MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN
KARET ALAM SIKLIT (CYCLIC NATURAL RUBBER)
TESIS
Oleh
WINSYAHPUTRA RITONGA
117026014/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN
KARET ALAM SIKLIT (CYCLIC NATURAL RUBBER)
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada
Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera
Utara
Oleh
WINSYAHPUTRA RITONGA
117026014/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGESAHAN TESIS
Judul : MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN
KARET ALAM SIKLIK (CYCLIC NATURAL RUBBER)
Nama Mahasiswa : WINSYAHPUTRA RITONGA
NIM : 117026014
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Prof. Drs. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Ketua Anggota
Ketua Program Studi Dekan
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc
PERNYATAAN ORISINALITAS
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN
KARET ALAM SIKLIT (CYCLIC NATURAL RUBBER)
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya
tesis/disertasi ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan
ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, Juli 2013
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Winsyahputra Ritonga
NIM : 117026014
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right)atas Tesis saya berjudul :
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN KARET ALAM SIKLIT (CYCLIC NATURAL RUBBER)
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 25 Juli 2013
Telah diuji pada :
Tanggal : 25 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Drs. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D
Anggota : 1. Dr. Nasruddin, M.N M.Eng.Sc
2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Winsyahputra Ritonga
Tempat dan Tanggal Lahir : Sigambal, 19 September 1981
Alamat Rumah : Jln. Tanjung No. 224 Blok 03 Medan
HP : 081376204129
e-mail :winsyahputra@gmail.com
Instansi Tempat Bekerja : FMIPA Universitas Negeri Medan
Alamat Kantor : Jln. Willem Iskandar Pasar V Medan
Telepon/Faks/HP :
-DATA PENDIDIKAN
SD : Negeri 112150 Sigambal Tamat : 1994
SMP : SMP N 2 Rantau Selatan Tamat : 1997
SMA : SMA N 2 Rantau Selatan Tamat : 2000
Strata-1 : Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Negeri Medan Tamat : 2005
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas
segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis yang berjudul
“Modifikasi Aspal Dengan Menggunakan Karet Alam Siklik (Cyclic Natural
Rubber)” ini dapat diselesaikan. Dengan diselesaikannya tesis ini, penulis
mengucapkan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya
kepada :
1. Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H,
M.Sc (CTM), Sp. A(K), atas kesempatan yang diberikan kepada penulis
untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Ilmu
Fisika di Program Pasca Sarjana FMIPA USU
2. Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara Dr. Sutarman, M.Sc., atas
kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan
menyelesaikan pendidikan Program Magister Ilmu Fisika di Program Pasca
Sarjana FMIPA USU
3. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc dan
Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma
Sembiring, M.S beserta seluruh staf pengajar pada Program Studi Magister
Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Drs. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, selaku Pembimbing Utama
dan Bapak Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc selaku Anggota Komisi
Pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan
arahan dengan penuh kesabaran hingga selesainya penelitian ini.
5. Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S, Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto,
M.Sc, dan Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc selaku dewan penguji yang
telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini.
6. Kepala Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan beserta
staf, Kepala Laboratorium PTKI Medan beserta staf, dalam bantuannya
membuat dan menganalisa sampel penelitian.
7. Ayahanda Mora Ritonga serta Ibunda Kulimah Margolang, dan Ayah Mertua
yang telah memberikan do’a restu serta dorongan moril maupun materil
sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan.
8. Istri tercinta Tessa Simahate dan Ananda tersayang Hamizah Syazwani
Ritonga yang sangat spesial dihati penulis atas doa, dukungan dan bantuan
yang diberikan dalam menyelesaikan studi ini.
9. Abanganda Eddyanto, Ph.D, Abil Mansyur, M.Si, Alkhafi Maas Siregar,
M.Si dan Adinda Septian Prawijaya, S.Pd yang telah memberikan perhatian,
dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran hingga selesainya
penelitian ini.
10. Rekan-rekan angkatan 2011 Prodi Magister Ilmu Fisika, Bang Zul, Witri,
Vicky, Ucok, Kak Evi, Puput, Fitri dan semuanya yang tak dapat disebutkan
atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik selama perkuliahan maupun
selama penelitian.
11. Teman-teman sejawat di Unimed yang telah banyak membantu memberikan
dorongan moril selama menyelesaikan pendidikan.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu
penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan
tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu
pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Hormat Penulis,
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN KARET ALAM SIKLIK (CYCLIC NATURAL RUBBER)
ABSTRAK
Telah diteliti pemanfaatan karet alam siklik (Cyclic Natural Rubber/CNR) sebagai bahan pemodifikasi aspal. Selain penambahan CNR, asam akrilta dan BPO ditambahkan untuk memperkuat ikatan aspal dan CNR. Modifikasi aspal dirancang dengan cara mencampurkan aspal dengan CNR, asam akrilat dan BPO kedalam aspal untuk selanjutnya dilakukan pengujian persyaratan fisik aspal menurut SNI. Setelah memenuhi persyaratan fisik aspal, aspal modifikasi dicampurkan dengan agregat dan dilakukan pengujian Marshall. Hasil pengujian persyaratan fisik aspal-CNR menunjukkan bahwa komposisi optimum terjadi pada penambahan CNR maksimal 6 phr memenuhi standar persyaratan fisik aspal. Penambahan CNR-asam akrilat dan BPO maksimal CNR 6 phr, 0,5 phr asam akrilat dan 0,05 mr BPO juga memenuhi standar persyaratan fisik aspal. Dari pengujian Marshall menunjukkan bahwa penambahan CNR mengakibatkan penurunan nilaidensitas(kepadatan/berat isi) dan rongga yang terisi aspal (VFA), serta meningkatkan nilai stabilitas, flow, dan rongga dalam campuran (VIM) jika dibandingkan dengan aspal murni. Analisis sifat termal menghasilkan Tg 385 oC dan Tm 510 oC. Dari pembahasan karakteristik fisik aspal, penambahan CNR berakibat semakin baiknya nilai stabilitas, kelenturan, kekesatan atau ketahanan geser, dan mudah untuk dilaksanakan serta semakin menurunnya keawetan, ketahan terhadap kelelahan dan kedap air jika dibandingkan dengan aspal murni. Hasil pengujian Marshall juga menunjukkan bahwa penambahan kadar aspal-CNR 6 % efektif dalam meningkatkan karakteristik fisik aspal dimana dihasilkan nilai stabilitas maksimum sebesar 1481 kg dan nilai flowmaksimum sebesar 5,05 mm. Keadaan itu menyebabkan aspal menjadi tahan terhadap beban lebih berat, bersifat kaku dan tidak mudah mengalami deformasi plastis sehingga baik digunakan untuk jalan raya.
MODIFICATION ASPHALT USING CYCLIC NATURAL RUBBER (CNR)
ABSTRACT
The research has been done about using of Cyclic Natural Rubber as asphalt modifier material. Besides addition CNR, acrylate acid and BPO are added to strengthen the forces of asphalt and CNR. Modified of asphalt designed by mixing asphalt, CNR, acrylate acid and BPO for further testing physical regulation of asphalt according to SNI. After met physical requlation of asphalt, modified asphalt mixed with aggregate and than Marshall testing. The result of physical regulation of asphal-CNR that the addition CNR maximum 6 phr meet the physical regulation of asphalt standard. Addition CNR maximum 6 phr, 05 phr acrylate acid and 0,05 mr BPO meet the physical regulation of asphalt standard too. The Marshall testing that addition CNR resulted impairment of density and Void Filled with Aspalt (VFA) and increasing stability, flow and Void In the mix (VIM) when compared to pure asphalt. Analysis of thermal properties result Tg 385 oC and Tm 510 oC. Discussion of the physical characteristics asphalt, additions CNR resulted improving value of Stability, fleksibilitas,skid resistance,
and workability and decreasing durabilitas, fatique resistence and impermeabilitas when compared to pure asphalt. Marshall test results also showed that addition of aspahalt-CNR 6 % effective improving the physical characteristics of asphalt where the resulting maximum stability for 1481 kg and maximum flow for 5,05 mm. The circumstances causing asphalt resistant to heavier loads, are stiff and not easy to deform plastically so good for highway use.
DAFTAR ISI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……… 6
2.1 Aspal………. 6
2.2 Jenis-Jenis Aspal ...…………..……….……… 7
2.3 Beton Aspal………..…… 8
2.4 Sifat Fisika Aspal………. 11
2.5 Karet ………..…. 11
2.6 Karet Alam Siklik (Cyclik Natural Rubber)………. 13
2.7Modifikasi Aspal………... 14
2.8Agregat ………..……... 15
2.9 Pengujian Karakterisktik Aspal………. 17
2.9.1 Uji Penetrasi ……….. 17
2.9.2 Uji Titik Lembab....……… 18
2.9.3 Uji Titik Nyala.………... 18
2.9.4 Uji Daktilitas……… 19
2.9.5 Uji Berat Jenis ………... 20
2.9.7 Pengujian Kehilangan Berat ……… 20
2.10 Pengujian Sifat Termal dengan Differential Thermal Analysis (DTA) ..………... 21
2.11 Pengujian Marshall Aspal ..………...… 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ……… 27
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ………..…… 27
3.2 Alat dan Bahan…… ………. 27
3.3 Prosedur Penelitian………... 28
3.3.1 Pembuatan Aspal Polimer……… 28
3.3.2Pengujian Sifat Fisik Persyaratan Aspal……… 29
3.3.2.1Penetrasi ……….... 29
3.3.2.2 Uji Titik Lembek ………..………. 29
3.3.2.3Uji Daktilitas….………. 31
3.3.2.4Uji Berat Jenis……… 32
3.3.2.5Uji Penurunan/ Kehilangan Berat ………. 32
3.3.3 Pengujian Sifat Termal Aspal ……… 32
3.3.4 Pengujian Marshal ………. 33
3.3.4.1 Pembuatan Benda Uji……...……… 33
3.3.4.2 Pengukuran Berat Jenis ………. 34
3.3.4.3 Pengujian Nilai Stabilitas dan Flow ……….. 35
3.3.4.4 Perhitungan Sifat Volumetrik Benda Uji ………... 35
3.4 Bagan Alir Penelitian ...……… 36
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN………. 37
4.1 Hasil Penelitian ……….………... 37
4.1.1 Hasil Penelitian Sifat Fisik Aspal………... 37
4.1.2 Hasil Penelitian Aspal-CNR dan Aspal-CNR-AA-BPO... 38
4.1.2.2 Pengujian Berat Jenis dan Berat Jenis Setelah TFOT
(Thin Film Oven Test) ...………. 41
4.1.2.3 Pengujian Daktilitas Aspal ...………….….... 42
4.1.2.4 Pengujian Kehilangan Berat ...……….……. 44
4.1.2.5 Pengujian Titik Lembek...………...……. 45
4.1.3 Hasil Penelitian Sifat Fisik Agregrat ……….. 47
4.1.4 Hasil Penelitian Pengujian Marshall ………... 48
4.1.4.1 Pengaruh Penambahan CNR, Asam Akrilat dan BPO Terhadap Berat Isi (density) …………... 48
4.1.4.2 Pengaruh Penambahan CNR, Asam Akrilat dan BPO Terhadap VFA (Void Filled with Aspalt)... 54
4.1.4.6 Hasil Penelitian Variasi Bahan Tambah Dalam Menentukan Kadar Aspal Optimum ………….. 55
4.1.5 Hasil Pengujian dengan DTA ………... 56
4.2 Pembahasan Hasil Penelitian ……….……..…………. 58
4.2.1 Pembahasan Sifat Fisik Persyaratan Aspal ... 58
4.2.2 Pembahasan Hasil PengujianMarshall ……….. 61
4.2.3 Pengaruh Penambahan CNR terhadap Karekteristik Aspal ……..………... 62
4.2.3 Pembahasan Pengujian DTA ....……….. 66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……… 68
5.1 Kesimpulan ………... 68
5.2 Saran ………. 69
DAFTAR PUSTAKA ………. 70
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel Judul Halaman
Tabel 2.1 Spesifikasi persyaratan aspal pen 80-100………. 8
Tabel 3.1 Perkiraan Sampel Penelitian………... 28
Tabel 4.1 Tabel Hasil Pengujian Sifat Fisika Aspal Murni……... 37
Tabel 4.2 Tabel Hasil Pengujian Sifat Fisika Aspal Setelah
Dicampurkan Dengan CNR (Aspal-CNR)…………... 38
Tabel 4.3 Tabel Hasil Pengujian Sifat Fisika Aspal Setelah Dicampurkan Dengan CNR (CNR), Asam Akrilat (AA)
dan BPO…………... 38 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Agregat………...…...…...…... 47
Tabel 4.5 Hasil Penelitian PengujianMarshallAspal Murni…... 48
Tabel 4.6 Hasil Penelitian Pengujian Marshall campuran Aspal
dan CNR………... 48
Tabel 4.7 Hasil Penelitian Pengujian Marshall campuran Aspal,
CNR, Asam Akrilat dan BPO………... 48
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
Gambar 2.1 Bentuk fisik karet alam siklik... 13
Gambar 2.2 Pengujian penetrasi aspal... 17
Gambar 2.3 Ilustrasi Pengujian Titik Lembek Aspal………... 18
Gambar 2.4 Ilustrasi Pengujian Titik Nyala Aspal………... 18
Gambar 2.5 Ilustrasi Pengujian Duktilitas Aspal………... 19
Gambar 2.6 Ilustrasi pengujian kehilangan berat aspal………... 20
Gambar 2.7 Alat Pengujian Marshall………... 22
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian………... 37
Gambar 4.1 Nilai Penetrasi Aspal setelah ditambahkan CNR……... 39
Gambar 4.2 Nilai Penetrasi Aspal setelah ditambahkan CNR, Asam Akrilat dan BPO………... 40
Gambar 4.3 Nilai Berat Jenis campuran Aspal dengan CNR…... 41
Gambar 4.4 Nilai Berat Jenis campuran Aspal, CNR, Asam Akrilat dan BPO………... 42
Gambar 4.5 Nilai daktilitas campuran aspal dengan CNR………... 43
Gambar 4.6 Nilai daktilitas campuran aspal dengan CNR, asam akrilat dan BPO………... 44
Gambar 4.7 Nilai Kehilangan Berat Jenis campuran Aspal dan CNR... 44
Gambar 4.8 Nilai kehilangan berat campuran Aspal, CNR, Asam Akrilat dan BPO………... 45
Gambar 4.9 Nilai Titik Lembek campuran Aspal dan CNR………... 46
Gambar 4.10 Nilai Titik Lembek campuran Aspal-CNR-Asam Akrilat-BPO………... 47
Gambar 4.11 Nilai densitas campuran aspal………... 49
Gambar 4.12 Nilai stabilitas campuran aspal………... 50
Gambar 4.13 Nilai flow campuran aspal………... 52
Gambar 4.14 Nilai VIM campuran aspal... 53
Gambar 4.15 Nilai VFA campuran aspal………... 55
Gambar 4.16 Pengaruh Variasi Tambahan CNR terhadap Nilai kadar Aspal Optimum………... 55
Gambar 4.17 Grafik Hasil Pengujian DTA Terhadap Aspal Murni... 57
Gambar 4.18 Grafik Hasil Pengujian DTA Campuran Aspal Murni dan CNR... 57
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran Judul Halaman
A Surat Keterangan Telah Melaksanakan Penelitian……... L-1
B Data Hasil Penelitian...………... L-2
C Sertifikat Kalibrasi alat...……... L-3
DAFTAR TERMINOLOGI
AA = Asam Akrilat
BPO = Benzoil Peroksida
CNR = Cyclic Natural Rubber
DTA = Differential Thermal Analysis
KAO = Kadar Aspal Optimum
mr = Mol Rasio
phr = Per hundred rasio
SNI = Standar Nasional Indonesia
TFOT = Thin Film Oven Test
VFA = Void Filled with Aspalt
VIM = Void In the mix
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN KARET ALAM SIKLIK (CYCLIC NATURAL RUBBER)
ABSTRAK
Telah diteliti pemanfaatan karet alam siklik (Cyclic Natural Rubber/CNR) sebagai bahan pemodifikasi aspal. Selain penambahan CNR, asam akrilta dan BPO ditambahkan untuk memperkuat ikatan aspal dan CNR. Modifikasi aspal dirancang dengan cara mencampurkan aspal dengan CNR, asam akrilat dan BPO kedalam aspal untuk selanjutnya dilakukan pengujian persyaratan fisik aspal menurut SNI. Setelah memenuhi persyaratan fisik aspal, aspal modifikasi dicampurkan dengan agregat dan dilakukan pengujian Marshall. Hasil pengujian persyaratan fisik aspal-CNR menunjukkan bahwa komposisi optimum terjadi pada penambahan CNR maksimal 6 phr memenuhi standar persyaratan fisik aspal. Penambahan CNR-asam akrilat dan BPO maksimal CNR 6 phr, 0,5 phr asam akrilat dan 0,05 mr BPO juga memenuhi standar persyaratan fisik aspal. Dari pengujian Marshall menunjukkan bahwa penambahan CNR mengakibatkan penurunan nilaidensitas(kepadatan/berat isi) dan rongga yang terisi aspal (VFA), serta meningkatkan nilai stabilitas, flow, dan rongga dalam campuran (VIM) jika dibandingkan dengan aspal murni. Analisis sifat termal menghasilkan Tg 385 oC dan Tm 510 oC. Dari pembahasan karakteristik fisik aspal, penambahan CNR berakibat semakin baiknya nilai stabilitas, kelenturan, kekesatan atau ketahanan geser, dan mudah untuk dilaksanakan serta semakin menurunnya keawetan, ketahan terhadap kelelahan dan kedap air jika dibandingkan dengan aspal murni. Hasil pengujian Marshall juga menunjukkan bahwa penambahan kadar aspal-CNR 6 % efektif dalam meningkatkan karakteristik fisik aspal dimana dihasilkan nilai stabilitas maksimum sebesar 1481 kg dan nilai flowmaksimum sebesar 5,05 mm. Keadaan itu menyebabkan aspal menjadi tahan terhadap beban lebih berat, bersifat kaku dan tidak mudah mengalami deformasi plastis sehingga baik digunakan untuk jalan raya.
MODIFICATION ASPHALT USING CYCLIC NATURAL RUBBER (CNR)
ABSTRACT
The research has been done about using of Cyclic Natural Rubber as asphalt modifier material. Besides addition CNR, acrylate acid and BPO are added to strengthen the forces of asphalt and CNR. Modified of asphalt designed by mixing asphalt, CNR, acrylate acid and BPO for further testing physical regulation of asphalt according to SNI. After met physical requlation of asphalt, modified asphalt mixed with aggregate and than Marshall testing. The result of physical regulation of asphal-CNR that the addition CNR maximum 6 phr meet the physical regulation of asphalt standard. Addition CNR maximum 6 phr, 05 phr acrylate acid and 0,05 mr BPO meet the physical regulation of asphalt standard too. The Marshall testing that addition CNR resulted impairment of density and Void Filled with Aspalt (VFA) and increasing stability, flow and Void In the mix (VIM) when compared to pure asphalt. Analysis of thermal properties result Tg 385 oC and Tm 510 oC. Discussion of the physical characteristics asphalt, additions CNR resulted improving value of Stability, fleksibilitas,skid resistance,
and workability and decreasing durabilitas, fatique resistence and impermeabilitas when compared to pure asphalt. Marshall test results also showed that addition of aspahalt-CNR 6 % effective improving the physical characteristics of asphalt where the resulting maximum stability for 1481 kg and maximum flow for 5,05 mm. The circumstances causing asphalt resistant to heavier loads, are stiff and not easy to deform plastically so good for highway use.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Infrastruktur jalan merupakan salah satu bagian transportasi yang paling
banyak digunakan oleh manusia. Begitu banyaknya masyarakat yang
menggunakan jalan menyebabkan jalan menjadi kebutuhan sangat mendasar bagi
keberlangsungan interaksi manusia. Selain itu, jalan juga sangat berpengaruh
kepada hampir seluruh segmen kehidupan manusia. Menurut tingkat kewenangan,
jalan di Indonesia dibagi kedalam tiga kategori, yaitu jalan negara, jalan provinsi
dan jalan kabupaten/kota. Pada tahun 2010, panjang jalan di Indonesia 487.314
km dengan perincian 38.570 km merupakan jalan negara, 53.291 km merupakan
jalan provinsi dan 395.453 km merupakan jalan kabupaten/kota (Badan Pusat
Statistik, 2010).
Kondisi infrastuktur jalan tetap menjadi permasalahan yang dirasakan oleh
masyarakat dikarenakan terdapat banyak jalan yang dalam keadaan rusak. Salah
satu penyebab kerusakan ini terjadi karena situasi iklim di Indonesia yang tropis,
intensitas sinar matahari yang tinggi sepanjang tahun mengakibatkan kelembaban
dan curah hujan yang tinggi. Selain itu aktivitas mobilisasi oleh angkutan barang
dan orang dalam penggunaan jalan yang terkadang tidak sesuai dengan aturan
dapat berpengaruh kepada umur jalan.
Perbaikan jalan tentunya akan mengeluarkan biaya yang besar. Salah satu
langkah yang sangat memungkinkan dilakukan untuk menghindari pengeluaran
biaya negara adalah dengan mengkaji ketahanan aspal yang tahan lama dan
berkualitas. Jika dilihat kekuatan atau ketahanan dari jalan yang dibuat begitu
cepat rusak, tentu banyak faktor yang menyebabkannya. Hal ini jika dipandang
dari sudut sains fisika kimia boleh jadi akibat kurang kuatnya ikatan kimia antara
aspal dengan agregatnya (Tamrin, 2011).
Sukirman (2012) menyatakan bahwa aspal merupakan bahan komposit
dicampur bersama, kemudian ditetapkan dalam lapisan yang dipadatkan sehingga
digolongkan material pembentuk campuran perkerasan jalan.
Salah satu jenis aspal yang sering digunakan dalam pembangunan jalan
adalah aspal konvensional dengan penetrasi 80/100. Aspal ini biasanya digunakan
sebagai bahan campuran panas (hotmix) cenderung memiliki viskositas dan titik
lembek yang rendah, mudah dipengaruhi oleh suhu dan beban yang melintas
diatasnya. Suhu yang tinggi pada siang hari dan ditambah dengan adanya beban
dari lalu lintas yang besar akan semakin memperbesar kemungkinan perkerasan
lentur jalan akan mengalami kerusakan yang permanen. Sementara itu, terkait
dengan curah hujan yang tinggi, air hujan akan sering menggenangi permukaan
jalan. Tipikal kerusakan karena pengaruh air adalah lubang. Sekali lubang
terbentuk maka air akan tertampung didalamnya sehingga dalam hitungan minggu
lubang yang semula kecil dapat membesar lebih cepat. Selain itu, kerusakan pada
jalan aspal umumnya berkaitan dengan beban roda yang berat, peningkatan
tekanan ban, eskalasi atau meningkatnya jumlah lalu lintas dan kerusakan
kelembaban (Asnawi, 2011)
Aspal termodifikasi merupakan salah satu solusi untuk meningkatkan
kualitas aspal. Modifikasi dilakukan dengan cara mencapurkan aspal dengan
material lain yang dapat memperbaiki kelemahan aspal. Telah dilakukan peneltian
untuk menciptakan aspal yang termodifikasi. Para peneliti aspal memfokuskan
perhatian pada sifat-sifat pemodifikasi aspal yang diperoleh dari interaksi antara
komponen aspal dan aditif polimer. Dalam hal ini terlihat bahwa keterpaduan
aditif polimer yang sesuai kedalam campuran aspal dapat dipersiapkan sifat-sifat
yang dibutuhkan untuk meningkatkan kontribusi pengikat aspal untuk kinerja
pengaspalan (Asnawi, 2011).
Beberapa penelitian yang berkaitan dengan modifikasi aspal telah
dilakukan. Kurniadji (2008) melakukan penelitian tentang modifikasi aspal keras
dengan bitumen asbuton hasil ekstraksi, yang menyimpulkan bitumen hasil
ekstraksi asbuton dapat memperbaiki kinerja aspal standar pen 60. Rianung (2007)
melakukan kajian laboratorium pengaruh bahan tambah gondorukem padaasphalt
Suroso TW (2011) melakukan penelitian tentang peningkatan kinerja campuran
beraspal dengan karet alam dan karet sintetis yang menyimpulkan modifikasi
aspal dengan karet merupakan sistim dua campuran yang mengandung karet dan
aspal yang digunakan untuk meningkatkan kinerja aspal.
Material baru yang memungkinkan dicoba untuk dijadikan campuran
dalam pembuatan aspal adalah karet alam siklik (Cycllic Natural Rubber). Karet
alam siklik merupakan salah satu bentuk karet alam yang dimodifikasi dengan
cara pemanasan menggunakan katalis asam. Sifat karet alam siklik berbeda
dengan karet alam asalnya. Kelebihan karet alam siklik diantaranya adalah tahan
terhadap daya gosok dan mempunyai daya rekat yang lebih baik. Penggunaan
utama karet alam siklik adalah sebagai bahan baku pembuatan cat, pelapis dan
perekat (Chusna, 2002).
Pemanfaatan karet alam siklik sebagai material dalam modifikasi aspal
diharapkan menghasilkan ikatan kimia yang kuat dalam campuran aspal tersebut
dan menyebabkan agregat terperangkap diantara ikatan sambung silang yang
terjadi antara aspal dengan karet. Penyanpuran ini mencoba untuk
menformulasikan campuran yang efektif dengan tidak mengurangi standar aspal
yang ideal.
Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti ingin mencoba melakukan
penelitian tentang pemanfaatan karet alam siklik untuk pembuatan aspal yang
termodifikasi. Pemanfaatan karet alam siklik ini diharapkan dapat meningkatkan
ikatan antara aspal dengan agregat sehingga dapat menambah kualitas jalan.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Apakah aspal dapat dimodifikasi dengan menggunakan karet alam siklik?
2. Bagaimana karakterisasi aspal setelah ditambahkan karet alam siklik pada
pengujian sifat fisik aspal.
3. Bagaimana komposisi yang optimum campuran aspal dengan karet alam
1.3 Pembatasan Masalah
Pada penelitian ini, masalah dibatasi pada:
1. Aspal yang digunakan dalam penelitian adalah aspal tipe penetrasi 80-100.
2. Bahan pencampur yang digunakan adalah karet alam siklik (Cyclic Natural
Rubber) yang diproduksi oleh PN3.
3. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian persyaratan aspal (uji penetrasi,
uji titik lembek, uji daktilitas, uji berat jenis, uji penurunan berat, dan uji
penetrasi setelah penurunan berat) menurut SNI, pengujian sifat termal dan
pengujianMarshallaspal.
4. Agregat yang digunakan berasal dari Quarry Sei Wampu Binjai Sumatera
Utara.
5. Menggunakan variasi penambahan karet alam siklik (CNR) 3 phr, 6 phr, 9
phr dan 12 phr dari berat kadar aspal.
6. Menambahkan variasi asam akrilat 0,1 phr, 0,5 phr dan1 phr serta 0,05 mr
BPO pada variasi penambahan CNR 6 phr.
7. Tidak melakukan penelitian reaksi kimia untuk senyawa campuran aspal karet
asam siklik, hanya meneliti berdasarkan sifat-sifat fisiknya saja.
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian
dirumuskan sebagai berikut:
1. Untuk membuat aspal yang termodifikasi dengan pemanfaatan karet alam
siklik.
2. Untuk menentukan karakteristik aspal setelah penambahan karet alam siklik
pada pengujian sifat fisik aspal.
3. Untuk menentukan komposisi yang optimum dari campuran aspal dengan
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin diperoleh dari hasil penelitian ini antara lain:
1. Memberikan informasi tambahan mengenai pemanfaatan karet alam siklik
sebagai zat penyerasi (kompatibilizer) dalam agregat aspal.
2. Sebagai solusi alternatif dalam meningkatan kualitas aspal sebagai bahan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Aspal
Istilah aspal berasal dari bahasa Yunani kunoasphaltos, kemudian bangsa
Romawi mengubahnya menjadiasphaltus, lalu diadaptasi ke dalam bahasa Inggris
menjadiasphalt, dan kita menerjemahkan ke dalam bahasa Indonesia menjadi
aspal. Sejarah penggunaan aspal untuk pembuatan jalan di abad modern dapat
ditelusur kembali pada masa abad ke 18. Seorang insinyur Inggris yang bernama
John Metcalf (lahir 1717) harus membangun jaringan jalan di Yorkshire dengan
total panjang hampir 300 km. Jalan dibuat dengan batuan berukuran besar
diletakkan di bawah sebagai pondasi yang kuat, kemudian di atasnya diberi batu
galian, lalu kerikil sebagai lapis penutup. Thomas Telford membangun jaringan
jalan di Skotlandia pada tahun 1803-1821 sepanjang hamper 1.500 km. Telford
menyempurnakan metode pembuatan jalan Metcalf, dengan mengganti batu galian
dengan batu pecah. Ketebalan lapisan batu pecah juga sudah dihitung berdasar
karakter lalu lintas yang akan melintasi (anonimi, 2011a)
Aspal atau bitumen adalah suatu cairan kental yang merupakan senyawa
hidrokarbon dengan sedikit mengandung sulfur, oksigen, dan klor. Aspal sebagai
bahan pengikat dalam perkerasan lentur mempunyai sifat viskoelastis. Aspal akan
bersifat padat pada suhu ruang dan bersifat cair bila dipanaskan. Aspal merupakan
bahan yang sangat kompleks dan secara kimia belum dikarakterisasi dengan baik.
Kandungan utama aspal adalah senyawa karbon jenuh dan tak jenuh, alifatik dan
aromatic yang mempunyai atom karbon sampai 150 per molekul. Atom-atom
selain hidrogen dan karbon yang juga menyusun aspal adalah nitrogen, oksigen,
belerang, dan beberapa atom lain. Secara kuantitatif, biasanya 80% massa aspal
adalah karbon, 10% hydrogen, 6% belerang, dan sisanya oksigen dan nitrogen,
serta sejumlah renik besi, nikel, dan vanadium. Senyawa-senyawa ini sering
dikelaskan atas aspalten (yang massa molekulnya kecil) dan malten (yang massa
molekulnya besar). Biasanya aspal mengandung 5 sampai 25% aspalten. Sebagian
Menurut Sukirman (2012), aspal digunakan sebagai material dalam
perkerasan jalan berfungsi sebagai:
1) Bahan Pengikat, memberikan ikatan yang kuat antara aspal dengan agregat
dan antara sesama aspal.
2) Bahan pengisi, mengisi rongga antar butir agregat dalam pori-pori yang ada
di dalam butir agregat itu sendiri.
2.2 Jenis-Jenis Aspal
Berdasarkan tempat diperolehnya, aspal dibedakan atas aspal alam dan
aspal minyak. Aspal alam yaitu aspal yang disuatu tempat di alam, dan dapat
digunakan sebagaimana diperolehnya atau dengan sedikit pengolahan. Aspal alam
ada yang diperoleh di gunung-gunung seperti aspal di pulau buton, dan ada pula
yang diperoleh di danau seperti di trinidad. Aspal alam terbesar di dunia terdapat
di trinidad, berupa aspal danau (Trinidad Lake Asphalt).
Sedangkan aspal minyak adalah aspal yang merupakan residu pengilangan
minyak. Setiap minyak di bumi dapat menghasilkan residu jenis asphaltic base
cruid oil yang banyak mengandung aspal, parafin base crude oil yang banyak
menghasilkan parafin, ataumix base crude oilyang mengandung campuran antara
parafin dengan aspal. Untuk perkerasan jalan umumnya digunakan aspal minyak
jenisasphaltic base crude oil.
Pada proses destilasi minyak bumi, bensin, minyak tanah dan solar
merupakan hasil destilasi pada temperatur yang berbeda-beda, sedangkan aspal
merupakan residunya. Residu aspal berbentuk padat, tetapi melalui pengolahan
hasil residu ini dapat pula berbentuk cair atau emulsi pada tempertaur ruang. Jadi
jika dilihat bentuknya pada temperatur ruang, maka aspal dibedakan atas aspal
padat, aspal cair dan aspal emulsi. (Sukirman, 2012)
Aspal cair adalah aspal yang berbentuk cair pada suhu ruang. Aspal cair
merupakan semen aspal yang dicairkan dengan bahan pencair dari hasil
penyulingan minyak bumi seperti minyak tanah, bensin dan solar. Aspal emulsi
pabrik pencampur. Aspal emulsi ini lebih cair daripada aspal cair. Di dalam aspal
emulsi, butir-butir aspal larut dalam air.
Aspal padat adalah aspal yang berbentuk padat atau semi padat pada suhu
ruang dan menjadi cair ketika dipananskan. Aspal padat dikenal juga dengan
semen aspal (asphalt cemen). Oleh karena itu, semen aspal harus dipanaskan
terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai bahan pengikat agregat.
Kett (1998) menyatakan bahwa terdapat lima klasifikasi nilai penetrasi
pada semen aspal yang bervariasi secara konsistensi pada suhu kamar dari padat
ke semi-cair yaitu 40-50, 60-70, 80-100, 120-150, dan 200-300. Nilai ini
menunjukkan tingkat kekerasan material dimana pen 40-50 merupakan yang
paling keras dan pen 200-300 merupakan yang paling lembut.
Di Indonesia, salah satu bahan aspal yang digunakan dalam pembuatan
jalan raya adalah semen aspal yang benilai penetrasi 80-100. Spesifikasi
persyaratan semen aspal pen 80-100 adalah sebagai berikut:
Tabel 2.1. Spesifikasi persyaratan aspal pen 80-100
No Jenis Pengujian Metode Persyaratan Satuan
1 Penetrasi, 25 ‘C; 100 gr;5dctik; 0,1 mm SNI 06-2456-1991 80–100 mm
2 Titik Lembek,’C SNI 06-2434-1991 46–54 OC
3 Titik Nyala, ‘C SNI 06-2433-1991 Min. 225 OC
4 Daktilitas 25 ‘C, cm SNI 06-2432-1991 Min. 100 cm
5 Berat jenis SNI 06-2441-1991 Min, 1,0 gr/ml
6 Kelarutan dalam Triclilor Ethylen, %berat RSNI M -04-2004 Min. 99 %
7 Penurunan Berat (dengan TFOT), % berat SNI 06-2440-1991 Max. 1 %
8 Penetrasi setelah penurunan berat, % asli SNI 06-2456-1991 Min. 50 mm
9 Daktilitas setelah penurunan berat, % asli SNI 06-2432-1991 Min. 75 cm
2.3 Karakteristik Beton Aspal
Beton aspal adalah jenis perkerasan jalan yang terdiri dari campuran
agregat dan aspal secara homogen, dengan atau tanpa bahan tambahan.
Material-material pembentuk beton aspal dicarnpur di instalasi pencampur pada suhu
tertentu, kemudian diangkut ke lokasi, dihamparkan, dan dipadatkan
Sukirman (2012) menyatakan bahwa terdapat tujuh karakteristik campuran
yang harus dimiliki aspal yaitu stabilitas, keawetan atau durabilitas, kelenturan
atau fleksibilitas, ketahanan terhadap kelelahan (fatique resistance), kekesatan
permukaan atau ketahanan geser, kedap air, dan mudah untuk dilaksanakan.
Stabilitas adalah kemampuan perkerasan jalan menerima beban lalu lintas
tanpa terjadi perubahan bentuk tetap seperti gelombang, alur, dan bleeding.
Kebutuhan akan stabilitas sebanding dengan fungsi jalan, dan beban lalu lintas
yang akan dilayani. Jalan yang melayani volume lalulintas tinggi dan dominan
terdiri dari kendaraan berat membutuhkan perkerasan jalan dengan stabilitas
tinggi. Sebaliknya perkerasan jalan yang diperuntukan untuk melayani lalulintas
kendaraan ringan, tentu tidak memerlukan nilai stabilitas yang tinggi.
Keawetan atau durabilitas adalah kemampuan beton aspal menerima
repetisi beban lalu lintas seperti berat kendaraan, gesekan antara roda kendaraan
dan permukaan jalan, serta menahan keausan akibat pengaruh cuaca dan iklim,
seperti udara, air, atau perubahan temperatur. Durabilitas beton aspal dipengaruhi
oleh tebalnya film atau selimut aspal, banyaknya rongga dalam campuran,
kepadatan dan kedap airnya campuran.
Selimut aspal yang tebal akan membungkus agregat secara homogen,
sehingga beton aspal akan lebih kedap air. Dengan demikian beton aspal memiliki
kemampuan menahan keausan. Sebaliknya, semakin tebal selimut aspal
mengakibatkan beton aspal semakin mudahbleeding(naiknya aspal kepermukaan
jalan), yang mengakibatkan jalan semakin licin.
Banyaknya rongga yang tersisa dalam campuran setelah pemadatan,
mengakibatkan durabilitas beton aspal menurun. Semakin besar rongga yang
beton aspal, menyebabkan semakin mudahnya selimut aspal beroksidasi dengan
udara, menjadi getas, dan durabilitasnya menurun.
Kelenturan atau fleksibilitas adalah kemampuan beton aspal untuk
menyesuaikan diri akibat penurunan fondasi atau tanah dasar (konsolidasi atau
settlement), tanpa terjadi retak. Penurunan terjadi akibat repetisi beban lalu lintas,
ataupun akibat berat sendiri tanah timbunan yang dibuat di atas tanah asli.
Fleksibilitas dapat ditingkatkan dengan menggunakan agregat bergradasi terbuka
dan kadar aspal yang tinggi.
Ketahanan terhadap kelelahan (fatique resistance) adalah kemampuan
beton aspal menerima lendutan berulang akibat repetisi beban lalulintas, tanpa
terjadinya kelelahan berupa alur dan atau retak. Hal ini dapat dicapai jika
menggunakan kadar aspal yang tinggi
Kekesatan atau tahanan geser (skid resistance) adalah kemampuan
permukaan beton aspal memberikan gaya gesek pada roda kendaraan sehingga
kendaraan tidak tergelincir ataupun slip terutama pada kondisi basah. Faktor
faktor untuk mendapatkan kekesatan jalan sama dengan untuk mendapatkan
stabilitas yang tinggi, yaitu kekasaran permukaan butir agregat, luas bidang
kontak antar butir, bentuk butir, gradasi agregat, kepadatan campuran, dan tebal
film aspal. Ukuran maksimum butir agregat ikut menentukan kekesatan
permukaan. Untuk itu agregat yang digunakan tidak saja harus mempunyai
permukaan yang kasar, tetapi juga mempunyai daya tahan sehingga
permukaannya tidak mudah menjadi licin akibat repetisi kendaraan
Kedap air (impermeabilitas) adalah kemampuan beton aspal untuk tidak
dapat dimasuki air ataupun udara ke dalam lapisan beton aspal. Air dan udara
dapat mengakibatkan percepatan proses penuaan aspal, dan pengelupasan film
atau selimut aspal dari permukaan agregat. Jumlah rongga yang tersisa setelah
beton aspal dipadatkan dapat menjadi indikator kekedapan campuran. Tingkat
impermebilitas beton aspal berbanding terbalik dengan tingkat durabilitasnya.
Mudah dilaksanakan (workability) adalah kemampuan campuran beton
aspal untuk mudah dihamparkan dan dipadatkan. Tingkat kemudahan dalam
tingkat kemudahan dalam proses penghamparan dan pemadatan adalah viskositas
aspal, kepekaan aspal terhadap perubahan temperatur, dan gradasi serta kondisi
agregat. Revisi atau koreksi terhadap rancangan campuran dapat dilakukan jika
ditemukan kesukaran dalam pelaksanaan.
Ketujuh sifat campuran beton aspal ini tak mungkin dapat dipenuhi
sekaligus oleh satu jenis campuran. Sifat beton aspal mana yang dominan lebih
diinginkan akan menentukan jenis beton aspal mana yang akan dipilih.
2.4 Sifat Fisika Aspal
Anonim (2011) menyatakan bahwa sifat fisik aspal secara umum adalah
sebagai berikut:
a. Daya tahan(durability)
Daya tahan aspal adalah kemampuan aspal untuk mempertahankan sifat
asalnya akibat pengaruh cuaca selama masa umur pelayanan.
b. Adhesi dan kohesi
Adhesi adalah kemampuan aspal untuk mengikat agregat sehingga dihasilkan
ikatan yang baik antara agregat dan aspal. Kohesi adalah ikatan didalam molekul
aspal untuk tetap mempertahankan agregat tetap di tempatnya setelah terjadi
pengikatan.
c. Kepekaan terhadap temperatur
Aspal adalah material yang bersifat termoplastis, berarti akan menjadi keras
atau lebih kental jika temperatur berkurang dan akan melunak atau mencair jika
temperatur bertambah. Sifat ini diperlukan agar aspal memiliki ketahanan
terhadap perubahan temperatur, misalnya aspal tidak banyak berubah akibat
perubahan cuaca, sehingga kondisi permukaan jalan dapat memenuhi kebutuhan
lalu lintas serta tahan lama.
d. Kekerasan aspal
Kekerasan aspal tergantung pada viscositasnya (kekentalan) aspal pada
proses pencampuran dipanaskan dan dicampur dengan agregat sehingga agregat
setelah massa pelaksanaan selesai. Pada massa pelayanan aspal mengalami
oksidasi dan polimerisasi yang besarnya dipengaruhi ketebalan aspal menyelimuti
agregat. Semakin tipis lapisan agregat yang menyelimuti agregat, semakin tinggi
tingkat kerapuhan yang terjadi.
2.5 Karet
Karet merupakan polimer hidrokarbon yang terkandung pada lateks
beberapa jenis tumbuhan. Sumber utama produksi karet dalam perdagangan
internasional adalah Para atau Hevea brasiliensis (suku Euphorbiaceae). Karet adalah polimer dari satuan isoprena (politerpena) yang tersusun dari 5000 hingga
10.000 satuan dalam rantai tanpa cabang. Senyawa ini terkandung pada lateks
pohon penghasilnya. Pada suhu normal, karet tidak berbentuk (amorf). Pada suhu
rendah karet akan mengkristal. Dengan meningkatnya suhu, karet akan
mengembang, searah dengan sumbu panjangnya. Penurunan suhu akan
mengembalikan keadaan mengembang ini. Inilah alasan mengapa karet bersifat
elastik (anonim, 2013).
Pemanfaatan karet adalah bahan utama pembuatan ban, beberapa alat-alat
kesehatan, alat-alat yang memerlukan kelenturan dan tahan goncangan.
Dibeberapa tempat salah satunya perkebunan karet di Jember biji karet bisa
dijadikan camilan dengan proses tertentu, rasanya gurih namun jangan berlebihan
karena kadang membuat pusing kepala.
Karet alam dan karet sintetis merupakan jenis dari karet. Karet alam dan
karet sintesisi memilki karakteristik yang berbeda, tetapi keberadaannya saling
melengkapi. Kelemahan karet alam bisa diperbaiki oleh karet sintetis dan
sebaliknya yang mengakibatkan kedua jenis karet ini tetap dibutuhkan. Saat ini
produksi karet alam dan konsumsinya jauh di bawah karet sintetis, tetapi
sesungguhnya karet alam belum dapat digantikan oleh karet sintetis karena karet
alam memiliki keunggulan yang sulit ditandingi oleh keret sintetis. Kelebihan–
kelebihan yang dimiliki karet alam dibanding karet sintetis adalah (Anonim,
1. Memiliki daya elastis atau daya lenting yang sempurna,
2. Memiliki plastisitas yang baik sehingga pengolahannya mudah,
3. Mempunyai daya aus yang tinggi,
4. Tidak mudah panas (low heat build up), dan
5. Memiliki daya tahan yang tinggi terhadap keretakan (groove cracking
resistance).
2.6 Karet Alam Siklik(Cyclic Natural Rubber)
Karet alam yang dicampur dengan katalis asam dan dipanaskan, maka
struktur molekulnya akan berubah menjadi struktur bahan seperti resin. Perubahan
tersebut terjadi karena karet alam mengalami modifikasi kimia. Perubahan
struktur molekul karet alam tersebut dinamai siklisasi, karena struktur molekulnya
telah mengalami perubahan dari keadaan rantai lurus menjadi rantai siklik.
Perubahan ini diikuti dengan peningkatan titik leleh, densitas dan indeks
refrasinya, hasilnya dinamai karet alam siklik atau karet siklo (anonim, 2012b).
Karet alam siklik memiliki daya rekat yang lebih besar dari karet alam
asalnya sehingga mampu merekatkan satu benda pada permukaan logam, plastik,
kaca dan berbagai permukaan licin lainnya. Walaupun sifatnya sangat berbeda
dari sifat karet alam asalnya, karet siklik masih memiliki beberapa keunggulan
sifat karet yaitu dapat bercampur dengan karet alam pada proses pembuatan
kompon serta masih dapat divulkanisasi. Resin karet siklik selain diharapkan
mampu meningkatkan daya rekat perekat, juga dapat menggantikan bahan baku
polimer sintetis yang umum digunakan dalam industri perekat seperti urea
Karet alam siklik berbeda dari karet alam asalnya, karena telah berubah
menjadi produk baru seperti resin. Walaupun telah berubah menjadi sejenis resin,
karet alam siklik tidak kehilangan beberapa sifat unggul karet alam. Karet alam
siklik masih dapat divulkanisasi, dan daya lekatnya lebih baik daripada karet alam
asalnya, karena karet alam siklik bersifat keras dan kaku dalam keadaan dingin.
Dengan keunggulan daya lekat yang mampu merekatkan karet pada logam
atau permukaan licin lain dengan baik, karet siklik berpotensi digunakan sebagai
bahan baku atau bahan peningkat daya lengket dalam pembuatan perekat elastis,
serta bahan baku produk yang memerlukan kekuatan dan daya lekat baik seperti
cat, pelapis, dan tinta cetak. Dengan sifatnya yang ringan, kaku dan dapat
divulkanisasi, karet siklik berpotensi digunakan sebagai bahan pengisi atau resin
pengkaku barang jadi karet tertentu (anonim, 2012c).
2.7 Modifikasi Aspal
Kemajuan teknologi banyak menghasilkan bahan tambah atau modifier,
sering juga disebut aditif, yaitu suatu bahan yang dapat dicampurkan atau
ditambahkan pada aspal. Pada hakekatnya, modifikasi aspal bertujuan untuk
meningkatkan kualitas aspal yang akan digunakan dalam pembuatan atau
perbaikan jalan. Masih terdapat sifat-sifat yang kurang menguntungkan dalam
aspal yang menyebabkan para ahli berusaha menemukan bahan yang dapat
memperbaiki sifat fisika dan kimiawi dari aspal. Akhirnya ditemukan berbagai
macam bahan tambah yang berfungsi sebagai katalisator pada reaksi kimia pada
aspalnya. Lewat reaksi kimia katalisator ini mengubah ikatan rangkap pada aspal
menjadi ikatan-ikatan tunggal pada rantai panjang, yang lasim disebut polimer,
yang bertindak sebagai katalisator untuk memperbaiki struktur molekul pada
aspal.
Salah satu bentuk modifikasi yang dapat dilakukan adalah dengan
menambahkan material lain sebagai bahan aditif. Rianung (2007) menyatakan
bahwa Penggunan bahan aditif aspal merupakan bagian dari klasifikasi jenis aspal
modifier yang yang berunsur dari jenis karet, karet sintetis atau buatan juga dari
Pemanfaatan bahan polimer sebagai campuran dalam memodifikasi aspal
merupakan sebuah terobosan baru. Penelitian tentang Pemanfaatan polimer
sebagai bahan campuran aspal terus berkembang. Hasil penelitian menunjukkan
modifikasi aspal dengan polimer dapat meningkatkan sifat-sifat dari aspal
tersebut. Hal ini dimungkinkan terjadi karena interaksi antara aspal dengan
polimer dalam campuran sangat padu yang sehingga ikatan keduanya dapat
meningkatkan kualitas aspal dan tahan lama.
Rianung (2007) menyatakan bahwa setelah pemakaian bahan tambah/
aditif akan dapat merubah sifat-sifat aspal antara lain :
a. Meningkatkan stabilitas
b. Mengurangi kepekaan terhadap suhu
c. Meningkatkan ketahanan terhadap deformasi
Suroso (2011) menyatakan bahwa modifikasi aspal dengan karet adalah
merupakan sistim dua campuran yang mengandung karet dan aspal yang
digunakan untuk meningkatkan kinerja aspal antara lain :
1. Mengurangi deformasi pada perkerasan.
2. Meningkatkan ketahanan terhadap retak.
3. Meningkatkan kelekatan aspal terhadap aggregat
Karet alam siklik memiliki daya rekat yang lebih besar dari karet alam
asalnya sehingga mampu merekatkan satu benda pada permukaan logam, plastik,
kaca dan berbagai permukaan licin lainnya. Pemanfaatan karet alam siklit sebagai
bahan campuran dalam modifikasi aspal diperkirakan akan meningkatkan kualitas
jalan. Karet alam siklik akan merekatkan aspal dengan agregat lainnya dalam
pembuatan jalan. Dengan sifat karet yang masih dimilikinya akan meningkatkan
kualitas jalan, berpengaruh terhadap kelenturan jalan, mengurangi energi gesekan
(thermal cracking) dan efek kebisingan (Dibyantini, dkk, 2008).
2.8 Agregat
Agregat merupakan campuran dari pasar, kerikil, batu pecah atau material
berdasarkan persentase berat. Dengan demikian kualitas struktur perkerasan jalan
sangat ditentukan oleh sifat agregat dan hasil campuran agregat dengan material
lain (Sukirman, 2012). Departemen pekerjaan umum dalam spesifikasi umum
bidang jalan dan jembatan tahun 2007 membedakan agregat menjadi tiga bagian
yaitu:
a. Agregar kasar, adalah agregat dengan ukuran butir lebih besar dari ayakan
no.8 (=2,36 mm)
b. Agregar halus, adalah agregat dengan ukuran butir lebih halus dari ayakan
no.8 (=2,36 mm)
c. Bahan pengisi (filler) adalah bagian dari agregat halus yang lolos dari ayakan
no.30 (=0,60 mm)
Sifat dan bentuk agregat menentukan kemampuannya dalam memikul
beban lalu lintas. Agregat dengan kualitas dan sifat yang baik dibutuhkan untuk
lapisan permukaan yang langsung memikul beban lalu lintas dan menyebarkannya
ke lapisan dibawahnya. Sifat agregat yang menentukan kualitasnya sebagai bahan
konstruksi perkerasan jalan dapat dikelompokkan menjadi tiga (Sukirman, 2012).
1. Menambah Kekuatan dan keawetan (strength and durability).
2. Kemampuan dilapisi aspal yang baik,
3. Kemampuan dalam pelaksanaan dan menghasilkan lapisan yang nyaman dan
aman.
Agregat sebagai bahan pencampuran dalam konstruksi pembuatan jalan
berfungsi untuk:
1. Mempengaruhi nilai stabilitas dari campuran dengan memperkokoh sifat
saling mengunci dari agregat dan untuk mengurangi rongga udara.
2. Bentuk dari agregat dapat berpengaruh terhadap kemampuan kerja
(workability) dari pada pemadatan juga campuran lapis perkerasan dan jenis
perkerasan. Bentuk partikel juga mempengaruhi kekuatan dari suatu lapis
perkerasan selama masa layanan.
3. Mempengaruhi nilai kelenturan atau fleksibilitas yaitu kemampuan beton
aspal untuk menyesuaikan diri akibat penurunan fondasi atau tanah dasar
4. Mempengaruhi nilai kekesatan atau tahanan geser (skid resistance) yaitu
kemampuan permukaan beton aspal memberikan gaya gesek pada roda
kendaraan sehingga kendaraan tidak tergelincir terutama pada kondisi basah.
2.9 Pengujian Karakteristik Aspal
Pengujian Karakteristik dari modifikasi aspal polimer meliputi pengujian
terhadap karakterisasi aspal, yang meliputi uji penetrasi, uji titik lembek, uji
daktilitas, uji berat jenis, uji penurunan berat, dan uji penetrasi setelah penurunan
berat dari aspal yang telah termodifikasi menurut SNI. Selain itu juga dilakukan
pengujian sifat termal menggunakan Metode DTA dan Pengujian untuk
mengetahui kinerja aspal dilakukan dengan metode pengujianMarshall.
2.9. 1 Uji Penetrasi
Pengujian kekerasan aspal dilakukan dengan pengujian penetrasi. Yang
dimaksud dengan penetrasi adalah masuknya jarum penetrasi ukuran tertentu
beban tertentu dan waktu tertentu kedalam aspal pada suhu tertentu. Jarum
penetrasi yang digunakan berdiamater 1 mm dan beban 50 gr. Berat jarum dengan
beban menjadi 100 gram. Pengujian dilakukan pada suhu 25OC. Hasil Pengujian
ini selanjutnya dapat digunakan dalam pekerjaan pengendalian mutu aspal keras
atau ter dan untuk keperluan pembangunan atau pemeliharaan jalan. Pengujian
penetrasi ini mengacu kepada SNI 06-2456-1991. Gambar di bawah ini
merupakan ilustrasi pengujian penetrasi pada aspal.
(a) (b)
2.9. 2 Uji Titik Lembek
Pengujian kepekaan aspal terhadap temperatur dilakukan melalui
pengujian titik lembek. Titik lembek merupakan temperatur pada saat bola baja
dengan berat tertentu, mendesak turun lapisan aspal yang tertahan dalam cincin
berukuran tertentu, sehingga aspal menyentuh pelat dasar yang terletak di bawah
cincin pada jarak 25,4 mm, sebagai akibat kecepatan pemanasan tertentu. Aspal
sebagai bahan viskoelastik tanpa penentuan titik lembek yang tepat, secara
perlahan menjadi kurang viskos dan encer bila temperatur meningkat. Untuk
alasan ini, maka pengujian titik lembek harus diuji dengan cara uji yang baku.
Titik lembek di dalam persyaratan aspal, untuk konsistensi dalam pengiriman atau
suplai. Titik lembek dapat sebagai indikasi kecenderungan aspal melunak akibat
kenaikan temperatur pada perkerasan jalan. Metode dan prosedur pengujian titik
lembek mengacu kepada SNI No.06-2434-1991. Ilsutrasi pengujian titik lembek
aspal dapat dilihat pada gambar dibawah.
(a) (b) Gambar 2.3. Ilustrasi Pengujian Titik Lembek Aspal,
(a) Sampel Pengujian dalam cetakan, dan (b) Proses Pengujian Titik Lembek (Sumber: Dokumentasi Pribadi)
2.9. 3 Uji Titik Nyala
Pengertian titik nyala adalah suhu pada saat terlihat nyala singkat kurang
dari 5 detik pada suatu titik diatas permukaan aspal, sedangkan titik bakar adalah
suhu pada saat terlihat nyala sekurang-kurangnya 5 detik pada suatu titik pada
permukaan aspal. Metode pengujian dilakukan dengan berpedoman pada SNI
pelaksanaan pengujian titik nyala dan titik bakar bahan aspal dengan cleveland
open cup.Peralatan pengujian titik nyala dan titik bakar dapat dilihat pada gambar
2.4 dibawah ini.
Gambar 2.4. Ilustrasi Pengujian Titik Nyala Aspal (Sukirman, 2012)
2.9. 4 Uji Daktilitas
Daktilitas aspal adalah nilai keelastisitasan aspal, yang diukur dari jarak
terpanjang, apabila antara dua cetakan berisi bitumen keras yang ditarik sebelum
putus pada suhu 25 oC dan dengan kecepatan 50 mm/menit. Prosedur pengujian
mengikuti SNI 06 -2432-1991. Pengujian daktilitas dilakukan dengan mencetak
aspal dalam cetakan dan meletakkan contoh aspal kedalam tempat pengujian
seperti gambar dibawah.
(a) (b)
Gambar 2.5. Ilustrasi Pengujian Duktilitas Aspal,
Tempat pengujian (bak) berisi cairan dan dilakukan pada suhu 25oC. Nilai
daktilitas aspal adalah panjang contoh aspal ketika putus pada saat dilakukan
penarikan. Satuan dari nilai daktilitas aspal adalah centi meter (cm).
2.9. 5 Uji Berat Jenis
Berat jenis aspal adalah perbandingan antara berat aspal padat dan berat air
suling dengan ini yang sama pada suhu 25 oC atau 25,6 oC. Metode pengujian
berat jenis aspal mengacu kepada SNI 06-2441-1991. Ruang lingkup metode
pengujian ini dilakukan terhadap semua aspal padat dan hasilnya dapat digunakan
dalam pekerjaan perencanaan campuran serta pengendalian mutu pengerasan
jalan. Selain itu metode ini sebagai acuan dan pegangan dalam pelaksanaan berat
jenis aspal dengan tujuan untuk menentukan berat jenis aspal padat.
2.9. 6 Uji Kelarutan
Pengujian Kelarutan dilakukan dengan mengacu kepada RSNI M-04-2004.
Uji kelarutan aspal ini dilakukan untuk menentukan derajat kelarutan dalam
tricholoroethylene (TCE) pada bahan aspal yang tidak atau sedikit mengandung
mineral.
2.9. 7 Pengujian Kehilangan Berat
Yang dimaksud dengan penurunan berat minyak dan aspal adalah selisih
berat sebelum dan sesudah pemanasan pada tebal tertentu pada suhu tertentu.
Metode Pengujian kehilangan berat mengacu kepada SNI 06-2440-1991. Metode pengujian ini dilakukan terhadap aspal dengan mencari besaran kehilangan berat
minyak dan aspal dengan cara A yaitu cara lapisan tipis. Selanjutnya hasil
pengujian ini digunakan untuk mengetahui stabilitas aspal setelah pemanasan.
Selain itu dapat digunakan untuk mengetahui perubahan sifat fisik aspal selama
dalam pencampuran panas di AMP pada suhu 163 oC yang dinyatakan dengan
penetrasi, daktilitas dan kekentalan. Besarnya kehilangan berat aspal dapat
... (2.1)
Dimana:
A = Berat benda uji semula
B = Berat benda uji setelah pemanasan
(a) (b)
Gambar 2.6. Ilustrasi pengujian kehilangan berat aspal,
(a) Alat Pengujian kehilangan berat, dan (b) Proses pengujian kehilangan berat (Sumber: Dokumentasi Pribadi)
2.10 Pengujian Sifat Termal DenganDifferential Thermal Analysis(DTA) Pengujian sifat termal dilakukan dengan merode Differential Thermal
Analysis (DTA). Differential Thermal Analysis (DTA) merupakan metode yang
sering digunakan untuk penelitian-penelitian kuantitatif terhadap transisi termal
dalam polimer. Pada metode Differential Thermal Analysis(DTA), suatu sampel
polimer dan referensi dipanaskan dalam atmosfer nitrogen, dan kemudian
transisi-transisi termal dalam sampel tersebut dideteksi dan diukur.
Ukuran sampel bervariasi dari sekitar 0,5 sampai 10 mg. meskipun kedua
metode memberikan tipe informasi yang sama, terdapat perbedaan yang signifikan
dalam instrumentasinya. Dengan DTA, sampel dan referensi dipanaskan oleh
pemanas yang sama dan dicatat perbedaan temperatur (∆T) antara keduanya.
Ketika terjadi suatu transisi pada sampel tersebut, temperatur sampel akan
tertinggal di belakang temperatur referensi jika transisi tersebut endomik, dan
akan mendahului jika transisi tersebut eksotermik. Data diplot sebagai∆T diatas
2.11 Pengujian Marshall Aspal
Pengujian kinerja beton aspal padat dilakukan melalui pengujian Marshall
yang dikembangkan pertama kali oleh Bruce Marshall dan dilanjutkan oleh U.S.
Corps Engineer. Kinerja beton aspal padat ditentukan melalui pengujian benda uji
yang meliputi: 1) Pengujian berat volume benda uji; 2) pengujian nilai stabilitas;
3) Pengujian kelelehan (flow); 4) perhitungan Kuosien marshall; 5) Perhitungan
berbagai jenis volume rongga dalam beton aspal padat (VIM, VMA dan VFA) dan
6) Perhitungan tebal selimut atau film aspal.
Dari keenam butir pengujian yang umum dilakukan untuk menentukan
kinerja beton aspal, hanya nilai stabilitas dan flow yang ditentukan dengan
menggunakan alat marshall, sedangkan parameter lainnya ditentukan melalui
penimbangan benda uji dan perhitungan. Alat Marshall merupakan alat tekan
yang dilengkapi dengan cincin penguji (proving ring) dan flowmeter seperti
gambar 2.7. dibawah ini.
Gambar 2.7. Alat Pengujian Marshall (Sumber: Dokumentasi pribadi)
Uji Marshall dilakukan untuk berbagai tujuan antara lain: 1) sebagai
bagian dalam proses perancangan campuran beton aspal; 2) sebagai bahan dalam
beton aspal. Proses pembuatan benda uji marshall dapat berbeda sesuai dengan
tujuan mengapa uji marshall dilakukan. Oleh karena itu sebelum benda uji
disiapkan perlu dipastikan tujuan pengujian dilakukan.
Secara garis besar pengujian Marshall meliputi: 1) Pembuatan benda uji;
2) Pengujian berat jenis bulk; 3) Pengujian nilai stabilitas dan flow; dan 4)
perhitungan sifat volumetrik benda uji. Tata cara dan Proses pelaksaan pengujian
marshall mengacu kepada SNI Nomor RSNI M-01-2003.
2.11.1 Berat Jenis
Beberapa perhitungan berat jenis aspal dapat dihitung dengan
menggunakan rumus berikut:
1. PerhitunganBulk Spesific GravityAgregat
Berat jenis bulk (Bulk Spesific Gravity) adalah berat jenis agregat dengan
menghitung berat agregat dalam keadaan kering dan seluruh volume agregat.
Rianung (2007) merumuskan perhitungan Bulk Spesific Gravity Agregat
sebagai berikut:
...(2.2)
Dimana:
Gsb = Berat jenis kering (Bulk Spesific Gravity) Agregat
(P1+P2+P3) = Persentase Berat Agregat Campuran
Bj aggregat P1 = Berat jenis agregat 1
Bj aggregat P2 = Berat jenis agregat 2
Bj aggregat P3 = Berat jenis agregat 3
2. PerhitunganEffecctive Spesific GravityAgregat
Berat jenis efektif (Effecctive Spesific Gravity) adalah berat jenis agregat
dengan menghitung berat agregat dalam keadaan kering. Perhitungan
Effective Spesific GravityAgregat sebagai berikut (RSNI-M-01-2003)
Dimana:
Gse = berat jenis efektif agregat
Gmm = berat jenis maksimum campuran Pmm = persen berat total campuran (=100)
Pb = kadar aspal berdasarkan berat jenis maksimum campuran Gb = berat jenis aspal
3. Berat Jenis Maksimum Campuran Teoritis (Max. Theoritical Spesific Gravity).
Perhitungan berat jenis maksimum Agregat sebagai berikut
(RSNI-M-01-2003):
...(2.4)
Dimana :
Gmm = berat jenis maksimum
Pmm = persen berat terhadap total campuran (=100) Ps = persen agregat terhadap total campuran Gse = berat jenis efektif agregat
Gb = berat jenis aspal
Pb = kadar aspaltotal,persen terhadap berat total campuran
2.11.2 Densitas (Berat Isi/Kepadatan)
Nilai density/kepadatan menunjukkan besarnya kerapatan suatu campuran
yang telah dipadatkan. Campuran density/kepadatan yang tinggi akan lebih
mampu menahan beban yang lebih berat dibandingkan pada campuran yang
mempunyai density/kepadatan rendah (Darunifah, 2007). Perhitungan Densitas
(Berat Isi/Kepadatan) dilakukan dengan menggunakan formula sebagai berikut:
...(2.5)
2.11.3 Stabilitas
Stabilitas adalah kemampuan perkerasan jalan menerima beban lalu lintas
tanpa terjadi perubahan bentuk tetap seperti gelombang, alur, dan bleeding.
Kebutuhan akan stabilitas sebanding dengan fungsi jalan, dan beban lalu lintas
terdiri dari kendaraan berat membutuhkan perkerasan jalan dengan stabilitas
tinggi. Sebaliknya perkerasan jalan yang diperuntukan untuk melayani lalulintas
kendaraan ringan, tentu tidak memerlukan nilai stabilitas yang tinggi.
Pemeriksaan stabilitas diperlukan untuk mengukur ketahanan benda uji
terhadap beban, untuk mendapatkan temperatur terpanas dilapangan, maka
sebelum pemeriksaan benda uji dipanaskan terlebih dahulu selama 30 atau 40
menit dengan temperatur 60oC didalamwater bath.
2.11.4 Flow
Nilai flow dapat dibaca pada flowmeter dibaca pada nilai arloji pengukur
proving ring dibaca pada saat keruntuhan, nilai flow digunakan untuk mengukur
deformasi yang terjadi akibat beban. Pengukuran dilakukan dengan menempatkan
benda uji pada alat Marshall, dan beban diberikan kepada benda uji dengan
kecepatan 2 inci/menit atau 51 mm/menit. Beban pada saat keruntuhan dibaca
pada arloji pengukuran pada proving ring. Nilai stabilitas merupakan nilai arloji
pengkur dikalikan dengan kalibrasi proving ring dan dikoreksi dengan angka
koreksi akibat variasi ketinggian atau volume benda uji.
2.11.5 VIM(Void In the mix)
VIM (Void In the mix) adalah volume pori yang tersisa setelah campuran
beton aspal dipadatkan. VIM dibutuhkan untuk tempat bergesernya butir-butir
agregat akibat pemadatan tambahan yang terjadi oleh repetisi beban lalu lintas,
atau tempat aspal menjadi lunak/ mengembang akibat meningkatnya temperatur.
VIM yang terlalu besar akan mengakibatkan beton aspal kurang kedap air,
sehingga berakibat meningkatnya proses oksidasi aspal yang dapat mempercepat
penuaan aspal dan menurunkan sifat durabilitas. VIM yang terlalu kecil akan
berakibat perkerasan mengalamibleedingjika mengalami peningkatan temperatur
(rianung, 2007). Perhitungan Total Rongga dalam Campuran (VIM) adalah sebagi
berikut (Sukirman, 2012):
Dimana:
VIM = volume rongga dalam beton aspal padat
Gmm = Berat jenis Maksimum dari beton aspal yang belum dipadatkan
Gmb = Berat jenis bulk dari beton aspal padat.
2.11.6 VFA (Void Filled with Aspalt)
VFA (Void Filled with Aspalt) adalah volume rongga yang dapat terisi
oleh aspal. Volume rongga antar butir agregat beton aspal padat dikenal dengan
VMA, ada yang terisi aspal dan sisanya sebagai VIM. Volume terisi aspal dari
VMA ini diberi nama VFA. Jadi VFA adalah bagian dari VMA yang terisi oleh
aspal, tidak termasuk didalamnya aspal yang menyerap ke dalam pori
masing-masing butir agregat. Dengan demikian aspal yang mengisi VFA adalah aspal
yang berfungsi untuk menyelimuti butir-butir agregat didalam beton aspal padat
menjadi film atau selimut aspal. Rongga terisi Aspal, VFA (void filled with
asphalt) dirumuskan sebagai berikut (Sukirman, 2012)
...(2.7)
Dimana:
VFA = Volume rongga antara butir-butir agregat yang terisi aspal
VMA = Volume rongga antara butir agregat dalam beton aspal padat,
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Aspal Jurusan Teknik Sipil
Politeknik Negeri Medan untuk pengujian sifat fisik aspal persyaratan aspal dan
pengujian marshall. Pengujian DTA dilakukan di Laboratorium Microscope
Elektron Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan. Penelitian ini
dilaksanakan pada bulan Pebruari–Juni 2013.
1.7 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
a. Penetration test
b. Termometer
c. Pengatur waktu
d. Bak Perendam (Water Bath)
e. Cincin (terbuat dari bahan kuningan),
f. Bola baja
g. Sumber pemanas (heater)
h. Cetakan daktilitas kuningan
i. Mesin uji Daktilitas
j. Piknometer
k. Bejana gelas
l. Pengatur suhu
m. Labu Erlenmeyer
n. Neraca Analitik
o. Oven
p. Mixer
