Aspal adalah produk petroleum berupa material perekat (cementitious), berwarna hitam atau coklat tua, dengan unsur utama adalah hidrokarbon beserta derivatifnya. Aspal dapat diperoleh dari alam atau residu dari pengilangan minyak bumi. Proses destilasi minyak bumi dimulai dengan menghilangkannya fraksi yang mempunyai titik didih paling rendah sampai dengan fraksi yang memiliki titik didih tinggi, proses ini dilakukan secara bertahap sampai diperoleh aspal. Bersama dengan agregat, aspal adalah material pembentuk perkerasan jalan. Aspal merupakan material termoplastis yang pada temperatur ruang berbentuk padat sampai agak padat. Aspal akan mencair jika dipanaskan sampai temperatur tertentu dan akan kembali membeku apabila temperatur turun. Banyaknya komposisi aspal dalam campuran perkerasan jalan yaitu berkisar antara 4-10% berdasarkan berat campuran atau 10-15% berdasarkan volume campuran (Sukirman, 2003). Aspal mampu dijadikan sebagai material dalam perkerasan jalan karena adanya reaksi antar aspal dengan oksigen di atmosfer. Fenomena perkerasan aspal ini diakibatkan oleh meningkatnya interaksi molekul yang disebakan oleh pembentukan oksigen polar di dalam gugus fungsi aspal.
5.2 Jenis-Jenis Aspal
Berdasarkan tempat diperolehnya aspal, aspal dibedakan menjadi aspal minyak dan aspal alam. Aspal minyak yaitu aspal yang diperoleh dari residu pengilangan minyak bumi. Sedangkan aspal alam yaitu aspal yang diperoleh di alam dan dapat digunakan dengan sedikit pengolahan atau sebagaimana diperolehnya.
5.2.1 Aspal minyak
Aspal minyak adalah residu hasil penyulingan minyak bumi yang tidak dapat lagi diproses dari proses distilasi minyak bumi. Aspal minyak dapat disebut sebagai aspal
cement yang bersifat mengikat agregat pada campuran aspal beton dan memberikan
lapisan kedap air serta tahan terhadap pengaruh asam, basa, dan garam. Hal ini berarti jika dibuat lapisan dengan menggunakan aspal sebagai bahan pengikat dengan mutu yang baik dapat memberikan lapisan kedap air dan tahan terhadap pengaruh cuaca serta reaksi kimia lain. Aspal minyak dibedakan menjadi dua yaitu, berdasarkan jenis bahan dasarnya dan berdasarkan bentuknya.
5.2.1.1.1 Berdasarkan jenis bahan dasar a. Asphaltic base crude oil
Yaitu dengan bahan dasar dominan aspaltic. b. Parafin base crude oil
Yaitu dengan bahan dasar dominan parafin. c. Mixed base crude oil
Yaitu dengan bahan dasar campuran antara aspaltic dan parafin. 5.2.1.1.2 Berdasarkan bentuknya
a. Aspal keras/panas (Asphalt cement)
Aspal keras pada suhu ruang berbentuk padat, aspal keras dibedakan berdasarkan nilai penetrasinya, untuk aspal dengan penetrasi rendah digunakan di daerah bercuaca panas dan volume lalu lintas tinggi,
40 sedangkan aspal dengan penetrasi tinggi digunakan untuk daerah bercuaca dingin dan lalu lintas rendah (Proses et al., 2010).
b. Aspal dingin/cair (Cut back asphalt)
Aspal cair adalah campuran antara aspal keras dengan bahan pencair dari hasil penyulingan minyak bumi. Aspal cair dalam temperatur ruang berbentuk cair. Aspal cair digunakan untuk keperluan lapis resap pengikat (prime coat). yang digunakan dalam keadaan dingin dan cair, pada suhu ruang berbentuk cair
c. Aspal emulsi (Emulsion asphalt)
Aspal yang disediakan dalam bentuk emulsi yaitu campuran aspal dengan air dan bahan pengemulsi.
5.2.2 Aspal alam
Aspal alam adalah aspal yang diperoleh dari alam dan digunakan dengan sedikit pengolahan. Aspal alam biasa ditemukan di gunung atau danau. Salah satu contoh aspal alam yang diperoleh dari gunung yaitu aspal batu buton atau biasa disebut Asbuton. Aspal batu buton di dapat dari Pulau Buton. Asbuton merupakan batu yang mengandung aspal. Asbuton terdiri dari campuran bitumen dengan bahan mineral lainnya dalam bentuk batuan. Penggunaan asbuton sebagai salah satu material perkerasan jalan, telah dimulai sejak tahun 1920 meski masih bersifat konvensional (Sukirman, 2003).
5.3 Komposisi Pembentuk Aspal
Aspal tersusun dari campuran molekul organik yang cukup kompleks yang terdiri dari hidrokarbon non polar jenuh sampai dengan sistem hidrokarbon aromatik yang sangat polar dan terkondensasi. Sebagian besar aspal tersusun dari unsur karbon dan hidrogen, akan tetapi aspal juga mengandung unsur heteroatom lain seperti nitrogen, sulfur, oksigen, dan sejumlah logam seperti vanadium dan nikel. Persentase dari unsur penyusun aspal dapat dilihat pada tabel di bawah ini,
Tabel 5.17. Unsur Penyusun Aspal
Unsur Aspal B-2959 (Mexican) B-3036 (Ark-La.) B-3051 (Boscan) B-3602 (Californian) Karbon (%) 83,77 85,78 82,90 86,77 Hidrogen (%) 9,91 10,19 10,45 10,94 Nitrogen (%) 0,28 0,26 0,78 1,10 Sulfur (%) 5,52 3,41 5,43 0,90 Oksigen (%) 0,77 0,36 0,29 0,20 Vanadium (ppm) 180 7 1380 4 Nickel (ppm) 22 0,4 109 6 Sumber : Petersen (2000)
41 Berdasarkan Tabel 5.17. komposisi aspal dapat bervariasi pada rentang yang luas, hal ini bergantung pada sumber aspal. Selain itu, unsur heteroatom yang terkandung pada aspal memberikan kontribusi pada sifat fisik dan sifat kimia antara aspal berbagai sumber (Petersen, 2000). Aspal merupakan sistem koloid yang terdiri dari komponen molekul berat berwarna hitam atau coklat tua asphaltenes dan minyak perantara yang terdiri resin maltenes. Aspal merupakan senyawa hidrokarbon yang sangat kompleks dan sulit dipisahkan dari molekul-molekul penyusunnya. Asphaltenes dan maltenes dapat larut dalam heptana. Proporsi dari asphaltene dan
maltenes di dalam aspal berbeda-beda, hal ini tergantung dari beberapa faktor seperti,
kemungkinan beroksidasi, proses pembuatan, dan ketebalan aspal dalam campuran. Apabila komposisi maltene lebih banyak dari asphaltene, aspal akan memiliki bentuk semi solid, dan sebaliknya jika kompisisi asphaltene yang lebih banyak dari maltene, maka bentuk aspal akan cenderung lebih padat.
5.3.1 Asphaltenes
Adalah suspensi koloid di dalam maltene, yaitu berupa sol atau materi yang terdispersi.
Asphaltenes dapat dipisahkan dengan proses pengendapan menggunakan pelarut
hidrokarbon yang memiliki massa molekul yang rendah. Asphaltenes bersifat polar dan dapat mengontrol sifat adhesi pada aspal atau bitumen. Kepolaran yang dimiliki
asphaltenes ini menyebabkan pembentukan micelle hidrokarbon melalui ikatan hidrogen.
Hal ini mengakibatkan asphaltenes membentuk polynuclear berwarna coklat hitam, aromatik, amorf, keras, dan relatif inert. Oleh karena itu, asphaltenes adalah material padat tetapi berwujud bubuk. Pemanasan aspal dapat mengakibatkan berkurangnya sifat adhesi dari asphaltenes dan viskositasnya. Asphaltenes larut di dalam karbon disulfida tetapi tidak larut di dalam minyak. Molekul asphaltenes relatif besar dan mempunyai rasio karbon dibanding hidrogen lebih dari 0,8. Selain itu, asphaltenes lebih aromatik dibandingkan maltene dan cenderung berstuktur cincin.
Gambar 5.11. Struktur asphaltene (Majumdar, 2015)
5.3.2 Maltene
Adalah komponen utama penyusun aspal yaitu sekitar 55% dan menyuplai sifat viskoelastis dalam campuran. Maltene adalah hidrokarbon alifatik non polar yang tersusun dari acidaffins dan parafin serta dapat larut dalam petroleum eter. Maltene merupakan senyawa yang memiliki massa molekul rendah, karena perbandingan rasio antara karbon dan hidrogen kurang dari 0,8 dengan struktur cenderung berbentuk rantai.
42 Gambar 5.12. Ilustrasi komposisi asphaltenes dan maltene
(http://gooa.las.ac.cn) 5.3.3 Resin
Adalah material di dalam aspal berupa hidrokarbon dengan massa molekul intermediet. Komposisi resin di dalam campuran yaitu sekitar 20%. Resin merupakan material yang menyelimuti molekul asphaltenes. Fungsi resin di dalam campuran yaitu memberikan stabilitas koloid pada suspensi sol asphaltenes di dalam maltene serta menyediakan duktilitas dan adhesi.
5.3.4 Heteroatom
Selain asphaltenes, maltene, dan resin yang terkandung di dalam aspal, sekitar 5% unsur-unsur seperti sulfur, oksigen, dan nitrogen juga terdapat di dalam campuran aspal. Unsur-unsur ini memberikan sifat polar di dalam campuran.
5.4 Fungsi dan Kemampuan Aspal 5.4.1 Fungsi Aspal
Aspal yang digunakan pada kontruksi perkerasan jalan berfungsi sebagai berikut :
a. Bahan pengikat, memberikan ikatan yang kuat antara aspal dan agregat dan diantara aspal itu sendiri
b. Bahan pengisi, mengisi rongga antara butir-butir agregat dan pori-pori yang ada di agregat itu sendiri. Oleh karena itu, fungsi aspal sebagai bahan pengikat dan pengisi harus memiliki kemampuan daya tahan tidak cepat rapuh terhadap cuaca, mempunyai adhesi dan kohesi yang baik, serta memberikan elastisitas yang baik.
5.4.2 Sifat dan Kemampuan Aspal
a. Secara umum, sifat aspal dipengaruhi oleh minyak mentah penyusunnya. b. Sifat aspal adalah coloidal antara asphaltens dengan maltene.
c. Daya tahan aspal (durabilitas) yaitu kemampuan aspal dalam mempertahankan sifat asalnya akibat pengaruh cuaca selama perkerasan jalan dan tergantung pada sifat campuran aspal dan agregat. Sifat ini dapat diperkiraka dalam pemeriksaan TFOT. d. Sifat adhesi dan kohesi aspal adalah kemampuan aspal mempertahankan ikatan yang
baik dan stabil.
− Adhesi adalah kemampuan aspal untuk mengikat agregat sehingga dihasilkan ikatan yang baik antara agregat dengan aspal.
− Kohesi adalah kemampuan aspal untuk tetap mempertahankan agregat tetap pada tempatnya setelah terjadi pengikatan.
43 Aspal adalah material termoplastis yang akan menjadi lunak apabila temperatur dinaikkan dan akan menjadi keras apabila temperatur diturunkan. Akibat perubahan temperatur yang mengakibatkan perubahan wujud tersebut, viskositas aspal akan berubah seiring dengan perubahan elastisitas aspal tersebut. Oleh karena itu, aspal dapat disebut sebagai bahan yang bersifat viskoelastis. Sifat viskoelastis yang dimiliki aspal membuat aspal dapat menyelimuti dan menahan agregat tetap pada tempatnya selama proses produksi dan masa pelayanan (Supriadi dkk., 2010).
f. Kekerasan aspal
Aspal pada proses pencampuran dipanaskan dan dicampur dengan agregat sehingga agregat dilapisi aspal atau aspal panas disiramkan ke permuakaan agregat yang telah disiapkan pada proses pelaburan. Setelah campuran aspal dipadatkan, maka terjadi proses oksidasi yang akan menyebabkan aspal menjadi getas dan mengalami perapuhan. Oleh karena itu, selama pelayanan aspal mengalami oksidasi dan polimerisasi dipengarhui oleh ketebalan aspal yang menyelimuti agregat. Semakin tipis lapisan aspal, semakin besar tingkat kerapuhan yang terjadi (Kementerian PUPR, 2016)
44 BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN