commit to user
5
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1.
Tinjauan Pustaka
Jalan merupakan prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan, termasuk bangunan pelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukkan bagi lalu lintas, yang berada pada permukaan tanah, di atas permukaan tanah, di bawah permukaan tanah dan/atau air, serta di atas permukaan air, kecuali jalan kereta api, jalan lori, dan jalan kabel (Undang – Undang Nomor 38 Tahun 2004).
Perkerasan jalan adalah konstruksi yang dibangun diatas lapisan tanah dasar (subgrade), yang berfungsi untuk menopang beban lalu lintas. Jenis konstruksi perkerasan jalan pada umumnya ada dua jenis, yaitu:
Perkerasan lentur (flexible pavement)
Perkerasan kaku (rigid pavement)
Selain dari dua jenis tersebut, sekarang telah banyak digunakan jenis gabungan (composite pavement), yaitu perpaduan antara lentur dan kaku.
commit to user
Thin Surfacing Hot Mix Aphalt telah diterapkan pada jalan Taunton yang menghubungkan Ajax Pickering dengan Whitby pada 2001. Perkerasan jalan terlihat masih cukup baik tanpa ada kerusakan berupa retak parah sebelum overlay. Keseluruhan lapis tipis aspal digunakan sebagai pemeliharaan untuk memperpanjang umur perkerasaan yang ada, memperbaiki alur kecil dan irregular crossfall. Biaya yang dikeluarkan untuk overlay lapis tipis dan perbaikan bahu jalan adalah sekitar $7.00/m2. Pada tahun 2005, perkerasan tersebut masih dalam kondisi baik. (Uzarowski, 2005).
Gilbert et al, (2004) menyatakan bahwa tujuan utama pengunaan Lapis Tipis HMA (Thin Surfacing Hot Mix Asphalt) adalah untuk perawatan permukaan perkerasan jalan. Lapis tipis HMA dapat memperpanjang masa layan dan meningkatkan kinerja perkerasan seperti kelancaran, kenyamanan, kekesatan, mengurangi kebisingan.
Keunggulan dari Thin Asphalt Overlays yaitu umur layan yang panjang, permukaan yang halus, mampu menahan lalu lintas yang berat dan tegangan geser yang besar, skid resisten yang tinggi, dan mudah perawatannya. (Newcomb, 2009) Al-Abdul-Wahhab dan Al-Amri (1991), menyatakan bahwa penggunaan crumb rubber yang dicampur dengan bitumen memiliki daya tahan terhadap selip, dapat mengurangi retak dan umur lapisan perkerasan yang lebih baik daripada jenis lapisan bitumen konvesional. Mereka berdua meneliti tentang efek penggunaan crumb rubber sebagai modifikasi agregat di laboratorium. Crumb rubber yang digunakan memiliki kandungan sebesar 10%, 20%, 30% dari berat agregat (Dry Prosses).
commit to user
Penambahan bahan tambah seperti serbuk ban bekas ke dalam campuran aspal dapat memberikan daya tahan yang lebih baik terhadap suhu tinggi maupun beban, dibandingkan dengan aspal tanpa penambahan bahan tambah. Penambahan bahan tambah pada aspal dapat memberikan indikasi untuk memperbaiki ketahanan geser pada suhu tinggi sehingga mencegah terjadinya kerusakan. (Aprina, 2005)
Darunifah (2007) menjelaskan, perubahan perilaku sifat aspal (sifat elastisitas dan kekakuan) campuran aspal panas yang ditambahkan campuran karet padat bahan vulkanisir dan membandingkannya dengan campuran beraspal yang standar memberikan gambaran sejauh mana pengaruh konsentrasi tingkat kekakuan campuran aspal panas HRS-WC yang telah ditambahkan bahan campuran karet padat bahan vulkanisir.
Limbah karet ini berbentuk ban luar bekas yang mudah dijumpai di tukang tambal ban di sekitar kita. Karet padat yang dipakai merupakan karet yang biasa dipakai sebagai ban luar bekas yang berbentuk potongan-potongan ban luar bekas. Limbah ban karet lapisan ini kemungkinan besar dapat dipergunakan sebagai bahan tambahan aspal panas, karena sifatnya sama seperti karet alam. Karena lapisan karet ini masih berbentuk padat. (Darunifah, 2007)
Nugroho Dwi Ariyanto (2006) dalam penelitiannya berjudul “Pemanfaatan Limbah Vulkanisir Ban (Crumb Rubber) sebagai Modifikasi Bitumen”
menggunakan metode wet process untuk mengetahui pengaruh crumb rubber. Kesimpulan yang didapatkan dari penelitian yaitu:
Nilai penetrasi, titik lembek, titik nyala dan titik bakar aspal modifikasi semakin tinggi.
Daktilitas dan berat jenis aspal semakin menurun.
Aspal modifikasi masih bias tercampur 100% dengan agregat.
Dina Rachmayati (2010) dalam penelitiannya yang berjudul “Evaluasi Asphalt Properties Campuran Aspal-Crumb Rubber Sebagai Alternatif Pengganti Aspal
commit to user
Proses pencampuran crumb rubber yang terbaik melalui metode wet process
adalah panas-dingin-dipanaskan kembali.
Semakin halus ukuran crumb rubber, semakin bagus asphalt properties yang dihasilkan karena campuran menjadi semakin homogen.
Penambahan terpentin menambah nilai penetrasi campuran aspal-crumb rubber, namun di sisi lain menurunkan nilai daktilitas, titik lembek, titik nyala, dan titik bakar.
Campuran aspal-crumb rubber tanpa terpentin mempunyai asphalt properties
yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan asphalt properties campuran aspal-crumb rubber dengan tambahan terpentin.
lr. Sakti Adji Adisasmita, M.Si, M.Eng.Sc., Ph.D, Dr. lr. H. Nur Ali, MT, Dr. A. Atwin Amiruddin, ST, MT, lr. H. lskandar Renta, MT (Mahasiswa S3/Alm.) Universitas Hasanuddin, 2012 dalam penelitian berjudul “Studi Karakteristik Perkerasan HRS-WC Menggunakan Aspal Minyak dan Penambahan Aditif Lateks” melakukan penelitian dengan menambahkan karet lateks (lump) pada campuran perkerasan jalan. Dari penelitian didapatkan kesimpulan:
Penambahan karet pada aspal minyak dalam campuran hot rolled sheet wearing course menunjukkan nilai stabilitas marshall yang semakin baik yang mengindikasikan bahwa interlocking antar agregat semakin baik, nilai flow yang semakin rendah, marshall quotient semakin tinggi, nilai VIM yang semakin rendah, nilai VMA yang semakin rendah serta nilai VFB yang semakin tinggi.
Dari hasil analisa grafik hubungan beberapa parameter diperoleh kadar aspal optimum yaitu untuk masing-masing kadar karet 0%, 6%, 7% dan 8% yaitu 5,93%, 5,80% , 5,70% dan 5,57%.
commit to user
Works di Kuwait menyatakan penambahan 2% lateks dan 5% parutan ban bekas terhadap aspal dapat mencegah terjadinya retak-retak, bleeding dan memperkecil terjadinya pelepasan butir pada permukaan perkerasan lentur. (Label Komposisi Aspal Perusahaan Tyre Retreading Compound, CV. DARAT (7.50_XI.16/ BG), Semarang)
2.2.
Dasar Teori
2.2.1. Thin Surfacing Hot Mix Asphalt
Perkerasan jalan umumnya terdiri dari empat lapis material konstruksi jalan. Lapisan tersebut terdiri dari:
Lapis Permukaan (Surface Course)
Lapis Pondasi Atas (Base Course)
Lapis Pondasi Bawah (Subbase Course)
Tanah Dasar (Subgrade) yang berfungsi:
Gambar 2.1 Struktur Perkerasan Jalan Lentur
Lapis permukaan adalah lapisan perkerasan yang terletak paling atas, yang terdiri dari lapis aus (wearing surface) dan lapis antara (binder course). Di lapis aus (wearing course) tersebut digunakan Lapis Tipis Campuran Aspal Panas (Thin Surfacing Hot Mix Asphalt) untuk memperbaiki perkerasan jalan yang rusak.
commit to user
bahan yang digunakan banyak, pengaruh tinggi jalan terhadap daerah sekitar jalan, dan masih banyak lagi.
Thin Surfacing HMA merupakan lapis permukaan yang sangat tipis seperti permukaan dressing dan slurries, lapis permukaan tipis ini memiliki ketebalan dari 30 mm sampai 40 mm (Nicholls, 1998).
Menurut survei AASHTO 1999, lapis tipis aspal campuran panas merupakan pencegahan yang paling populer untuk perawatan dan pemeliharaan perkerasan lentur dan perkerasan kaku. Sejumlah studi tentang bahan, desain, dan konstruksi lapis tipis telah banyak dulakukan dalam rangka untuk mengoptimalkan strategi pelestarian perkerasan.
Gilbert et al, (2004) menyatakan bahwa tujuan utama pengunaan Lapis Tipis HMA (Thin Surfacing Hot Mix Asphalt) adalah untuk perawatan permukaan perkerasan jalan. Lapis tipis HMA dapat memperpanjang masa layan dan meningkatkan kinerja perkerasan seperti kelancaran, kenyamanan, kekesatan, mengurangi kebisingan.
Keunggulan dari Thin Asphalt Overlays yaitu umur layan yang panjang, permukaan yang halus, mampu menahan lalu lintas yang berat dan tegangan geser yang besar, skid resisten yang tinggi, dan mudah perawatannya (Newcomb, 2009).
Thin Surface for Treatment didefinisikan sebagai perawatan lapis tipis menggunakan sistem hotmix sebagaimana didefinisikan dalam spesifikasi standar atau ketentuan khusus dari California Department of Transportation. Tujuan dari perbaikan lapis tipis ini adalah sebagai lapisan non-struktural yang diterapkan untuk pemeliharaan lapis permukaan perkerasan, baik korektif atau preventif. Secara umum, perawatan lapis tipis mempunyai ketebalan kurang dari 1½ inci (37,5 mm). (Caltrans, 2007).
Berdasarkan British Broad Agreement HAPAS, tebal dari Thin Surfacing Hot Mix Asphalt dibagi menjadi 3 tipe, yaitu:
Tipe A dengan ketebalan kurang dari 18 mm
Tipe B dengan ketebalan antara 18 – 25 mm
commit to user
2.2.2. Spesifikasi Penyusun Campuran Thin Surfacing Hot Mix Asphalt
Spesifikasi yang digunakan pada campuran Thin Surfacing Hot Mix Asphalt
mengacu pada National Asphalt Pavement Association (NAPA). Gradasi yang digunakan pada campuran ini adalah gradasi envelop yang merupakan standar dari
North Carolina. Maksimum ukuran agregat penyusun Thin Surfacing HMA ini adalah 12,5 mm atau tertahan oleh saringan nomor 1/2.
Tabel 2.1 Standar Gradasi National Asphalt Pavement Association (NAPA)
*) National Asphalt Pavement Association
Gambar 2.2 Batasan Gradasi Agregat Untuk Campuran Thin Surfacing
commit to user
2.2.3. Kadar Aspal Optimum Rencana
Kadar aspal optimum rencana digunakan untuk menentukan kadar awal aspal perencanaan di laboratorium. Penelitian atau percobaan yang dilakukan di laboratorium digunakan untuk memperoleh kadar aspal yang dipakai dalam perencanaan perkerasan lentur di lapangan. Kadar aspal rencana setiap perencanaan berbeda – beda, dikarenakan variasi ukuran butiran (gradasi) agregat pada setiap rencana berbeda – beda.
Berdasarkan Pedoman Teknik No.028 / T / BM / 1999, kadar aspal optimum rencana (Pb) diperoleh persamaan sebagai berikut ini:
P = 0,035 (%CA) + 0,045 (%FA) + 0,18 (%filler) + K …………....(Rumus 2.1)
Dimana:
P = Kadar aspal tengah/ideal, persen terhadap berat campuran. CA = Persen agregat tertahan saringan no.8 .
FA = Persen agregat lolos saringan no.8 dan tertahan saringan no.200. Filler = Persen agregat minimal 75% lolos saringan no.200.
K = Konstanta (0,5 – 1 untuk laston; 2 – 3 untuk lataston; 1 – 2,5 untuk
..campuran lain).
2.2.4. Material Penyusun Thin Surfacing Hot Mix Asphalt
2.2.4.1. Agregat
Agregat adalah sekumpulan butir-butir batu pecah, kerikil, pasir atau mineral lainnya berupa hasil alam atau buatan (Departemen Pekerjaan Umum – Direktorat Jendral Bina Marga. 1998).
commit to user
Beberapa tipikal ketentuan penggunaan dalam penggambaran agregat menurut Harold N. Atkins, (1997) adalah sebagai berikut:
Fine Aggregate (sand size/ukuran pasir): Sebagian besar partikel agregat berukuran antara 4,75mm (no.4 sieve test) dan 75μm (no.200 sieve test).
Coarse Aggregate (gravel size/ukuran kerikil): Sebagian besar agregat berukuran lebih besar dari 4,75mm (no.4 sieve test).
Pit run: agregat yang berasal dari pasir atau gravel pit (biji kerikil) yang terjadi tanpa melewati suatu proses atau secara alami.
Crushed gravel: pit gravel (kerikil dengan pasir atau batu bulat) yang mana telah didapatkan dari salah satu alat pemecah untuk menghancurkan banyak partikel batu yang berbentuk bulat untuk menjadikan ukuran yang lebih kecil atau untuk memproduk lapisan kasar (rougher surfaces).
Crushed rock: agregat dari pemecahan batuan. Semua bentuk partikel tersebut bersiku-siku/tajam (angular), tidak ada bulatan dalam material tersebut.
Screenings: kepingan-kepingan dan debu atau bubuk yang merupakan produksi dalam pemecahan dari batuan (bedrock) untuk agregat.
Concrete sand: pasir yang (biasanya) telah dibersihkan untuk menghilangkan debu dan kotoran.
Fines: endapan lumpur (silt), lempung (clay) atau partikel debu lebih kecil dari 75μm (no.200 sieve test), biasanya terdapat kotoran atau benda asing yang tidak diperlukan dalam agregat.
2.2.4.2. Aspal
commit to user
kimiawi. Dari ketiga material pengikat diatas, aspal merupakan material yang umum digunakan untuk bahan pengikat agregat, oleh karena itu seringkali bitumen disebut pula sebagai aspal. (Silvia Sukirman, 2007)
Aspal dibuat dari minyak mentah (crude oil) dan secara umum berasal dari sisa organisme laut dan sisa tumbuhan laut dari masa lampau yang tertimbun oleh dan pecahan batu batuan. Setelah berjuta-juta tahun material organis dan lumpur terakumulasi dalam lapisan-lapisan setelah ratusan meter, beban dari beban teratas menekan lapisan yang terbawah menjadi batuan sedimen. Sedimen tersebut yang lama kelamaan menjadi atau terproses menjadi minyak mentah dengan senyawa dasar hydrocarbon. Aspal biasanya berasal dari destilasi minyak mentah tersebut, namun aspal ditemukan juga sebagai bahan alam (misal: asbuton), dimana sering juga disebut mineral. (Stephen Brown, 1990)
Sedangkan material aspal tersebut berwarna coklat tua hingga hitam dan bersifat melekat, berbentuk padat atau semi padat yang didapat dari alam dengan penyulingan minyak. (Krebs, RD & Walker, RD,1971)
2.2.4.3. Filler
Menurut fungsinya, filler dapat meningkatkan nilai viskositas dari suatu campuran agregat dengan bitumen dan juga dapat mengurangi kepekaan terhadap temperatur. Menurut SNI 03-4723-2002, bahan pengisi atau filler adalah bahan yang lolos ukuran saringan no.30 (0,59 mm) dan paling sedikit 65% lolos saringan no.200 (0,075 mm).
Bahan yang sering digunakan sebagai filler umumnya adalah abu batu, abu batu, kapur, abu terbang, portland cement, kapur padam atau bahan-bahan mineral non plastis lainnya. (Bina marga, 1985)
commit to user
Untuk menjadi suatu filler, suatu bahan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut ini:
Tidak ada zat organik.
Merupakan yang bersifat non plastis.
Memiliki derajat keasaman netral atau basa.
Susunan gradasi harus serapat mungkin.
Harus kering dan terbebas dari gumpalan – gumpalan.
Mengandung bahan yang lolos saringan no.100 dan 65 % lolos saringan no. 200. (Sumber: Departemen Pekerjaan Umum 1992)
Fungsi bahan pengisi adalah untuk meningkatkan kekentalan bahan bitumen dan untuk mengurangi sifat rentan terhadap temperatur. Keuntungan lain dengan adanya bahan pengisi adalah karena banyak terserap dalam bahan bitumen maka akan menaikkan volumenya. (M.D.Okta Saputra, 2010)
2.2.4.4. Crumb Rubber
Crumb rubber merupakan salah satu bahan modifikasi aspal dari golongan polymer jenis elastomer yang diharapkan dapat memperbaiki sifat elastis bitumen pada saat menerima bahan. Pemilihan crumb rubber sebagai bahan tambahan untuk modifikasi bitumen karena crumb rubber merupakan limbah sisa dari vulkanisir ban yang merupakan masalah serius bagi lingkungan dan penggunaan
crumb rubber lebih murah daripada karet alam atau jenis – jenis polymer yang lain.
Crumb rubber yang digunakan dalam penelitian ini didapat dari CV. Vulkanisir Jaya di daerah Palur. Bentuk dari crumb rubber yang digunakan dalam penelitian ini adalah berupa serbuk Crumb rubber yang digunakan adalah crumb rubber yang lolos saringan #50 dan tertahan saringan #100. Penambahan crumb rubber
commit to user
Di negara Eropa penggunaan crumb rubber sebagai bahan modifikasi dalam perrkerasan jalan telah lama digunakan. Dalam pencampuran crumb rubber
dengan aspal ada 2 teknik pencampuran yang telah dikenal di dunia, yaitu: a. Wet process (proses basah)
Dalam wet process, crumb rubber dan bitumen dicampur bersamaan dalam suhu tinggi untuk menghasilkan crumb rubber asphalt. Crumb rubber asphalt
ditambahkan ke dalam agregat di mixing plant seperti pada aspal konvensional. b. Dry process (proses kering)
Dalam dry process, partikel kering crumb rubber langsung ditambahkan ke dalam agregat dan bitumen. Biasanya crumb rubber dicampur dengan agregat terlebih dahulu sebelum dicampur dengan bitumen, tetapi masih dianggap sebagai binder. Dari kedua teknik pencampuran diatas memiliki keunggulan tersendiri yaitu wet process memiliki keuntungan memperbaiki karakteristik aspal karena dapat menghasilkan jenis aspal baru, sedangkan dry process mempunyai keuntungan mudah diaplikasikan oleh pabrikan aspal karena crumb rubber masih berupa padat dan langsung dicampurkan ke dalam agregat dan bitumen yang ada. Saat ini dry process lebih sering digunakan dan telah terbukti berhasil dalam aplikasi perkerasan jalan.
2.2.5. Karakteristik Campuran Lapis Tipis Campuran Aspal Panas
Lapis perkerasan harus memenuhi karakteristik tertentu sehingga didapat suatu lapisan yang kuat menahan beban, aman dan dapat dilalui kendaraan dengan nyaman. Karakteristik perkerasan antara lain :
a. Stabilitas
commit to user
- Agregat dengan gradasi yang rapat.
- Agregat dengan permukaan kasar. - Agregat berbentuk kubikal. - Aspal dengan penetrasi rendah.
- Aspal dalam jumlah yang mencukupi untuk ikatan antar butir.
Angka - angka stabilitas benda uji didapat dari pembacaan alat uji Marshall. Angka stabilitas ini masih harus dikoreksi lagi dengan kalibrasi alat dan ketebalan benda uji. Nilai stabilitas yang dipakai dihitung dengan rumus 2.2.
S = q × k × H × 0,454………..……….......(Rumus 2.2)
Dimana :
S = Stabilitas (kg).
q = Pembacaan stabilitas alat (lb). k = Faktor kalibrasi alat.
H = Koreksi tebal benda uji.
0,454 = Konversi satuan dari (lb) ke (kg). b. Flow
Flow adalah besarnya deformasi vertikal sampel yang terjadi mulai saat awal pembebanan sampai kondisi kestabilan maksimum sehingga sampel hancur, dinyatakan dalam satuan milimeter (mm). Pengukuran flow bersamaan dengan pengukuran nilai stabilitas Marshall. Nilai flow mengindikasikan campuran bersifat elastis dan lebih mampu mengikuti deformasi akibat beban. Nilai flow
commit to user
keretakan disebut Marshall Quotient. Nilai Marshall Quotient dihitung dengan Rumus 2.3.
MQ = ………...…………..………..……....(Rumus 2.3)
Dimana:
MQ = Marshall Quotient (kg/mm)
s = Stabilitas (kg)
f = Nilai flow (mm) c. Durability (daya tahan)
Durability yaitu kemampuan lapis perkerasan untuk mencegah keausan atau kerusakan selama umur rencananya. Kerusakan dapat terjadi karena pengaruh lalu lintas serta pengaruh buruk dari lingkungan dan iklim (cuaca, air, dan temperatur).
Faktor yang mempengaruhi durabilitas adalah:
- Film aspal atau selimut aspal, lapis aspal yang berdurabilitas tinggi dapat dihasilkan oleh film aspal yang tinggi, tetapi memungkinkan terjadi bleeding yang bertambah tinggi.
- Void In Mix (VIM) kecil sehingga lapis kedap air dan udara tidak masuk ke dalam campuran sehingga mencegah terjadinya oksidasi yang membuat aspal menjadi rapuh.
- Void in Material (VMA) besar, sehingga film aspal dapat dibuat tebal. Jika VMA dan VIM kecil serta kadar aspal tinggi kemungkinan terjadi bleeding besar. Untuk mencapai VMA yang besar ini dipergunakan agregat bergradasi senjang.
d. Skid Resistance (kekesatan)
commit to user
dengan koefisien gesek antara permukaan jalan dan ban kendaraan. Untuk mendapatkan ketahanan geser yang tinggi dapat dilakukan dengan cara : - Penggunaan kadar aspal yang tepat sehingga tidak terjadi bleeding. - Penggunaan agregat dengan permukaan kasar.
- Penggunaan agregat yang cukup. - Penggunaan agregat berbentuk kubikal. e. Fleksibelitas
Fleksibilitas pada lapis perkerasan adalah kemampuan lapisan untuk dapat mengikuti deformasi yang terjadi akibat beban lalu lintas yang berulang tanpa timbulnya retak dan perubahan volume.
f. Porositas
Porositas adalah prosentase pori atau rongga udara yang terdapat dalam suatu campuran. Porositas dipengaruhi oleh densitas dan specific gravity campuran. Densitas menunjukkan besarnya kepadatan pada campuran. Densitas diperoleh dari rumus sebagai berikut:
)
(Ws Ww
Wdry D
………...………...…………...……..………(Rumus 2.4)
Dimana:
D = Densitas/berat isi
Wdry = Berat kering/berat di udara (gr)
Ws = Berat SSD (gr)
Ww = Berat di dalam air (gr)
Specific Gravity Campuran adalah perbandingan persen berat tiap komponen pada campuran dan specific gravity tiap komponen. Besarnya Specific Gravity
commit to user
SGmix = Specific Gravity Campuran (gr/cm³) %W = % berat tiap komponen pada campuran SG = Specific Gravity tiap komponen (gr/cm³)
(ca = course aggregate, fa = fine aggregate, f = filler, b = bitumen, cr = crumb rubber)
Dari nilai densitas dan specific gravity campuran dapat dihitung besarnya porositas dengan rumus 2.6.
2.2.6. Pengujian Lapis Tipis Campuran Aspal Panas
Pengujian dalam penelitian ini dilakukan pengujian yang meliputi pengujian nilai
Marshall.
2.2.6.1. Pengujian Marshall
commit to user
2.2.6.2. Tujuan Pengujian Marshall
Pemeriksaan campuran aspal dengan alat marshall dimaksudkan untuk menentukan ketahanan (stabilitas) terhadap kelelahan plastis pada campuran bitumen. Nilai stabilitas adalah jumlah muatan yang dibutuhkan untuk menghancurkan campuran bitumen (kemampuan ketahanan untuk menerima beban sampai kelelahan plastis) yang dinyatakan dalam kg atau pound.
