0
PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK KAYU JATI TERHADAP
KARAKTERISTIK MARSHALL DENGAN CAMPURAN ASPAL
PORUS
NASKAH PUBLIKASI
TEKNIK SIPIL
Ditujukan untuk memenuhi persyaratan
memperoleh gelar Sarjana Teknik
AVISTA CANDRA DEWI SUHERMAN
125060102111003
RISTRADIANTI DWI ASTIPUTRI
125060107111009
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
MALANG
2016
1
PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK KAYU JATI TERHADAP KARAKTERISTIK MARSHALL PADA CAMPURAN ASPAL PORUS
Avista Candra Dewi S, Ristradianti Dwi A, Hendi Bowoputro, Ludfi Djakfar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
Jl. MT. Haryono 167 Malang, 65145, Jawa Timur – Indonesia ABSTRAK
Aspal merupakan material yang digunakan pada pekerjaan perkerasan lentur jalan.Genangan air yang sering terjadi terutama setelah hujan bisa menjadi masalah terhadap ketahanan aspal. Salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk mencegah permasalahan ini adalah penggunaan aspal porus untuk digunakan dalam pekerjaan perkerasan jalan. Aspal porus adalah campuran yang memiliki gradasi agregat kasar lebih banyak dibandingkan dengan agregat halus. Penelitian ini membahas mengenai pengaruh penambahan serbuk kayu jati terhadap nilai Marshall yang ada pada campuran aspal porus. Penggunaan serbuk kayu jati ini juga dapat mengurangi jumlah limbah serbuk kayu yang ada. Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah variasi kadar serbuk kayu jati dan variasi suhu perendaman. Variasi kadar serbuk kayu jati sebesar 4%, 5% dan 6% sedangkan variasi suhu perendaman 45ºC, 60ºC dan75ºC. Jumlah benda uji untuk mencari KAO yang dibuat sebanyak 9 buah benda uji. Benda uji campuran KAO dengan variasi kadar kayu dan suhu perendaman sebanyak 27 buah benda uji. Benda uji Marshall Immersion sebanyak 9 buah benda uji. Penelitian ini menggunakan metode analisis ANOVA Dua Arah. Hasil uji statistik menunjukan bahwa tidak ada pengaruh dari penambahan serbuk kayu jati terhadap nilai Marshall pada campuran aspal porus.
Kata kunci: Aspal Porus, Standar Gradasi British, Karakteristik Marshall, Permeabilitas, Serbuk Kayu Jati,
Suhu Waterbath
ABSTRACT
Asphalt is a material that used in flexible pavement working. Stagnant water is often the case, especially after the rain can be a problem against the resistance of bitumen. One of the alternatives that can be used to prevent this problem is the use of porous asphalt to be used in road pavement work. Porous asphalt is a mixture that has more coarse aggregate the fine aggregate. This study discusses the effect of adding teak sawdust to Marshall values in porous asphalt mixture. The use of teak sawdust can also reduce the amount of waste sawdust. Variations that be done in this research is the content variation of teak sawdust and soaking temperature variation. Teak sawdust content variations are 4%, 5% and 6% and soaking temperature variations are 45ºC, 60ºC and 75ºC. Number of test specimens to look for OBC made as many as 9 specimens. The number of OBC specimen mix objects with contect variations of teak sawdust and soaking temperature are 27 specimens. Marshall Immersion test object as much as 9 specimens. This study uses two-way ANOVA analysis. Statistical test results showed there was no effect of the addition of teak sawdust against Marshall on porous asphalt mixture.
Keywords: Asphalt Porous, Standart Gradient of British, Marshall Characteristics, Permeability, Teak
2
PENDAHULUAN
Salah satu permasalahan yang timbul dari perkerasaan aspal pada umumnya adalah terjadinya aquaplanning yang dapat menyebabkan jalan menjadi licin. Ketika curah hujan tinggi dan jalan raya tidak didukung dengan sistem drainase yang baik, maka jalan rayabisa tergenang air bahkan terjadi banjir. Aspal Porus memiliki gradasi seragam dengan agregat halus yang rendah sehingga terdapat rongga-rongga pada campuran aspal. Rongga-rongga inilah yang dapat membuat permukaan jalan lebih kasar sehingga jalan tidak akan menjadilicin terutama ketika terjadi musim hujan. Aspal porus memiliki sifat drainase ganda, yaitu air akan mengalir melalui permukaan aspal dan lapisan pori campuran aspal tersebut. Air akan lebih leluasa masuk ke dalam pori-pori lapisan permukaan jalan raya sehingga tidak menimbulkan genangan yang dapat membuat jalan raya menjadi licin. Sehingga, ketika perkerasan jalan menggunakan aspal porus, genangan air akibat hujan akan segera mengalir baik secara horisontal maupun vertikal melalui pori-pori aspal. Dalam upaya meningkatan stabilitas kinerja perkerasan jalan, maka diperlukan adanya material tambahan yang akan digunakan dalam pencampuran aspal porus. Pada penelitian ini, penggunaan material serbuk kayu jati akan ditambahkan. Penelitian ini akan membandingkan antara aspal porus dan aspal porus dengan serbuk kayu jati.
TINJAUAN PUSTAKA Agregat
Agregat adalah material yang bersifat keras dan unorganik terdiri dari pasir, gravel, batu pecah dan material lain dari bahan mineral alami atau buatan. Material agregat yang digunakan untuk konstruksi perkerasan jalan berfungsi untuk menahan beban lalu lintas. Agar dapat digunakan sebagai campuran aspal, agregat harus lolos dari berbagai uji yang telah ditentukan. Banyaknya agregat dalam campuran aspal pada umumnya berkisar antara 90% hingga 95% terhadap total berat campuran atau 70% hingga 85% terhadap volume campuran aspal (Wahyudi, 2010).
Jenis-jenis agregat dibedakan menjadi tiga berdasarkan sumber dari cara mendapatkan agregat tersebut, diantaranya:
1. Agregat Alam (Natural Aggregates) Sesuai dengan namanya, agregat alam adalah agregat yang didapatkan dari alam.
Agregat alam yang biasa digunakan untuk campuran perkerasan jalan adalah pasir dan batu kerikil.
2. Agregat yang telah diproses
Agregat yang telah diproses didapatkan dari eksplorasi agregat alam yang kemudian dipecah dan disaring terlebih dahulu sebelum digunakan.
3. Agregat Buatan
Agregat buatan adalah agregat dari hasil proses kimia dan fisika sehingga membentuk mineral baru yang meyerupai agregat.
Ukuran butir agregat menurut AASHTO T27-88 atau SNI 03-1968-2002:
Tabel 1 Ukuran Butir Agregat
Ukuran Saringan Bukaan Ukuran Saringan Bukaan (inci) (mm) (inci) (mm) 4 100 3/8 9,5 3 1/2 90 no. 4 4,75 3 75 no. 8 2,36 2 1/2 63 no. 16 1,18 2 50 no.30 0,6 1 1/2 37,5 no.50 0,3 1 25 no.100 0,15 3/4 19 no.200 0,075 0,5 12,5 Aspal
Aspal sebagai pengikat (binder) adalah material alami yang berwarna hitam kecoklatan. Jika aspal dipanaskan pada suhu tertentu maka dapat menjadi cair sehingga dapat dicampurkan dengan agregat. Namun jika aspal didinginkan maka akan menjadi padat atau mengeras dan mengikat agregat pada tempatnya (bersifat Termopolis). Banyaknya aspal pada campuran perkerasan berkisar antara 4 hingga 10% dari berat campuran, atau 10 hingga 15% dari volume campuran.
Kayu Jati
Sifat-sifat kayu jati secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 2 berikut ini:
3 Tabel 2 Sifat-Sifat Kayu Jati
Aspal Porus
Campuran Aspal Porus merupakan campuran generasi baru dalam perkerasan lentur, yang memperbolehkan air meresap ke dalam lapisan atas (wearing course). Dengan meresapnya air maka bisa langsung meresap dan mengalirkannya ke dalam tanah dan menjadi air tanah.
Gradasi agregat aspal porus standart British dapat dilihat di bawah ini:
Tabel 3 Gradasi Agregat Standar British
Sumber: Takahasi, 1999
Gambar 1 Spesifikasi Gradasi Agregat Aspal Porus menggunakan Standar British
Pengujian Marshall
Rongga di antara mineral agregat (Void in the
Mineral Aggregat/VMA)
Rongga antar mineral agregat (VMA) adalah ruang rongga di antara partikel agregat pada suatu perkerasan, termasuk rongga udara dan volume aspal efektif (tidak termasuk volume aspal yang diserap agregat).
VMA dihitung berdasarkan berat jenis bulk (Gsb) agregat dan dapat dihitung pula terhadap berat campuran total atau terhadap berat agregat total.
1. Terhadap Berat Campuran Total (
) 2. Terhadap Berat Agregat Total
(
)
Rongga di dalam campuran (Void In The
Compacted Mixture/ VIM)
Rongga udara di dalam campuran (VIM) yang ada pada campuran perkerasan beraspal terdiri atas ruang udara diantara partikel agregat yang terselimuti oleh aspal.
(
)
Stabilitas
Nilai stabilitas diperoleh dari nilai yang ditunjukkan oleh jarum dial pada alat uji. Nilai yang ditunjukkan pada jarum dial perlu dikonversikan terhadap alat Marshall.
No. Sifat Satuan Nilai
1 Berat jenis Kg/cm3 0,62-0,75 (rata-rata 0,67)
2 Tegangan pada batas proporsi Kg/cm3 718
3 Tegangan pada batas patah Kg/cm3 1031
4 Modulus elastisitas Kg/cm3 127700
5 Tegangan tekan sejajar serat Kg/cm3 550
6 Tegangan geser arah radial Kg/cm3 80
7 Tegangan geser arah tangensial Kg/cm3 89
8 Kadar selulosa % 47,5 9 Kadar lignin % 29,9 10 Kadar pentose % 14,4 11 Kadar abu % 1,4 12 Kadar silica % 0,4 13 Serabut % 66,3
14 Kelarutan dalam alcohol bensena % 4,6
15 Kelarutan dalam air dingin % 1,2
16 Kelarutan dalam air panas % 11,1
17 Kelarutan dalam NaOH 1 % % 19,8
18 Kadar air saat titik jenuh serat % 28
19 Nilai kalor Cal/gram 5081
20 Kerapatan Cal/gram 0,44
Ukuran Ayakan
% Berat Yang Lolos
(mm) Batas Atas Batas Bawah
19,000 100 100 12,700 100 100 9,530 100 90 6,350 55 40 2,380 28 22 0,074 6 3 0 20 40 60 80 100 0,01 0,1 1 10 100 % K u m u la ti f Lo lo s Ukuran Ayakan (mm)
Spesifikasi Gradasi Standar British
4
Kelelehan (Flow)
Nilai flow diperoleh dari nilai yang ditunjukkan oleh jarum dial. Nilai yang ditunjukkan pada jarum dial tidak perlu dikonversikan terhadap alat Marshall karena satuannya nilainya sudah dalam millimeter (mm).
Hasil Bagi Marshall (MQ)
Marshall Quotient (MQ) merupakan hasil pembagian dari stabilitas dengan kelelehan.
METODE PENELITIAN Diagram Alir
Gambar 2 Diagram Alir Penelitian
Rancangan Benda Uji
Penelitian menggunakan metode dengan perlakuan tiga variasi kadar aspal dan tiga variasi kadar serbuk kayu jati. Untuk perulangan akan dilakukan sebanyak tiga kali. Dalam penelitian ini
akan dibuat benda uji dengan kadar aspal 4%, 5%, 6% dari berat agregat dan benda uji dengan kadar serbuk kayu jati 4%, 5% , 6% dari berat aspal dan variasi suhu perendaman Waterbath 45ºC, 60ºC dan 75ºC.
Estimasi Kadar Aspal
Perkiraan awal kadar aspal rancangan dapat diperoleh dari rumus yang ada pada Revisi SNI 03-1737-1989, yaitu:
( ) ( ) ( ) Dari hasil perhitungan tersebut didapatkan kadar aspal rencana sebesar 5,525% dari berat agregat, maka campuran direncanakan menggunakan variasi kadar aspal rencana 4%, 5%, 6% dari berat agregat.
Rancangan Gradasi Aspal Porus
Pada penelitian ini dipakai tiga kadar aspal sebesar 4%, 5%, 6% dari berat agregat. Gradasi agregat yang digunakan berdasarkan nilai tengah dari standar British, seperti pada Tabel 4 berikut: Tabel 4 Rancangan Gradasi Aspal Porus
Ukuran Ayakan (mm) Batas Atas (%) Batas Bawah (%) Ranca ngan (%) Berat Agregat (gr) 19,0 100 100 100 0 12,7 100 100 100 0 9,53 100 90 91 81 6,35 55 40 45 414 2,38 28 22 22 207 0,074 6 3 3 171 PAN 0 27 TOTAL 900 Rancangan Percobaan
Dalam penelitian ini digunakan tiga variasi kadar aspal, tiga variasi kadar serbuk kayu jati dan tiga variasi suhu perendaman.
Tabel 5 Rancangan Percobaan Benda Uji
Kadar Aspal 4% 5% 6% Suhu Waterbath (ºC) 60 3 benda uji 3 benda uji 3 benda uji
5 Tabel 6 Rancangan Percobaan Waterbath
Kadar Aspal Optimum + Serbuk Kayu Jati
4% 5% 6% Suhu Waterbath (ºC) 45 3 benda uji 3 benda uji 3 benda uji 60 3 benda uji 3 benda uji 3 benda uji 75 3 benda uji 3 benda uji 3 benda uji PEMBAHASAN
Hasil Pengujian Marshall untuk Mencari KAO
Pengujian ini dilakukan setelah pengujian permeabilitas dilakukan. Dalam pengujian dengan alat Marshall akan didapat data flow dan stabilitas yang kemudian dihitung sehingga didapatkan nilai-nilai dari karakteristik Marshall.
Tabel 7 Hasil Pengujian Marshall
Penentuan Kadar Aspal Optimum
Setelah didapatkan nilai VMA, VIM, Stabilitas,
Flow dan MQ kemudian nilai-nilai tersebut
diplotkan pada grafik.
Gambar 3 Grafik Hubungan Prosentase Aspal terhadap VIM
Gambar 4 Grafik Hubungan Prosentase Aspal terhadap Stabilitas
Gambar 5 Grafik Hubungan Prosentase Aspal terhadap Flow
Gambar 6 Grafik Hubungan Prosentase Aspal terhadap MQ
Dari hasil perpotongan antara garis regresi dengan batas ketentuan, kemudian diplotkan pada grafik pita sehingga bisa ditentukan KAO.
Gambar 7 Grafik Pita Campuran Aspal Porus
Hasil Karakteristik Marshall dengan Nilai KAO
Setelah didapatkan KAO dari grafik pita, nilai tersebut kemudian dimasukkan ke dalam perhitungan untuk megetahui nilai karakteristik memenuhi atau tidak dengan standar yang ada.
1 30,798 22,770 23,785 2 29,868 23,590 22,822 3 28,367 25,207 21,216 1 27,278 32,860 18,315 2 27,396 32,776 18,416 3 29,234 30,017 20,459 1 29,583 35,096 19,200 2 27,944 37,811 17,378 3 29,293 35,515 18,890
Kadar Aspal No. Sampel
4% 5% 6% VMA VFB VIM 396,39 1,25 317,112 705,73 1,28 551,354 816,06 1,60 510,040 748,06 2,50 299,224 630,53 1,44 437,870 673,86 4,34 155,268 673,86 2,10 0,028 657,07 2,86 0,026 670,86 4,92 0,028 MQ Nilai Stabilitas Nilai Flow
6 Tabel 8 Hasil Nilai Karakteristik Marshall dengan
KAO
Hasil Pengujian Marshall dengan Variasi Kadar Serbuk Kayu dan Suhu Waterbath
Setelah ditentukan nilai KAO, maka dibuat benda uji berikutnya yang merupakan campuran antara KAO dengan variasi kadar serbuk kayu jati dan benda uji akan direndam pada variasi suhu
waterbath yang sudah ditentukan dan kemudian
dilakukan pengujian Marshall.
Tabel 9 Hasil Pengujian Marshall Stabilitas
Tabel 10 Hasil Pengujian Marshall Flow
Tabel 11 Hasil Pengujian Marshall VIM
Tabel 12 Hasil Pengujian Marshall MQ
Penentuan Kadar Serbuk Kayu Jati Optimum Berdasarkan Variasi kadar Serbuk Kayu Jati dan Variasi Suhu Waterbath
Setelah dilakukan pengujian Marshall, ditentukan kadar aspal optimum untuk masing-masing suhu
waterbath.
Tabel 13 Rekap Hasil Karakteristik Marshall
Analisis Statistik Pengaruh Penambahan Serbuk Kayu Jati dan Variasi Suhu Waterbath terhadap Karakteristik Marshall dengan ANOVA Dua Arah
Hipotesis
H0 : Tidak terdapat pengaruh dari perlakuan H1 : Terdapat pengaruh dari perlakuan
Kriteria Pengujian
H0 diterima jika nilai Sig > α (0,05) H1 diterima jika nilai Sig < α (0,05)
Tabel 14 Tabel ANOVA pada VIM Berdasarkan Respon Variabel Karakteristik Persyaratan Bristish KAO=5,26% Keterangan VIM 18% - 25% 18,585 Memenuhi Stabilitas >500 kg 703,978 Memenuhi Flow 2 - 6 mm 2,98 Memenuhi MQ <400 kg/mm 276,291 Memenuhi KAO + % Serbuk Kayu Jati Suhu Waterbath 45°C 60°C 75°C 4% 992,879 497,665 494,750 780,628 714,639 513,746 794,087 821,390 472,091 5% 956,044 734,458 600,265 1069,147 897,728 566,759 1036,837 810,840 589,134 6% 972,151 788,862 409,641 1176,025 589,866 458,935 1173,851 791,973 409,604 KAO + % Serbuk Kayu Jati Suhu Waterbath 45°C 60°C 75°C 4% 2,1 3,2 3,6 3,2 3,8 3,2 3,5 3,5 3,5 5% 2,2 4,1 3,5 2,4 3,6 2,9 3,1 3,1 3,2 6% 2,8 3,7 4,2 2,1 4,1 3,8 1,8 3,4 3,7 KAO + % Serbuk Kayu Jati Suhu Waterbath 45°C 60°C 75°C 4% 16,344 42,066 42,066 17,068 18,199 18,199 18,849 19,972 19,972 5% 17,747 19,118 19,118 16,658 16,473 16,473 18,346 16,504 16,504 6% 17,983 15,416 15,416 17,108 17,243 17,243 17,394 19,639 19,639 KAO + % Serbuk Kayu Jati Suhu Waterbath 45°C 60°C 75°C 4% 472,799 155,520 137,431 243,946 188,063 160,546 226,882 234,683 134,883 5% 434,566 179,136 171,504 445,478 249,369 195,434 334,464 261,561 184,104 6% 347,197 213,206 97,534 560,012 143,870 120,772 652,139 232,933 110,704 Karakteristik Suhu Waterbath 45°C 60°C 75°C
Kadar Serbuk Kayu Optimum
5% 5% 6%
VIM - 20,989 18,4
Stabilitas 940,551 772,625 529,024
Flow 2,763 3,545 3,471
7 Tabel 15 Tabel ANOVA pada Stabilitas
Berdasarkan Respon Variabel
Tabel 16 Tabel ANOVA pada Flow Berdasarkan Respon Variabel
Tabel 17 Tabel ANOVA pada MQ Berdasarkan Respon Variabel
Marshall Immersion
Pengujian Marshall Immersion hampir sama dengan pengujian Marshall biasanya, hanya saja untuk perendamannya dilakukan selama 24 jam.
Gambar 8 Grafik hubungan VIM dan Kadar Serbuk Kayu Jati untuk Immersion
Gambar 9 Grafik hubungan Stabilitas dan Kadar Serbuk Kayu Jati untuk Immersion
Gambar 10 Grafik hubungan Flow dan Kadar Serbuk Kayu Jati untuk Immersion
Gambar 11 Grafik hubungan MQ dan Kadar Serbuk Kayu Jati untuk Immersion
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan:
1. Variasi penambahan kadar serbuk kayu pada aspal porus dengan standar British tidak mempengaruhi nilai Marshall VIM, stabilitas, flow, dan MQ.
2. Tidak didapatkan kadar serbuk kayu optimum pada suhu 45°C karena pada suhu ini tidak semua nilai karakteristik Marshall memenuhi, sedangkan kadar serbuk kayu jati optimum suhu 60°C adalah 4,488%, dan suhu 75°C adalah 5,55%,
3. Variasi penambahan suhu waterbath pada kadar serbuk kayu jati pada aspal porus dengan standar British tidak
8 mempengaruhi nilai Marshall VIM, stabilitas, flow, dan MQ.
Saran
1. Tidak perlu dilakukan penelitian lebih lanjut karena serbuk kayu jati tidak berpengaruh dengan karakteristik Marshall pada campuran aspal porus. 2. Perlu dilakukan pengujian di lapangan
untuk mendapatkan hasil yang realistis. 3. Pada penelitian selanjutnya perlu dicari
nilai kadar aspal optimum (KAO) ketika aspal sudah dicampur dengan serbuk kayu jati. Karena pada penelitian ini KAO didapat sebelum aspal dicampur dengan serbuk kayu jati.
4. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai reaksi kimia yang terjadi antara campuran aspal dengan penambahan serbuk kayu jati.
5. Pada penelitian ini tidak mencari ikatan kimia, sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mencari bagaimana pengaruh ikatan kimia serbuk kayu jati dengan aspal.
6. Perlu penelitian lebih lanjut dengan penggunaan material atau penambahan additive lain yang dapat meningkatkan stabilitas.
7. Perlu pemeriksaan alat yang digunakan agar benda uji yang dihasilkan lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1976. “Manual Pemeriksaan Bahan”. Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum Bina Marga.
Australian Asphalt Pavement Association. 2004.
National Asphalt Specification.
Basuki, Rachmad dan Machsus. 2007. Penambahan Gilsonite Resin pada Aspal Prima 55 untuk meningkatkan Kualitas Perkerasan Hotmix. Jurnal Aplikasi. 3, (1), 16 – 27. Bina Marga. 2006. Spesifikasi Umum Campuran
Berbutir Panas.
Bruce. K.F. 2005. Porous Pavement. CRC PRESS. United States of America
Febriani, D dan Mauidya D. 2013. Serbuk Gergaji Kayu Jati. Jurnal Aplikasi. 2, (1), 1 – 3.
Krebs, R.D dan Walker, R.D. 1971. Highway
Materials. McGraw-Hill Book Company. New York, USA.
Ramadhan,N dan Burhan, R.R. 2014. Pengaruh
Penambahan Additive Gilsonite HMA Modifield Grade Terhadap Kinerja Aspal Porus. Malang : Universitas
Brawijaya. Skripsi.
Sarwono, D dan Astuti K. W . 2007. “Pengukuran Sifat Permeabilitas Campuran Porous
Asphalt”. Media Teknik Sipil.
Setyawan. A dan Sanusi. 2008. “Observasi Properties Aspal Porus Berbagai Gradasi Dengan Material Lokal”. Media Teknik Sipil.
Sujono. E. R. 2012. “Pengaruh Daya Dukung dan Permeabilitas Akibat Variasi Gradasi Agregat Lapisan Pondasi Porous Pavement”. Malang.
Susanto.A dan Sukma, P.R. 2016. Pengaruh
Limbah Beton dan Marmer Pada Campuran Aspal Porus Dengan Bahan Tambahan Gilsonite. Malang : Universitas Brawijaya. Skripsi.
Suprapto, T.M. 2004. Bahan Dan Struktur Jalan
Raya. Biro Penerbit Teknik Sipil
Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. The Asphalt Institute. 1984. Mix Design Methods
for Asphalt Concrete and other Hot Mix Types, Manual Series No 2 ( MS-2 ). 1 st
Edition, Lexington, Kentucky, USA. Yamin. M. 2001. “Modifikasi Marshall Dalam
Perencanaan Campuran Porus Aspal Untuk Cement Treated Asphalt Mixture (CTAM)”. Bali
