PEMANFAATAN LIMBAH ABU CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BAHAN PENGISI ASPAL MODIFIKASI
Oleh:
Nila Yoseva Ritonga NIM : 4121240008 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir pada tanggal 28 Agustus 1994 di Medan Sumatera Utara.
Ayah bernama Kari Ritonga dan Ibu bernama Nurlizah Samosir. Penulis
merupakan anak kedua dari 3 bersaudara. Pada Tahun 2000, penulis masuk SD
Negeri 067250 Medan, dan lulus pada tahun 2006. Pada tahun 2006 penulis
melanjutkan sekolah di SMP Swasta AL-ikhwan Medan, dan lulus pada tahun
2009. Pada tahun 2009, penulis melanjutkan sekolah di SMA Negeri 9 Medan dan
lulus pada tahun 2012. Pada tahun 2012, penulis diterima di program studi Fisika
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Universitas
iii
PEMANFAATAN LIMBAH ABU CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BAHAN PENGISI ASPAL MODIFIKASI
Nila Yoseva Ritonga (4121240008) ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan pengisi aspal modifikasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakterisasi dan kekuatan aspal modifikasi setelah penambahan (Abu Cangkang Kelapa Sawit) ACKS yang lolos saringan 200 mesh (76 um) pada saat dilakukannya pengujian sifat fisik aspal dan pengujian marshall. Sampel merupakan campuran aspal sebanyak 2000 g, (Cyclic Natural Rubber) CNR dengan komposisi 20 g, 40 g, 60 g, 80 g, dan ditambahkan kompatibiliser (Benzoil Peroksida) BPO sebanyak 0,336 g, (Asam Akrilat) AA sebanyak 5 ml, dan ACKS sebanyak 1%. Sampel kemudian diuji persyaratan sifat fisiknya meliputi pengujian penetrasi, titik lembek, dan berat jenis. Kemudian aspal dengan kadar 6,0% dicampur dengan 1200% agregat untuk menghasilkan spesimen. Spesimen yang diperoleh kemudian diuji kekuatannya meliputi uji stabilitas, densitas dan aliran (flow). Dari hasil pengujian kekuatan spesimen setelah ditambahkan ACKS diperoleh nilai stabilitas maksimum adalah 1.554, nilai maksimum densitas 2,227 g/ml, dan nilai maksimum uji aliran 3,85 mm. Kesimpulan dari penelitian ini adalah penambahan ACKS berpengaruh terhadap nilai marshalldan kekuatan optimum diperoleh pada penambahan 80 g CNR.
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunian-Nya kepada penulis sehingga penelitian yang berjudul “Pemanfaatan
Limbah Abu Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Bahan Pengisi Aspal Modifikasi” ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan penelitian sampai penyusunan skripsi antara lain
kepada Bapak Winsyahputra Ritonga, S.Pd, M.Si selaku dosen pembimbing
skripsi, yang telah memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis selama
masa pembuatan skripsi. Kepada Bapak Prof. Dr. Marabangun Harahap, M.S
selaku dosen penguji I, Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si selaku dosen penguji II
dan Bapak Drs. Abdul Hakim S, M.Si, selaku dosen penguji III yang telah
memberi kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini. Disamping itu
penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. Eidi Sihombing, M.S
selaku dosen Pembimbing Akademik yang selama ini telah memberikan
bimbingan dan saran dalam perkuliahan.
Ucapan terimakasih kepada Bapak Edi Suratno yang telah memberikan
bimbingan maupun saran kepada peneliti sehingga penelitian skripsi ini dapat
berjalan dengan baik dan lancar selama melakukan pembuatan sampel di
Laboratorium Kimia Polimer USU. Ucapan terima kasih kepada Bapak Erwin
Beringin Gultom yang telah memberikan izin penelitian di Laboratorium Aspal
POLMED sekaligus saran selama melakukan penelitian lapangan untuk
penyusunan tugas akhir.
Teristimewa penulis ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
orang tua tersayang Ayahanda Kari Ritonga dan Ibunda Nurlizah Samosir yang
telah membesarkan, mendidik, mendukung serta mendo’akan dengan penuh kasih
sayang yang tulus. Terimakasih juga penulis sampaikan pada Abang dan Adik
v
mendoakan selama ini. Ucapan terimakasih kepada Agus Maulidin yang telah
membantu, memberi dukungan dan doa dalam pelaksanaan penelitian.
Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada saudara seperjuangan
Fisika non dik 2012, Alfrina, Andi, Cindy, Clara, Deni, Dini, Elvina, Erni, Evan,
Glori, Gordon, Habibi, Hendro, Heryanto, Ibrahim, Intan, Irma, Isrin, Juli, Konni,
Lili, Marlina, Marnala, Martha, Nurhayati, Nurhidayah, Peter, Reni, Reza, Sri,
Suryani, Tika, Ulfa, Viktor, Wahyu.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan
skripsi ini namun penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi isi
maupun tata bahasa dan penulisan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan
saran yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini
bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang
dibidang pembuatan perkerasan jalan. Akhir kata penulis mengucapkan terima
kasih.
Medan, Agustus 2016
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I PENDAHULUAN 1 1.1Latar Belakang 1 1.2Batasan Masalah 3
1.3Rumusan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5Manfaat Penelitian 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4 2.1 Aspal 4 2.2 Jenis-Jenis Aspal 6
2.3 Sifat Fisika Aspal 7 2.4 Modifikasi Aspal 8
2.5 Karet Alam Siklik (Cyclic Natural Rubber) 9 2.6 Kelapa Sawit 11 2.7 Limbah Kelapa Sawit 11 2.8 Abu Cangkang Kelapa Sawit 12 2.9 Asam Akrilat 13 2.10 Benzoil Peroksida 13 2.11 Agregat 14
2.12 Pengujian Karakteristik Aspal 14
2.12.1 Uji Penetrasi 15
2.12.2 Uji Titik Lembek 15 2.12.3 Uji Berat Jenis 16
2.12.4 Pengujian Kehilangan Berat 16
2.13 Pengujian Marshall Aspal 17
2.13.1 Densitas (Berat Isi/Kepadatan) 19
2.13.2 Stabilitas 19
2.13.3 Flow 19
BAB III METODE PENELITIAN 20
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 20
3.2 Alat dan Bahan 20
vii
3.3.1 Pembuatan Aspal Modifikasi 21 3.3.2 Pengujian Sifat Fisik Persyaratan Aspal 21 3.3.2.1 Uji Penetrasi 22 3.3.2.2 Uji Titik Lembek 22 3.3.2.3 Uji Berat Jenis 24 3.3.2.4 Uji Penurunan/Kehilangan Berat 25 3.3.3 Pengujian Marshall 26 3.3.3.1 Pembuatan Benda Uji 26 3.3.3.2 Pengukuran Berat Jenis 28 3.3.3.3 Pengujian Nilai Stabilitas dan Flow 28
3.4 Diagram Alir 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31
4.1 Hasil Penelitian 31
4.1.1 Sifat Fisik Aspal Murni (Acuan) 31 4.1.2 Sifat Fisik Aspal Modifikasi 31 4.1.3 Pengujian Penetrasi 32 4.1.4 Pengujian Berat Jenis 33 4.1.5 Pengujian Titik Lembek 34 4.1.6 Pengujian Kekuatan Aspal 35 4.1.6.1 Pengaruh Penambahan CNR dan ACKS Terhadap Berat Isi
(densitas) 35
4.1.6.2 Pengaruh penambahan CNR dan ACKS Terhadap Stabilitas 36 4.1.6.3 Pengaruh Penambahan CNR dan ACKS Tehadap Nilai Flow 37 4.2Pembahasan Hasil Penelitian 38 4.2.1 Persyaratan Sifat Fisik Aspal 38 4.2.2 Pengujian Kekuatan Aspal 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 40
5.1 Kesimpulan 40
5.2 Saran 40
DAFTAR PUSTAKA 41
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Karet alam 10 Gambar 2.2 Abu Lolos Saringan No 200 12
Gambar 2.3 Pengujian Penetrasi Aspal 15 Gambar 2.4 Ilustrasi Pengujian Titik Lembek Aspal 16
Gambar 2.5 Ilustrasi Pengujian Kehilangan Berat Aspal 17 Gambar 2.6 Alat Pengujian Marshall 18 Gambar 3.1 Bentuk Pengujian Penetrasi 22 Gambar 3.2 Cetakan Pengujian Titik Lembek 24 Gambar 3.3 Bentuk Pengujian Berat Jenis 25 Gambar 3.4 Bentuk Pengujian Kehilangan Berat 25 Gambar 3.5 Sampel Pengujian Marshall 27 Gambar 3.6 Diagram Alir Penelitian 30 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara nilai penetrasi dan
campuran aspal modifikasi 32 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara nilai berat jenis aspal
Modifikasi 33
Gambar 4.3 Grafik hubungan nilai titik lembek aspal
Modifikasi 34
Gambar 4.4 Grafik hubungan nilai densitas aspal modifikasi
dan ACKS 36 Gambar 4.5 Grafik hubungan nilai stabilitas aspal modifiksi
dan ACKS 37
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai flow aspal modifikasi
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Persyaratan Aspal Pen 80-100 7 Tabel 2.2 Unsur Kimia Abu Cangkang Kelapa Sawit 13 Tabel 3.1 Tabel Alat Penelitian 20 Tabel 3.2 Tabel Bahan Penelitian 21 Tabel 3.3 Komposisi Campuran Sampel Penelitian 21 Tabel 3.4 Komposisi Limbah Abu Cangkang Kelapa Sawit
Pada Aspal Modifikasi 27 Tabel 4.1 Sifat Fisik Aspal Murni 31 Tabel 4.2 Sifat Fisik Aspal Modifikasi 31
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Alat Dan Bahan Yang Digunakan Pada Penelitian 44 Lampiran 2. Uji Penetrasi 48 Lampiran 3. Uji Berat Jenis 53 Lampiran 4. Uji Titik Lembek 58
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Jalan merupakan infrastruktur dasar dan utama dalam menggerakkan
prekonomian nasional dan daerah. Pada Semester 1 Tahun 2013, di Sumatera
Utara jalan dalam kondisi baik sepanjang 590,07 km atau 26,23 %; dalam kondisi
sedang 1.123,19 km atau 49,93 %; kondisi rusak ringan 297,30 km atau 13,22%;
dan kondisi rusak berat sepanjang 239,08 km atau 10,63 % (Kementerian
Pekerjaan Umum, 2013). Kerusakan jalan umumnya disebabkan oleh pembebanan
yang terjadi berlebihan (overload) atau disebabkan oleh Physical Damage Factor
berlebih, karena banyaknya arus kendaraan yang lewat. Jenis kerusakan aspal
yang sering terjadi adalah pelepasan butiran dan retak sehingga sangat
memudahkan jalan menjadi berlubang. Akibat jalan yang berlubang ikatan kimia
antara aspal dengan agregatnya menjadi kurang kuat (Tamrin, 2011). Abu
cangkang kelapa sawit digunakan sebagai bahan pengisi (filler) karna memiliki
kandungan silikon dioksida (SiO2) yang merupakan salah satu unsur kimia
terbesar yang terkandung dalam semen portland, sehingga dengan unsur ini akan
lebih memungkinkan didapatkannya campuran beraspal yang lebih kuat terutama
untuk lapisan asphalt concrete wearing course (Wikipedia, 2014).
Berdasarkan uraian diatas, masalahnya adalah ikatan agregat yang tidak
kuat. Untuk memperbaiki ikatan agregat ada beberapa metode yang dapat
dilakukan, antara lain metode Standar Nasional Indonesia (SNI), American
Association of State Highway and Transportation Offical (AASHTO), United State Department of Agriculture (USDA), dan Unified Soil Classification System
(USCS). Metode yang tepat untuk dilakukan perbaikan terhadap agregat aspal
yaitu metode SNI dan standar AASHTO. Metode SNI yang dilakukan meliputi
analisis pengujian sifat fisik kekuatan aspal yang terdiri dari uji penetrasi, uji titik
lembek, uji berat jenis, dan uji penurunan berat. Sedangkan metode AASHTO
2
sifat-sifat seperti : Stabilitas, Flow, densitas, VIM (Void In The Mix), VFA (Void
Filled with Asphalt), VMA (Void Mix
Aggregate) dan Marshall Quotient. Secara garis besar pengujian Marshall meliputi : pembuatan benda uji, pengujian berat jenis bulk, pengujian nilai
stabilitas dan flow, serta perhitungan sifat volumetrik benda uji (RSNI
M-01-2003).
Manfaat dilakukannya metode SNI dan standar AASHTO yaitu untuk
menjadikan agregat pada aspal modifikasi lebih kuat. Penelitian terdahulu tentang
Campuran asphalt concrete binder course (AC-BC) dengan variasi limbah
cangkang kelapa sawit 1,0% memiliki kekuatan, baik ditinjau dari stabilitas (kuat
tekan) yang dapat memperbaiki nilai stabilitas, kekakuan maupun kekuatan tarik,
yang lebih baik dibandingkan tanpa ACKS, selain itu campuran ini juga
memberikan durabilitas yang lebih baik, hal ini mengindikasikan penambahan
limbah abu cangkang kelapa sawit memberikan peningkatan ketahanan campuran
terhadap gangguan air. Pada variasi 1,0% untuk pegujian sifat fisik aspal,
stabilitas 226,91%, flow 3,433%, MQ 663,105% (Fauziah, 2013).
Berdasarkan uraian latar belakang di atas peneliti tertarik melakukan
peneltian menggunakan bahan pengisi limbah abu cangkang kelapa sawit dengan
3
1.2.Batasan Masalah
Pada penelitian ini, masalah dibatasi pada :
1. Aspal yang digunakan dalam penelitian adalah aspal shell tipe penetrasi
80/100.
2. Pengujian yang dilakukan meliputi analisis pengujian sifat fisik kekuatan
aspal (uji penetrasi, uji titik lembek, uji berat jenis, uji penurunan berat)
menurut SNI dan uji marshall.
3. Penambahan CNR dibatasi sampai 80 g.
4. Penambahkan variasi limbah abu cangkang kelapa sawit yaitu 1%.
1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana karakteristik aspal dan agregat setelah dicampurkan dengan
limbah abu cangkang kelapa sawit pada pengujian aspal.
2. Bagaimana kekuatan optimum campuran aspal dan limbah abu cangkang
kelapa sawit untuk dapat memenuhi persyaratan yang ada.
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah diatas, maka tujuan penelitian dirumuskan
sebagai berikut:
1. Mengetahui karakteristik aspal dan agregat aspal setelah dicampurkan dengan
limbah abu cangkang kelapa sawit pada pengujian aspal .
2. Mengetahui kekuatan optimium campuran aspal dan limbah abu cangkang
kelapa sawit untuk dapat memenuhi persyaratan yang ada.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberikan informasi tambahan mengenai pemanfaatan limbah abu cangkang
kelapa sawit sebagai bahan pengisi pada campuran aspal.
2. Sebagai solusi alternatif dalam meningkatkan kualitas aspal sebagai bahan
40
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pembahasan penelitian yang telah disampaikan sebelumnya dapat
diambil kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan sebagai berikut:
1. Penambahan limbah abu cangkang kelapa sawit berpengaruh terhadap
karakteristik aspal modifikasi.
2. Kekuatan optimal dengan nilai uji densitas setelah ditambahkan abu cangkang
kelapa sawit yaitu 2,227 g/ml, nilai uji stabilitas yaitu 1554, dan nilai uji flow
yaitu 3,85 mm diperoleh dengan penambahan 80 g CNR.
5.2 Saran
Untuk penelitian selanjutnya diharapkan :
1. Untuk penelitian berikutnya sebaiknya menggunakan aspal dengan nilai
penetrasi yang lebih rendah dikarenakan nilai CNR meningkatkan nilai
penetrasi.
2. Untuk penelitian berikutnya baiknya menggunakan bahan pengisi ACKS
dengan variasi yang berbeda agar diperoleh varian spesimen mana sebagai
41
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2011, http://kementrian_perindustrian.co.id/aspal.html, diakses tanggal 20 Agustus 2015
Anonim, 2012, http://poda_hentak.blogspot.co.id/2012/02/aspal dan jenis aspal. html, diakses tanggal 23 Agustus 2016
Anonim, 2012a, http://id.wikipedia.org/wiki/Aspal, diakses tanggal 20 Agustus 2015.
Anonim, 2012b, http://Surya-Tani.Com/Index.Php/Getah-Karet.html, diakses tangggal 20 Agustus 2015
Anonim, 2012c, http://jualgetahkaret.blogspot.com/2012_03_01_archive.html, diakses tanggal 20 Agustus 2015
Anonim, 2014, http://Pengaruh Penggunaan Abu Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Bahan Filler Terhadap Karakteristik Marshall Dalam Campuran Ac-Wc.html, diakses 20 Agustus 2015
Anonim, 2015, http://Kelapa sawit - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas. html, diakses tanggal 20 Agustus 2015
Asnawi, 2011, Pemanfaatan Polietilena Densitas Rendah (LDPE) BekasSebagai Bahan Aditif Dalam Pembuatan Aspal Polimer Dengan Adanya Dikumil Peroksida Dan Divenil Benzena, Tesis Program Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara. Medan
Darunifah N, 2007, Pengaruh Bahan Tambahan Karet Padat Terhadap Karakteristik Campuran Hot Rolled Sheet Wearing Course (HRS-WC) Tesis S-2 Program Pascasarjana. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang
Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Bina Marga, (2009) Spesifikasi Khusus Seksi 5,7 Lapis Pondasi Pasir Aspal, Badan Standarisasi Nasional, Jakarta
Ediputra, K, 2010, Studi Campuran Aspal Dengan Ban Bekas (Tire Rubber) Sebagai Bahan Baku Genteng Polymer Menggunakan Bahan Perekat Isosianat, Tesis, FMIPA, Universitas Sumatera Utara (USU), Medan
42
Kementerian Pekerjaan Umum Sekretariat Jendral Pusat pengolahan Data (PUSDATA), 2013, Buku Informasi Statistik pekerjaan Umum 2013, Jakarta
Kett I, 1998, Asphalt Materials and Mix Design Manual, Los Angeles California, California State University.
Kurniati, E, 2008, Pemanfaatan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Arang Aktif, Jurnal Penelitian Ilmu Teknik, volume 8(2) Desember 2008: 96-103
Palupi NP, Sailah I, Syamsu Y, Pandji C, 2008, Karakterisasi Perekat Siklo Karet Alam, Jurnal Teknologi Pertanian 4(1) : 19-24, Agustus 2008
Rianung, S. 2007. Kajian Laboratorium Pengaruh Bahan Tambah Gondorukem pada Asphalt Concrete-Binder Course (AC-BC) Tehadap Nilai Propertis Marshall dan Durabilitas, Tesis S-2 Program Pascasarjana Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang
Ritonga Winsyahputra. (2013). Modifikasi Aspal dengan Menggunakan Karet Alam Siklit (Cyclic Natural Rubber),Tesis, FMIPA, Universitas Sumatera Utara (USU), Medan
RSNI M-01-2003, Metode pengujian campuran beraspal panas dengan alat marshall, Badan Standardisasi Nasional. Jakarta
SNI 06-2434-1991, Metode Pengujian Titik Lembek Aspal, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta
SNI 06-2456-1991, Metode Pengujian Penetrasi Bahan – Bahan Bitumen, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta
SNI 06-2441-1991, Metode Pengujian Berat Jenis Aspal, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta
Sukirman, S. 2012. Beton Aspal Campuran Panas. Edisi Kedua, Bandung, Itenas
Sukirman, S. 1993. Perkerasan Lentur Jalan Raya, Bandung, Itenas
Surahman, D, 2015. Analisis Kekuatan Aspal Pen 60-70 Termodifikasi Dengan Pemanfaatan Karet Alam (Natural Rubber), FMIPA, Universitas Negeri Medan (UNIMED), Medan
43
