171
PENGARUH DURASI RENDAMAN AIR BANJIR TERHADAP NILAI MODULUS ELASTISITAS CAMPURAN
ASPAL MODIFIKASI
Edi Yusuf Adiman1
1Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru.
Email: [email protected]
ABSTRACT
Flooding can reduce the strength of materials from the asphalt mixture and cut the life of the road plan.
Modified asphalt has a high resistance to deformation damage and cracking, which makes the asphalt stiffer, and increases the elastic component of the asphalt. This study measures the durability of the modified asphalt (elastic modulus) with flood water immersion into 1, 2, 4, and 7 days duration. The results showed that there was a decrease in the elastic modulus of the modified asphalt mixture with the flood water immersion. it was 20% on 1 day, 28% on 2 days, 39% on 4 days, and 49% on the 7 days of immersion.
Keywords : Modified asphalt, elastic modulus, durability, flood water immersion.
ABSTRAK
Genangan air banjir yang menggenang cukup lama di permukaan jalan dapat membuat kekuatan bahan (modulus elastisitas) dari campuran aspal semakin lama semakin berkurang, bahkan menimbulkan kerusakan jalan. Aspal modifikasi memiliki ketahanan yang tinggi terhadap kerusakan deformasi dan retak sehingga membuat aspal lebih kaku, dan meningkatkan komponen elastis bitumen. Penelitian ini mengukur tingkat keawetan modulus elastisitas aspal modifikasi terhadap rendaman air banjir dengan durasi perendaman 1, 2, 4, dan 7 hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat penurunan nilai modulus elastisitas campuran aspal modifikasi terhadap rendaman air banjir. Penurunannya sebesar 20% pada perendaman 1 hari, 28% pada perendaman 2 hari, 39% pada perendaman 4 hari, dan 49% pada perendaman 7 hari.
Kata Kunci : Aspal Modifikasi, Modulus Elastisitas, Durabilitas, Genangan Air Banjir
1. PENDAHULUAN
Seiring perkembangan zaman maka kebutuhuan orang untuk melakukan kegiatan transportasi akan semakin meningkat. Hal ini akan berdampak langsung pada lapisan perkerasan jalan. Ketidaksiapan lapis perkerasan jalan dalam menerima beban transportasi yang semakin banyak dan besar akan menimbulkan berbagai kerusakan.
Tidak hanya faktor beban, kerusakaan jalan juga ditenggarai oleh genangan air di permukaan jalan. Menurut Sulistiyatno, dkk (2012), genangan air dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan jalan, dikarenakan air dapat melonggarkan ikatan antara agregat dengan aspal. Ketika ikatan aspal dan agregat longgar karena air, kendaraan yang lewat akan memberi beban yang menimbulkan retak atau kerusakan jalan lainnya. Hal ini diperparah lagi dengan keadaan drainase jalan yang tidak berjalan sesuai dengan fungsinya, rusak, bahkan masih banyak terdapat jalan yang tidak mempunyai drainase,
172
yang berdampak semakin lamanya genangan air yang terjadi pada permukaan jalan dan selanjutnya dapat mengurangi umur rencana jalan tersebut.
Aspal Modifikasi dapat meningkatkan ketahanan perkerasan aspal terhadap deformasi permanen pada temperatur tinggi tanpa merugikan sifat aspal atau bitumen sehingga aspal modifikasi polimer memiliki ketahanan yang tinggi terhadap kerusakan deformasi dan retak sehingga membuat aspal lebih kaku, dan meningkatkan komponen elastis bitumen.
Salah satu Aspal Modifikasi yang ada di Indonesia dikenal dengan market brand Aspal Starbit E-55 dari perusahaan PT. Bintang Djaja, Semarang, dimana aspal tersebut merupakan aspal konvensional yang dimodifikasi dengan bahan tambah berupa polimer untuk meningkatkan ketahan aspal terhadap deformasi permanen pada temperatur tinggi.
Untuk itu dilakukan penelitian untuk menguji aspal modifikasi dari Aspal Starbit E-55 melalui ketahanan bahan campuran aspal tersebut (modulus elastisitasnya) terhadap rendaman air banjir, sehingga dapat dilihat durabilitasnya dalam menanggulangi permasalahan perkerasan jalan yang telah dijelaskan tadi.
2. METODE PENELITIAN
2.1 Menentuan Nilai Kadar Aspal Optimum (KAO) Campuran Aspal
Penentukan nilai KAO dari campuran aspal merupakan langkah awal yang harus dilakukan agar campuran aspal yang diperoleh telah memenuhi semua persyaratan yang diwajibkan dalam pengujian marshall. Adapun langkah-langkah dalam menentukan nilai KAO campuran aspal adalah :
• Melakukan pengujian agregat dan aspal sesuai dengan persyaratan Spesifikasi Umum Bina Marga 2018 Revisi 2 (2020),
• Menentukan jenis perkerasan dan gradasi agregat yang digunakan sesuai dengan Spesifikasi Umum Bina Marga 2018 Revisi 2 (2020),
• Membuat benda uji marshall dan melakukan pengujian marshall berdasarkan SNI 06-2489 (1991),
• Menentukan nilai KAO dari beberapa variasi kadar aspal yang telah diuji marshall yang memenuhi persyaratan Spesifikasi Umum Bina Marga 2018 Revisi 2 (2020).
2.2 Tahap Pengujian Campuran 1. Pengujian Marshall
Pengujian benda uji Marshall menggunakan alat Marshall Test akan diperoleh nilai karakteristik campuran yaitu VMA, VITM, VFWA, Stabilitas, flow, dan Marshall Quotient (MQ).
2. Pengujian Modulus Elastisitas
Pengujiaan modulus elastisitas menggunakan konsep penelitian yang dilakukan oleh Adiman dkk (2021) yaitu dengan metode UCS dengan alat marshall yang dimodifikasi sehingga alat tersebut mampu mengukur tegangan dan regangan yang terjadi. Pengujian ini menggunakan Benda Uji UCS (BU UCS) pada kondisi kering dan kondisi terendam
173
air banjir dengan durasi perendaman 1, 2, 4, dan 7 hari untuk melihat tingkat durabilitasnya terhadap lamanya rendaman.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Pengujian Agregat dan Aspal
Pengujian agregat dan aspal diperlukan agar material agregat dan aspal memenuhi persyaratan sebagai bahan jalan yang standarnya diatur dalam Spesifikasi Umum Bina Marga 2018 Revisi 2 (2020). Adapun hasil pengujian agregat dan aspal yang digunakan dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 1. Hasil Pengujian Agregat
No. Jenis Pemeriksaan Spek. Hasil Pengujian
Agregat Kasar
1. Berat jenis Min. 2.5 2,575
2. Penyerapan air (%) Maks. 3.0 1,922
3. Kekekalan bentuk agregat terhadap larutan (natrium sulfat) (%) Maks. 12 0,055 4. Abrasi dengan mesin Los Angeles (100 putaran) (%) Maks. 8 5,590 5. Abrasi dengan mesin Los Angeles (500 putaran) (%) Maks. 40 22,970
6. Kelekatan agregat terhadap aspal (%) Min. 95 95+
7. Butir pecah pada agregat kasar (%) 95/90 99/98
8. Partikel pipih dan lonjong (%) Maks. 10 6,742
9. Material lolos Ayakan No. 200 (%) Maks. 1 0,787
Agregat Halus
1. Berat jenis Min. 2.5 2,727
2. Penyerapan air (%) Maks. 3.0 0,941
3. Nilai Setara Pasir (%) Min. 50 78,022
4. Agularitas dengan Uji Kadar Rongga (%) Min. 45 49,963 5. Gumpalan Lempung dan Butir-butir Mudah Pecah dalam
Agregat (%) Maks. 1 0,490
6. Agregat Lolos Ayakan No. 200 (%) Maks. 10 6,77
Filler
1. Berat jenis Min. 2.5 2,638
174
Tabel 2. Hasil Pengujian Aspal Starbit E-55
No. Jenis Pemeriksaan Spek. Hasil Pengujian
1. Penetrasi pada 25°C (0,1 mm) ≥ 50 52,5
2. Viskositas Kinematis 135°C (cSt) ≤ 3000 902
3. Titik Lembek (°C) - 56,75
4. Daktilitas pada 25°C (cm) - ˃ 100
5. Titik Nyala (°C) ≥ 230 332
6. Kelarutan dalam Trichloroethylene (%) ≥ 99 99,67
7. Berat Jenis - 1,060
Pengujian Residu hasil TFOT (SNI-06-2440-1991) atau RTFOT (SNI-03-6835-2002) :
8. Berat yang Hilang (%) ≤ 0,8 0,020
9. Penetrasi pada 25°C (%) ≥ 54 82,76
10. Daktilitas pada 25°C (cm) ≥ 50 ˃ 100
3.2 Penentuan Nilai KAO Campuran Aspal
Campuran aspal yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis Perkerasan Laston Lapis Aus (AC-WC) dengan gradasi nilai tengah dari persyaratan Spesifikasi Umum Bina Marga 2018 Revisi 2 (2020) seperti yang dapat dilihat pada Gambar 1.
100 2030 4050 6070 8090 100
0,01 0,1 1 10 100
Persen lolos (%)
Ukuran saringan (mm)
Batas Atas Batas Bawah Nilai Tengah Gambar 1. Gradasi agregat campuran AC – WC Sumber : Spesifikasi Umum Bina Marga 2018 Revisi 2 (2020)
175
Dari gradasi nilai tengah campuran AC-WC seperti yang terlihat pada Gambar 1, diperoleh nilai kadar aspal perkiraan (Pb) sebesar 5,5%. Nilai KAO campuran aspal diperoleh berdasarkan pembuatan benda uji dari 5 variasi kadar aspal yaitu pada Pb-1%, Pb-0,5%, Pb, Pb+0,5%, dan Pb+1%. Kelima variasi kadar aspal tersebut dilakukan pengujian marshall berdasarkan SNI 06-2489 (1991). Hasil pengujian tersebut akan mendapatkan nilai karakteristik marshall yaitu stabilitas, flow, VMA, VFWA, VITM, dan MQ. Nilai-nilai karakteristik marshall tersebut dibandingkan dengan syarat campuran AC-WC berdasarkan Spesifikasi Umum Bina Marga 2018 Revisi 2 (2020), kemudian diperoleh rentang kadar aspal yang memenuhi seluruh persyaratannya. Rentang kadar aspal tersebut diambil nilai reratanya atau nilai tengahnya yang kemudian hasilnya merupakan nilai KAO itu sendiri. Penentuan nilai KAO campuran AC-WC dengan gradasi nilai tengah dari variasi kadar aspal 4,5%, 5,0%, 5,5%, 6,0%, dan 6,5% dapat dilihat pada gambar di bawah ini
Gambar 2. Penentuan KAO Berdasarkan Narrow Range Sumber : Hasil Perhitungan
Dari hasil perhitungan nilai KAO pada Gambar 2 di atas, maka diperoleh nilai KAO campuran AC-WC dengan gradasi nilai tengah adalah sebesar 5,53%. Campuran aspal dengan nilai KAO yang diperoleh ini kemudian dibuatkan contoh (sample) yang karakteristik campurannya menjadi landasan dalam pembuatan BU UCS.
3.3 Pengujian BU UCS
BU UCS dirancang berdasarkan penelitian yang telah dilakukan Adiman dkk (2021) yaitu dengan menggunakan cetakan seperti yang terlihat pada Gambar 3. Sedangkan campuran aspal yang digunakan adalah campuran aspal yang telah ditetapkan nilai KAO-nya yaitu sebesar 5,53%.
176
Gambar 3. Cetakan BU UCS Sumber : Adiman dkk (2021)
Pengujian BU UCS menggunakan metode UCS dengan alat marshall yang dimodifikasi sehingga alat tersebut mampu mengukur tegangan dan regangan yang terjadi seperti yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4. Pengujian BU UCS Menggunakan Alat Marshall yang Dimodifikasi Sumber : Adiman dkk (2021)
Hasil pengujian tersebut kemudian diplot dalam bentuk grafik untuk melihat hubungan antara tegangan dan regangan yang terjadi pada BU UCS selama masa pengujian. Salah satu sampel BU UCS yang telah diuji kemudian dibuat kurva hubungan tegangan dan regangannya yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
177
Gambar 5. Kurva Hubungan Tegangan-Regangan pada BU UCS Sumber : Adiman dkk (2021)
Perhitungan nilai modulus elastisitas campuran aspal pada penelitian ini menggunakan pendekatan kurva linier yaitu menggunakan nilai 0,25 σmaks dan 0,50 σmaks yang mana pada daerah tersebut seperti yang dapat dilihat pada Gambar 5 memiliki kurva yang relatif linier.
3.4 Hasil Pengujian Nilai Modulus Elastisitas Terhadap Durasi Perendaman BU UCS yang telah dibuat dilakukan perendaman dengan menggunakan air banjir dengan durasi perendaman 0, 1, 2, 4, dan 7 hari seperti yang dapat dilihat pada Gambar 6. Tujuan dilakukannya perendaman ini adalah untuk melihat bagaimana pengaruh nilai modulus elastisitas campuran aspal terhadap genangan air banjir yang sering terjadi pada perkerasan jalan.
Gambar 6. BU UCS yang Dilakukan Perendaman Air Banjir
Setelah dilakukan perendaman air banjir pada masing-masing BU UCS sesuai dengan durasi perendamannya, selanjutnya dilakukan pengujian seperti yang sudah dijelaskan pada Gambar 4, dan diperoleh data seperti Gambar 5. Selanjutnya dilakukan perhitungan nilai modulus elastisitas seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, dan diperoleh hasil seperti yang dapat dilihat pada Gambar 7.
178
Gambar 7. Nilai Modulus Elastisitas BU UCS terhadap Durasi Rendaman Air Banjir Sumber : Hasil Perhitungan
Dari Gambar 7 dapat dilihat bahwa pengujian modulus elastisitas pada BU UCS memiliki pengaruh terhadap durasi perendaman air banjir yang dilakukan. Pengaruhnya yaitu semakin lama durasi perendaman maka nilai modulus elastisitasnya akan semakin menurun. Nilai modulus elastisitas yang semula 1.263 MPa tanpa perendaman mengalami penurunan menjadi 1.014 MPa pada perendaman selama 1 hari, selanjutnya kembali turun menjadi 914 MPa pada durasi perendaman 2 hari dan kembali turun pada durasi perendaman 4 hari dan 7 hari yaitu sebesar 776 MPa dan 647 MPa.
Nilai modulus elastisitas yang menurun seiiring dengan durasi perendaman ini disebabkan karena terjadi proses oksidasi pada campuran dimana intrusi air ke dalam campuran akan memperlemah ikatan antara aspal dan agregat (Hicks, 1991) sehingga menyebabkan nilai kuat tekan campuran mengalami penurunan. Pernyataan ini juga diperkuat oleh Wibawa (2016) dan Farret (2016) yang meneliti kecendrungan kandungan yang terdapat pada air banjir yaitu lumpur yang tergolong kedalam Total Suspended Solids (TSS). Kandungan lumpur yang terdapat pada air banjir ini juga semakin memperparah kerusakan campuran aspal karena dapat mempercepat proses pengikisan/penggerusan lapisan mastik pada aspal sehingga ikatan antara aspal dengan agregat menjadi melemah dan lambat laun akan menjadi lepas.
3.5 Durabilitas Nilai Modulus Elastisitas Terhadap Durasi Perendaman
Tingkat durabilitas perkerasan diperoleh dari nilai Indeks Kekuatan Sisa (IKS) atau Index Retained Strength (IRS) dimana nilai IKS menggambarkan durabilitas campuran aspal setelah mengalami perendaman. Nilai IKS yang digunakan disini adalah nilai IKS dari hasil kuat tekan pada perendaman 0, 1, 2, 4, dan 7 hari. Hasil perhitungan dan perbandingan nilai IKS modulus elastisitas terhadap durasi perendaman air banjir dapat dilihat pada Gambar 8.
1263
1014 914
776
647
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
0 1 2 4 7
Modulus Elastisitas (MPa)
Durasi Perendaman (Hari)
179
Gambar 8. Nilai IKS Modulus Elastisitas BU UCS terhadap Durasi Rendaman Air Banjir Sumber : Hasil Perhitungan
Seperti halnya dengan nilai modulus elastisitas yang mengalami penurunan akibat lamanya perendaman, nilai IKS modulus elastisitas juga mengalami penurunan mulai dari perendaman 1, 2, 4 dan 7 hari seperti yang dapat dilihat pada Gambar 8. Penurunan durabilitas yang ditunjukkan pada nilai IKS modulus elastisitas cukup signifikan yaitu menjadi 80% pada perendaman 1 hari dan 72%, 61%, 51% pada perendaman 2, 4, 7 hari.
Jika mengacu pada syarat minimal IKS pada Spesifikasi Umum Bina Marga 2018 Revisi 2 (2020) untuk AC Modifikasi adalah 90%, maka campuran aspal berdasarkan nilai modulus elastisitas ini tidak memenuhi spesifikasi untuk perendaman air banjir mulai dari 1 hari sampai 7 hari. Oleh karena itu diperlukan perhatian khusus atau dilakukan perawatan untuk perkerasan campuran aspal yang mengalami kondisi genangan di permukaan jalan yang melebihi 1 hari agar tidak berdampak buruk bagi pengguna jalan yang melintasi daerah-daerah tersebut.
4. KESIMPULAN
Dari hasil dan pembahasan penelitian tersebut, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Nilai modulus elastisitas campuran aspal yang mengalami perendaman air banjir dengan durasi 0, 1, 2, 4 dan 7 hari mengalami penurunan, yaitu sebesar 1.263 MPa, 1.014 MPa, 914 MPa, 776 MPa dan 647 MPa.
2. Nilai IKS modulus elastisitas campuran aspal yang mengalami perendaman air banjir dengan durasi 1, 2, 4 dan 7 juga mengalami penurunan, yaitu sebesar 80%, 72%, 61%
dan 51%.
3. Tingkat durabilitas modulus elastisitas campuran aspal yang mengalami perendaman air banjir seperti yang ditunjukkan oleh nilai IKS menandakan bahwa campuran aspal
100
80
72
61
51
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 1 2 4 7
Indeks Kekuatan Sisa (%)
Durasi Perendaman (Hari)
180
yang mengalami perendaman dengan durasi 1, 2, 4 dan 7 sudah tidak memenuhi persyaratan nilai IKS yang disyaratkan Bina Marga, karenanya diperlukan perawatan khusus bagi perkerasan aspal yang mengalami kondisi genangan di permukaan jalan yang melebihi 1 hari agar tidak berdampak buruk bagi pengguna jalan yang melintasi daerah-daerah tersebut.
5. DAFTAR PUSTAKA
Adiman, E. Y., Iduwin, T., & Setiawan, A. (2021). Pengembangan Metode Pengujian Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Pada Campuran Aspal. Jurnal Teknik Sipil Unaya, 7(2), 94-102.
Bina Marga. 1990. Metode Pengujian Campuran Aspal dengan Alat Marshall. SK SNI M 58-1990-03.
Dirjen Bina Marga. (2020). Spesifikasi Umum 2018 Untuk Pekerjaan Konstruksi Jalan dan Jembatan (revisi 2). Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat.
Farret, P., 2016, Pengaruh Perendaman Air Secara Menerus dan Berkala Terhadap Durabilitas Campuran Asphalt Concrete Wearing Course (AC-WC) dengan Bahan Pengikat Aspal Modifikasi Elastomer, Magister Sistem dan Teknik Transportasi, Universitas Gadjah Mada.
Hicks, R. G. 1991. Moisture Damage in Asphalt Concrete (Vol. 175). Transportation Research Board.
Sulistiyatno, A., Fajri, M.D.S.R., Mochtar, I.B., Kartika, A.A.G., Maulana, M.A., 2012, Studi Pengaruh Genangan Air Terhadap Kerusakan Jalan Aspal dan Perencanaan Subdrain Untuk Ruas Jl. Rungut Industri raya, Jl. Rungkut Kidul Raya, Jl. Jemur Sari, Jl.
Nginden Raya, Jl. Manyar dan Jl. Mulyosari Raya, Jurnal Teknik POMITS Vol.1, No.1 (2012) 1-6.
Wibawa, I.M.P., 2016, Pengaruh Rendaman Menerus dan Berkala Air Banjir Terhadap Durabilitas Campuran Asphalt Concrete Wearing Course dengan Bahan Pengikat Aspal Modifikasi Elastomer (AME), Magister Sistem dan Teknik Transportasi, Universitas Gadjah Mada.
