KARAKTERISTIK DRAINDOWN CAMPURAN STONE MATRIX ASPHALT (SMA) YANG MENGGUNAKAN FILLER ABU-BATU DAN SEMEN

(1)

570

KARAKTERISTIK DRAINDOWN CAMPURAN STONE MATRIX ASPHALT (SMA) YANG MENGGUNAKAN FILLER

ABU-BATU DAN SEMEN

Anas Tahir Fakultas Teknik Universitas Tadulako Kampus Bumi Tadulako Tando

anastf@yahoo.com

Mashuri Fakultas Teknik Universitas Tadulako Kampus Bumi Tadulako mashuri_70mt@yahoo.co.id

Syamsul Arifin Fakultas Teknik Universitas Tadulako Kampus Bumi Tadulako

syam_arfn@yahoo.com

Abstract

One of the problems in the mixed Stone Matrix Asphalt (SMA) is the excessive draindown due to the use of asphalt and more coarse aggregates. The purpose of this study is to determine the effect of the use of filler material of stone-dust and cement to the drain-down nature of the SMA mix. This research uses marshall test method and drain-down test to know the characteristic and the drain- down nature of the SMA mixture. The results showed that the use of stone dust and cement filler on Stone Matrix Asphalt mixture can influence the draindown characteristics. The higher the cement content in the mixture the higher the drain-down value of the SMA mixture. The resulting draindown values for each cement filler content was 0.136%, 0.236%, 0.784%, 1.455%, 1.066%, and 1.697%, respectively. The results of this study also found that the max filler content of cement in the Stone Matrix Asphalt mixture where the draindown value is still the range the maximum specification 20%.

Keywords: Stone Matrix Asphalt, Drain down, Stone ash, Cement, Marshall Test

Abstrak

Salah satu sifat Stone Matrix Asphalt (SMA) adalah pemakaian kadar aspal dan agregat kasar yang lebih banyak., sehingga dapat menyebabkan drain down yang berlebihan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penggunaan bahan filler abu-batu dan semen terhadap sifat drain-down campuran SMA. Penelitian ini menggunakan metode pengujian marshall dan uji drain-down untuk mengetahui karakteristik serta sifat drain-down campuran SMA. Hasil penelitian didapatkan bahwa penggunakan filler abu-batu dengan filler semen pada campuran Stone Matrix Asphalt (SMA) dapat mempengaruhi karakteristik darain-downnya. Semakin besar kadar semen dalam campuran semakin tinggi pula nilai drain-down campuran SMA. Nilai drain-down yang dihasilkan untuk setiap kadar filler semen berturut-turut adalah 0,136%, 0,236%, 0,784%, 1,455%, 1,066%, dan 1,697%. Hasil penelitian ini juga mendapatkan bahwa kadar maks filler semen dalam campuran Stone Matrix Asphalt (SMA) dimana nilai drain-down masih memenuhi spesifikasi adalah maksimum 20%.

Kata Kunci: Stone Matrix Asphalt, Draindown,Abu batu, Semen, Alat Uji Marshall

PENDAHULUAN

Salah satu jenis teknologi perkerasan yang didesain untuk mendapatkan stabilitas dan durabilitas yang tinggi adalah jenis perkerasan Stone Matrix Asphalt (SMA).

Stone matrix asphalt (SMA) merupakan campuran beraspal bergradasi terbuka (open graded) yang mengandung sebagian besar agregat kasar, dan bentuk kerangka yang efisien untuk penyebaran beban.

(2)

Prosiding Simposium Forum Studi Transportasi antar Perguruan Tinggi ke-21 Universitas Brawijaya, Malang, 19 – 20 Oktober 2018

571

Stone Matrix Asphalt tersusun atas agregat kasar dengan kadar tinggi, ± 75 %, Mastic Asphalt (campuran agregat halus, filler dan aspal dengan kadar relative tinggi) ditambah dengan zat aditive serat selulosa. Agregat dari SMA mempunyai gradasi terbuka, sehingga dapat memiliki ketebalan lapisan film aspal yang tinggi, hal ini menimbulkan pengaruh positif dan negatif. Pengaruh positifnya adalah karena tebal film aspal yang tinggi akan tahan terhadap sinar ultraviolet dan oksidasi, sehingga akan meningkatkan durabilitas dari lapisan perkerasan jalan, sedangkan pengaruh negatifnya adalah bahwa lapisan aspal ini kurang tahan terhadap temperature tinggi, karena pada kondisi lapisan film aspal yang tinggi cenderung terjadi bleeding atau keluarnya aspal ke permukaan. Pengaruh negatif yang lain campuran Stone Matriks Aspal (SMA) adalah sifat draindown akibat pemakaian aspal yang relatif tinggi (berlebihan).

Dalam penilitian ini dicoba memodifikasi penggunaan filler dalam campuran dengan memvariasikan pengantian semen untuk melihat pengaruhnya terhadap karakteristik draindown campuran Stone Matriks Asphalt (SMA). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh Semen sebagai filler pada nilai karakteristik Drain-down campuran Stone Matrix Asphalt (SMA).

TINJAUAN PUSTAKA Stone Matrix Asphalt (SMA)

Stone Matrix Asphalt (SMA) adalah salah satu jenis aspal beton campuran panas dengan material agregat kasar, agregat halus, filler dan aspal yang membentuk mortar atau spesi dengan aspal sebagai bahan pengikat yang dicampur dalam keadaan panas. Penggunaan dan pengembangan SMA pertama kali dilakukan di Eropa lebih dari 20 tahun yang lalu. Campuran ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan akan suatu lapisan permukaan (wearing course) yang mampu memberikan ketahanan maksimal terhadap alur (rutting) dan abrasi dari lalu lintas berat. SMA digunakan sebagai lapis permukaan atau sebagai overlay terhadap suatu lapisan lama yang di-treatment. Stone matrix asphalt (SMA) memiliki kandungan agregat kasar tinggi yang terkunci (interlocks) untuk membentuk kerangka batu yang tahan deformasi permanen. Komposisi SMA khas terdiri dari 70 – 80 % agregat kasar ,8-12 % filler, 6,0-7,0 % pengikat, dan serat 0,3 %. Roberts et al.

(1996) menyatakan penggunaan agregat kasar dengan jumlah fraksi yang tinggi

(3)

572

mengakibatkan agregat saling mengunci (interlocking) sehingga menghasilkan campuran aspal yang tahan terhadap rutting.

Material Penyusun Stone Matrix Asphalt (SMA)

Roberts et al. (1996) menyatakan Stone Matrix Asphalt (SMA) terdiri dari beberapa material yang bercampur menjadi satu. Oleh karena itu, material penyusun SMA adalah material yang berkualitas baik atau merupakan hasil produksi Stone Crusher.

Adapun material penyusun dari Stone Matrix Asphalt (SMA) adalah : 1. ASPAL

Pada campuran Stone Matrix Asphalt (SMA), aspal berfungsi sebagai bahan pengikat yang mengikat agregat satu dengan agregat yang lain, sehingga agregat satu dengan yang lain dapat saling mengunci (tidak dapat terpisah).

2. AGREGAT

Agregat merupakan material yang memiliki porsi paling besar yang digunakan dalam campuran Stone Matrix Asphalt (SMA). Kandungan agregat pada campuran Stone Matrix Asphalt (SMA) terdiri dari agregat kasar (75 - 80 %) dan agregat halus

± 14 % dari komposisi total campuran.

3. BAHAN PENGISI (FILLER)

Bahan pengisi (filler) digunakan dalam campuran Stone Matrix Asphalt (SMA) dengan tujuan untuk mengisi rongga-rongga udara yang terdapat dalam campuran beton aspal. Kandungan filler pada campuran Stone Matrix Asphalt (SMA) ± 10 % dari komposisi campuran.

4. BAHAN TAMBAH (SERAT)

Kandungan aspal yang tinggi memerlukan suatu stabilitas dengan bahan tambah.

Bahan tambah yang biasanya digunakan dalam campuran Stone Matriks Asphalt (SMA) umumnya menggunakan serat selulosa sintesis. Bahan tambah tersebut berfungsi untuk menstabilkan aspal serta meningkatkan durabilitas campuran beton aspal.

Gradasi Campuran Stone Matrix Asphalt (SMA)

(4)

573

Stone Matrix Asphalt (SMA) adalah campuran beton aspal yang bergradasi terbuka.

Gradasi terbuka (open graded) adalah gradasi agregat dimana ukuran agregat yang ada tidak menerus atau ada fraksi agregat yang tidak ada, dan jika ada jumlahnya sedikit sekali, dan termasuk salah satu campuran beton aspal bergradasi senjang.

Tabel 1. Gradasi Agregat Gabungan Campuran Stone Matrix Asphalt (SMA)

Ukuran Ayakan % Berat yang lolos

ASTM (mm) SMA Kasar (Tebal rancangan min. 5,0 cm)

1”

¾”

½”

3/8”

No. 4 No. 8 No. 200

25 19 12,5 9,5 4,75 2,36 0,075

100 90 – 100 50 – 88 25 – 60 20 – 28 16 – 24 8 - 11

Sumber : SNI 8129 : 2015, Spesifikasi Stone Matrix Asphalt (SMA)

Tabel 2 Persyaratan Campuran Stone Matrix Asphalt (SMA)

Sifat – sifat campuran Persyaratan

SMA SMA Mod

Kadar Aspal 6,0 – 7,0

Jumlah tumbukan per bidang 50

Rongga dalam campuran (VIM), % Min 4,0

Maks 5,0

Rongga dalam agregat (VMA), % Min 17

Rasio VCAMIX/VCADRC(1) <1

Draindown pada temperatur produksi, % berat dalam

campuran (waktu 1 jam)⁽²⁾ Maks 0,3

Stabilitas Marshall, kg Min 600 750

Pelelehan, mm Min 2

Maks 5,0

Tensile Strength Ratio (TSR) pada VIM 6% ± 1%⁽³⁾, % Min 17

Stabilitas dinamis, lintasan/mm Min 2500 3000

Sumber : SNI 8129 : 2015, Spesifikasi Stone Matrix Asphalt (SMA)

(5)

574 Draindown

National Asphalt Pavement Association (NAPA), (1999) menyatakan draindown adalah kondisi dimana agregat dan aspal memisahkan diri dari sampel secara keseluruhan dan mengalir ke bawah dari campuran tersebut (pengaliran aspal). Uji draindown lebih signifikan untuk campuran SMA yang padat dan dinilai konvensional. Uji draindown ini digunakan untuk menentukan jumlah draindown campuran aspal yang sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.

Uji Draindown

Tes yang dikembangkan oleh AASHTO T305 merupakan antisipasi dari kondisi yang mungkin terjadi saat proses produksi, penyimpanan, pengangkutan dan penghamparan campuran. Uji draindown dilakukan pada campuran dengan kadar aspal optimum untuk memastikan bahwa pengaliran aspal yang terjadi dari campuran SMA sesuai dengan spesifikasi yang ada. Spesifikasi draindown untuk campuran Stone Matriks Aspal (SMA) adalah < 0,3% dari berat campuran (AASTHO T305).

Gambar 1. Draindown Characteristics Drainage =  100

A B

C (1)

Keterangan :

A = Berat total sampel (gram)

B = Berat awal wadah sebelum digunakan (gram), C = Berat wadah setelah pengujian (gram)

(6)

575 Gambar 2 Alat Draindow

(7)

576 METODE PENELITIAN

Bagan Alir Penelitian

Agar penelitian ini terarah dan sistematis, maka dibuatkan bagan alir penelitian seperti pada gambar 3.

Gambar 3 Bagan Alir Penelitian

(8)

577

Uji Statistik

Untuk mengatuhi pengaruh filler semen dan abu batu terhadap sifat drain down digunakan pegujian statistik ANOVA.

Penentuan Komposisi Agregat dalam Campuran

Penentuan komposisi agregat, digunakan metode by sieve (dilakukan penimbangan berdasarkan ukuran saringan. Metode penentuan proporsi agregat tidak dikelompokkan menurutfraksi agregat (agregat kasar, agregat halus dan filler) seperti pada metode by portion, melainkan ditentukan melalui penimbangan berdasarkan komposisi untuk masing-masing ukuran saringan.Penentuan komposisi agregat dengan metode gradasi by sieve, dapat dilihat pada tabel 4 sebagai berikut

Tabel 3. Penentuan Komposisi Agregat pada Campuran SMA

Saringan No.

Spek Gradasi

% Lolos % Tertahan Komulatif

% Tertahan

Berat Tertaha

n (gram) Min Maks

1'' 100 100 100,00 0,00 0,00 0

¾” 90 100 95,00 5,00 5,00 60

½” 50 88 69,00 31,00 26,00 312

⅜” 25 60 42,50 57,50 26,50 318

#4 20 28 24,00 76,00 18,00 222

#8 16 24 20,00 80,00 4,00 48

200 8 11 9,50 90,50 10,50 126

PAN 0,00 100,00 9,50 114

TOTAL 100,0 1200

(9)

578

Gambar 4 Gradasi Gabungan Campuran Stone Matrix Asphalt (SMA)

Sumber: Hasil Analisis 2017

Cara menentukan komposisi variasi filler semen dan abu batu : Contoh :

Semen : Abu Batu = 20% : 80%

Semen = (20/100) x 114 = 22,8gram Koreksi Terhadap Berat Jenis Semen :

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆𝑒𝑚𝑒𝑛

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐽𝑒𝑛𝑖𝑠 𝑆𝑒𝑚𝑒𝑛= 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆𝑒𝑚𝑒𝑛 𝑇𝑒𝑟𝑘𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐽𝑒𝑛𝑖𝑠 𝐴𝑏𝑢 − 𝑏𝑎𝑡𝑢

22,8

3,12= 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆𝑒𝑚𝑒𝑛 𝑇𝑒𝑟𝑘𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖 2,669

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆𝑒𝑚𝑒𝑛 𝑇𝑒𝑟𝑘𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖 = 22,8 𝑥 2,669

3,12 = 19,5 𝑔𝑟𝑎𝑚 Abu Batu 80%

Abu Batu = ( 114 * (80/100)) = 91,2 gram

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0.01 0.1 1 10 100

% Lolos

Ukuran Butiran (mm) GRAFIK GRADASI

Batas atas Batas bawah

(10)

579

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Pengujian Draindown pada Campuran Stone Matrix Asphalt (SMA) Pengujian Draindown atau Asphalt Flow Down (AFD) merupakan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui jumlah pengaliran aspal dan filler yang terjadi saat kondisi suhu pencampuran pada campuran yang belum dipadatkan.

Tabel 4. Hasil Pengujian Draindown Variasi

Semen (%)

Draindown (%)

Kadar Aspal (%)

5,5 6,0 6,5 7,0 7,5

0 0,024 0,080 0,114 0,210 0,399

20 0,022 0,093 0,215 0,610 0,965

40 0,032 0,136 0,256 0,842 1,462

60 0,027 0,206 0,363 1,116 2,461

80 0,092 0,174 0,305 1,261 2,232

100 0,099 0,154 1,089 1,605 2,447

Sumber : Hasil Pengujian 2017

Hubungan perubahan nilai draindown pada variasi kadar aspal dan kadar semen ditunjukkan dengan analisis faktorial dua faktor berikut ini :

Tabel 5. Hasil Analisis Faktorial Dua Faktor

Sumber Varians Jumlah Kuadrat

Derajat Kebebasan

Rerata Jumlah

Kuadrat F Hitung F Tabel

Kadar Aspal 32,27828 4 8,06957 55,20014 2,525215

Kadar Semen 8,418768 5 1,683754 11,51777 2,36827

Interaction 8,280434 20 0,414022 2,832128 1,747984

Within 8,771249 60 0,146187

Total 57,74873 89

Dari hasil Analisis Eksperimen Faktorial ANOVA Dua Faktor dengan replikasi didapatkan hubungan pada tingkat kepercayaan 95% dengan α = 5%, seperti tabel 7.

a. Pengaruh Kadar Aspal : Fhitung > Ftabel, berarti kadar Aspal mempunyai dampak yang signifikan terhadap Draindown.

(11)

580

b. Pengaruh Kadar Semen : Fhitung > Ftabel, berarti kadar Semen mempunyai dampak yang signifikan terhadap Draindown.

c. Pengaruh interaksi Kadar Aspal dengan kadar Semen , dimana Fhitung > Ftabel, berarti mempunyai dampak yang signifikan terhadap Draindow.

Di bawah ini merupakan grafik hubungan nilai draindown dengan beberapa kadar semen sebagai berikut :

Gambar 5. Grafik Hubungan Kadar Semen Dengan Drain-down Pada Kadar Aspal 5,5 %

y = 0.018e^0.016x R² = 0.7676

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

0 20 40 60 80 100 120

Drain-down (%)

Kadar Semen (%) Kadar Abu-Batu (%)

Batas Maksimum 100 80 60 40 20 0

y = 0.0895e^0.008x R² = 0.6594 0

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

0 50 100 150

Drain-down (%)

Kadar Semen (%) Kadar Abu-Batu(%)

Batas Maksimum

(12)

581

Gambar 7 Grafik Hubungan Kadar Semen Dengan Drain-down Pada Kadar Aspal 6,5 %

Pada gambar 5 hingga gambar 9, terlihat bahwa pada kadar aspal 5,5% - 6%, nilai draindown masih memenuhi spesifikasi. Akan tetapi pada kadar aspal 6,5%, yang memenuhi spesifikasi hanya pada kadar semen 20%, dan 40%. Pada kadar aspal

y = 0.122e^0.0181x R² = 0.8292

0 0.3 0.6 0.9 1.2

0 20 40 60 80 100 120

Drain-down (%)

Batas Maksimum

y = 0.3206e^0.018x R² = 0.8544

0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1

0 20 40 60 80 100 120

Drain-down (%)

Batas Maksimum

y = 0.5902e^0.0173x R² = 0.8165

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

0 20 40 60 80 100 120

Drain-down (%)

Batas Maksimum

(13)

582

7% - 7,5%, nilai draindown tidak ada yang memenuhi spesifikasi yaitu lebih besar dari 0,3%.

Hasil kondisi kadar aspal optimum

Hasil pengujian pada kondisi kadar aspal optimum untuk variasi kadar semen 0%, 20%, 40%, 60%, 80% dan 100%, diperoleh bahwa hanya kadar semen 0% daan 20% yang memiliki nilai kadar aspal optimum. Oleh karena itu pengujian berikutnya hanya dilakukan pada kedua kadar aspal tersebut yaitu kadar seemen 0%

dan 20%. Hasil pengujian kadar aspal optimum dapat dilihat pada tabel 6

Tabel 6. Rekapitulasi Hasil Pengujian Kondisi Kadar Aspal Optimum (KAO) dengan Penambahan Kadar Semen 0% dan 20%.

Krakteristik Campuran Variasi Semen (%) Nilai Spek.

Kepadatan (gr/cm³) 0% 2,334

20% 2,329 -

VIM (%) 0% 4,410

4 – 5

20% 4,964

VMA (%) 0% 17,680

Min. 17

20% 17,265

VFB (%) 0% 75,674

20% 71,282 -

Stabilitas (kg) 0% 826,245

Min. 600

20% 625,308

Flow (mm) 0% 4,330

2 - 4,5

20% 4,337

MQ (kg/mm) 0% 191,532

-

20% 144,159

Draindown (%) 0% 0,150

0,3

20% 0,160

Pada tabel 6 terlihat bahwa hasil pengujian pada kadar aspal optimum untuk kadar semen 0% dan 20% memenuhi spesifikasi. Nilai stabilitas cenderung menurun dengan bertambahnya kadar semen dari 826,245 pada kadar semen 0% kg menjadi 625,308 kg pada kadar 20%. Sehingga kalau ditambah persentase kadar semen,

(14)

583

maka nilai stabilitas tidak akan memenuhi spesfikasi. Stabilitas mengalami penuruna sebesar 24,32%. Nilai Marshall Quotient (MQ) yang mengindikasikan fleksibilitas campuran juga mengalami penurunan dari 191,532 kg/mm turun menjadi 144,159 kg/mm atau berkurang sebesar 24,73%. Nilai draindown mengalami kenaikan dari 0,15 5 menjadi 0,16%.

KESIMPULAN DAN SARAN

Hasil pengujian untuk berbagai kadar semen dan kadar aspal menunjukan bahwa semakin besar kadar semen yang digunakan, nilai draindown juga semakin besar, begitupun juga semakin banyak kadar aspal yang digunakan untuk kadar semen yang tetap, nilai draindown juga semakin besar.

Kadar semen yang memenuhi spesifikasi campuran pada kondisi kadar aspal optimum hanya kadar semen 20%.

Nilai draindown cenderung naik dengan bertambahnya penggunaan kadar semen.

Pada kadar semen 0% nilai draindown 0,15%, naik menjadi 0,16% pada kadar semen 20%.

Nilai stabilitas campuran mengalami penurunan sebesar 24,32% dan fleksibilitas sebesar 24,73%.

DAFTAR PUSTAKA

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO).

(2000). Determination of Draindown Characteristics in Uncompacted Asphalt Mixtures. AASHTO T-305. Washington DC.

AASHTO R 46., 2008, Standard Practice for Designing Stone Matrix Asphalt (SMA).

National Asphalt Pavement Association (NAPA). (1999). “Designing and Constructing SMA Mixtures : State-of-the-Practice”, QIP 122.

Robert, F. L., Kandal, P. S dan Brown, E. R. (1996). “Hot Mix Asphalt Materials Mixture Design and Construction”. NAPA Research and Education Foundation. Lanham, Maryland.

(15)

584

Rohmad dan Supriyanto, (2015), “Perngantar Statika”, Kalimedia, Jogyakarta Standar Nasional Indonesia (SNI). (2015). Spesifikasi Stone Matrix Asphalt

(SMA). SNI 8129-2015, Jakarta.

Sukirman, S. (2012). Beton Aspal Campuran Panas. Edisi Kedua. Jakarta.