal rencana telah terpenuhi. Proses pengujian Marshall untuk kadar aspal rencana dengan proporsi filler yang telah ditentukan dapat dilakukan setelah seluruh persyaratan material, berat jenis, penyerapan aspal telah terpenuhi. Hasil pengujian Marshall tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Marshall pada Kadar Aspal Rencana Sifat Marshall Density (gr/cm 3 ) Stabilitas (kg) Flow (mm) VMA (%) VFA (%) VIM (%) Variasi Filler Kadar aspal 5 5,5 6 6,5 7 100% PC 2,38 2,37 2,35 2,34 2,32 60%PC - 40%FA 2,38 2,37 2,35 2,34 2,32 50%PC - 50%FA 2,37 2,37 2,35 2,34 2,32 40%PC - 60%FA 2,37 2,37 2,34 2,33 2,32 100%FA 2,37 2,36 2,34 2,33 2,32 Normal 2,37 2,36 2,34 2,33 2,32 100% PC 1055,86 1208,36 1222,85 1246,03 1188,07 60%PC - 40%FA 1048,73 1184,42 1190,62 1201,56 1157,38 50%PC - 50%FA 1037,26 1080,71 1140,52 1158,29 1060,75 40%PC - 60%FA 1023,15 1085,82 1162,75 1199,24 1057,94 100%FA 983,76 1050,65 1100,53 1141,64 1080,54 Normal 950,82 980,55 1020,85 1012,79 980,55 100% PC 2,29 2,67 3,06 3,18 3,18 60%PC - 40%FA 2,15 2,54 2,95 3,12 3,13 50%PC - 50%FA 2,17 2,76 2,77 2,92 2,89 40%PC - 60%FA 2,08 2,35 2,56 2,8 3,12 100%FA 2,13 2,73 3,23 3,35 3,32 Normal 2,41 3,09 3,21 3,43 3,46 100% PC 17,13 16,15 16,45 17,31 17,93 60%PC - 40%FA 17,02 16,12 16,32 18,01 18,21 50%PC - 50%FA 16,53 15,81 17,26 17,74 18,41 40%PC - 60%FA 16,75 15,93 17,59 18,01 18,31 100%FA 17,92 17,21 17,58 18,16 18,82 Normal 18,75 18,33 18,38 18,06 18,71 100% PC 64 74,91 80,45 82,46 85,65 60%PC - 40%FA 62,13 73,57 77,18 80,14 83,75 50%PC - 50%FA 59,9 69,12 75,79 79,24 82,54 40%PC - 60%FA 61,65 69,84 74,91 81,25 83,88 100%FA 63,78 70,41 73,78 83,56 86,02 Normal 56,59 64,28 70,27 78,2 81,05 100% PC 6,32 4,05 3,22 3,05 2,62 60%PC - 40%FA 6,41 4,35 3,44 3,22 3,08 50%PC - 50%FA 6,23 4,7 3,75 3,35 3,23 40%PC - 60%FA 6,24 4,85 3,74 3,31 3,22 100%FA 6,18 4,87 3,72 3,29 3,22 Normal 8,14 6,55 5,46 3,94 3,55
Selanjutnya perbandingan nilai stabilitas dan kepadatan dari variasi filler dapat terlihat pada Gambar 4.2 dan Gambar 4.3. Gambar 4.2 Grafik Hubungan Stabilitas pada Kadar Aspal Rencana Gambar 4.3 Grafik Hubungan Density pada Kadar Aspal Rencana
5. KESIMPULAN 1. Pada uji Marshall dengan kadar aspal rencana, seluruh sifat-sifat Marshall yang didapatkan mempunyai hasil yang hampir sama untuk masing-masing jenis campuran dengan 5 macam komposisi filler. 2. Penggunaan fly ash sebagai opsi variasi filler pada campuran beraspal tidak menghasilkan peningkatan nilai properti Marshall yang cukup signifikan. 3. Nilai stabilitas paling tinggi didapatkan dengan komposisi filler 100% PC dengan KAO 6,2%, dan didapatkan nilai stabilitas 1222,85 kg. 4. Nilai kepadatan paling tinggi didapatkan dengan komposisi filler 100% PC dengan KAO 6,2%, dan didapatkan nilai 2,348 gr/cm 3. 5. Stabilitas dengan komposisi filler 100% PC mengalami kenaikan sebesar 204,85 kg atau 16,75% jika dibandingkan dengan kadar aspal normal. 6. Tingkat kepadatan antara komposisi filler 100%PC dengan kadar aspal normal relatif sama, yaitu sebesar 2,34 gr/cm 3. 7. Campuran dengan menggunakan filler 100% PC memiliki parameter Marshall yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan variasi filler 50% semen Portland + 50% fly ash, 60% semen Portland + 40% fly ash, 40% semen Portland + 60% fly ash, 100% fly ash.
6. SARAN 1. Pada lalulintas dengan beban kendaraan berat, sebaiknya menggunakan campuran AC-WC dengan filler 100% PC, yang mana lebih bisa menahan stabilitas dan kepadatan lebih baik dibandingkan dengan menggunakan material fly ash. 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan kadar aspal dan material filler lainnya agar dapat menghasilkan hasil yang lebih maksimal.
DAFTAR PUSTAKA [1], Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jendral Bina Marga. (2008). Manual Pekerjaan Campuran Beraspal Panas. [2], Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jendral Bina Marga. (1983). Petunjuk Pelaksanaan Lapis Aspal Beton (Laston). [3] American Association of State Highway and Tranportation Officials (AASHTO). (1986). AASHTO M17-83 Mineral Filler for Bituminous Paving Mixture [ page 3 ]. AASHTO, Washington, DC. [4] Annual Book of ASTM Standard. (1994). ASTM C618-93 Standard Specification for Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolans for Use as a Mineral Admixture in Portland Cement Concrete [ page 310 ]. Volume 04.02. [5] British Standards Institution. (1992). BS 812 Part I : Specification for Aggregates from Natural Source for Concrete [ page 17 ]. British Standards Institution, London. [6] Brown, E. Ray. (2005). Journal of ASTM International. Volume 2 No. 5. www.astm.org [7] Harold N. Atkins, (1997), Highway Materials, Soild and Concretes, 3th Edition Edition Prentice Hall, New Jersey [8] Kerbs, R.D. and Walker, R.D., (1971), Highway Materials, McGraw Hill, New York. [9] Nadhim, M. Louay. (2003). STP1469 Performance Test for Hot Mix Asphalt ( HMA ) Including Fundamental and Empirical Procedures. USA. [10] Oglesby, Clarkson H. (1975). Highway Engineering. Wiley Publishing, United States. [11] Putrowijoyo, Rian, (2006), Kajian Laboratorium Sifat Marshall dan Durabilitas Asphalt Concrete Wearing Course (AC-WC) dengan Membandingkan Penggunaan Antara Semen Portland dan Abu Batu sebagai Filler, Tesis Magister Undip, Semarang. [12] Robinson, H. L. (2004). Polymers in Asphalt. Tarmac, Ltd., UK
[13] Sukirman, S, (2003), Beton Aspal Campuran Panas, Nova, Bandung [14] Watson, J. (1994), Highway Construction and Maintenance Second Edition, Longman Scientific & Technical, USA. [15] Witczak, Matthew W. (1975). Principles Of Pavement Design. Wiley Publishing, United states.