i
ANALISIS SIFAT EMPIRIS, GUGUS FUNGSI, DAN
SIFAT MEKANIS DAMAR ASPAL
THE ANALYSIS OF CHARACTERISTIC OF EMPIRICAL,
FUNCTIONAL GROUPS, AND MECHANICAL OF
DAMAR ASPHALT
SKRIPSI
Disusun sebagai Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
ISKANDAR MUSTOFA
I 0113069
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
ANALISIS SIFAT EMPIRIS, GUGUS FUNGSI, DAN
SIFAT MEKANIS DAMAR ASPAL
THE ANALYSIS OF CHARACTERISTIC OF EMPIRICAL,
FUNCTIONAL GROUPS, AND MECHANICAL OF DAMAR ASPHALT
Disusun Oleh:
ISKANDAR MUSTOFA
NIM. I0113069
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan:
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
iii
HALAMAN PENGESAHAN
ANALISIS SIFAT EMPIRIS, GUGUS FUNGSI, DAN
SIFAT MEKANIS DAMAR ASPAL
THE ANALYSIS OF CHARACTERISTIC OF EMPIRICAL, FUNCTIONAL GROUPS, AND MECHANICAL OF DAMAR ASPHALT
Disusun Oleh:
ISKANDAR MUSTOFA NIM. I0113069
Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada :
Hari : Senin
Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
Wibowo, ST, DEA
iv
MOTTO
“Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu
urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada
Tuhanmulah engkau berharap.” (QS. Al-Insyirah 5-8)
“Beribadahlah seolah-olah engkau akan mati esok, dan bekerjalah seolah-olah kamu akan hidup selamanya”
PERSEMBAHAN
Saya persembahkan karya ini untuk:Ibu dan Ayah
Atas segala doanya siang dan malam, serta dukungan dan dorongan semangat di
setiap langkah saya sehingga merestui langkah saya dalam menyelesaikan skripsi ini.
v
ABSTRAK
Iskandar Mustofa, 2017. Analisis Sifat Empiris, Gugus Fungsi, dan Sifat Mekanis Damar Aspal. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta.
Damar aspal adalah bioaspal yang merupakan campuran dengan bahan utama getah damar, fly ash, minyak goreng, dan lateks. Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan dimana pada penelitian sebelumnya proses pembuatan daspal masih dilakukan secara manual. Oleh karena itu pada penelitian ini akan digunakan alat mixer dan saringan no 60 pada proses produksi daspal. Selain itu akan dilakukan pula pengujian FTIR untuk mengetahui gugus fungsi kimia daspal beserta pengaruh penambahan lateks didalamnya. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat empiris, gugus fungsi, dan sifat mekanis damar aspal.
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimental. Komposisi daspal yaitu getah damar 450 gr (bubuk 350gr + bongkah 100gr), fly ash 150 gr, minyak goreng 205 gr, dan lateks 4% dari berat bersih campuran daspal. Daspal dilakukan uji empiris, uji FTIR, analisis dengan BANDS 2.0, serta uji viskositas.
Secara empiris daspal memiliki penetrasi 43 dmm, titik lembek 57 oC, daktilitas 114 cm, titik nyala 261 oC, titik bakar 275 oC, berat jenis 0,98 gr/mm, kelekatan 96%, dan kelarutan 98%, dan kehilangan berat 0,1%. Hasil uji FTIR menunjukkan bahwa daspal memiliki gugus fungsi asphalten, saturate, aromatic, dan resin. Dapat disimpulkan bahwa daspal adalah sejenis hidrokarbon dan dapat dikatakan sejenis bioaspal. Daspal mengandung gugus fungsi C=C Alkena yang berasal dari senyawa penyusun daspal yaitu lateks. Secara mekanis daspal memiliki indeks penetrasi 0,2 nilai kekakuan (Sb) 11,5 MPa, viskositas 433 cSt pada 140°C. Dari pembacaan bitumen test data chart didapatkan suhu pencampuran 162°C dan suhu pemadatan 109,5°C. Walaupun secara sifat empiris dan mekanis daspal sudah memenuhi syarat sebagai aspal penetrasi, namun secara kualitas daspal masih dibawah aspal penetration 60.
vi
ABSTRACT
Iskandar Mustofa, 2017. The Analysis of Characteristic of Empirical, Functional Groups and Mechanical of Damar Asphalt. Thesis. Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Sebelas Maret University, Surakarta.
Daspal is bioasphalt which is a mixture with the main ingredient of resin sap, fly ash, cooking oil, and latex. This research is a follow-up research where in the
previous research the process of making daspal is still done manually. Therefore,
in this research will be used mixer and sieve tool no 60 in the process of daspal
production. Other than that, there will be a test through the FTIR test to
determine Daspal chemical functional group along with the effect of addition latex in it. The purpose of this research is to find out the empirical, functional groups and mechanical properties of the Daspal.
The method used in this research is an experimental method. The Daspal composition are 450 gr of resin gum (350gr powder + 100g lump), 150 gr of fly ash, 205 gr of cooking oil, and 4% latex of net weight of Daspal. Daspal conducted properties test, FTIR test, analysis with BANDS 2.0, and viscosity test.
Empirically, Daspal has a penetration of 43 dmm, its softening point is 57 oC, its ductility value is 114 cm, its flash point is 261 oC, its burn point is 275 oC, its Mpa, viscosity 433 cSt at 140°C. From reading bitumen test data chart obtained a mixing temperature 162°C and compression temperature 109,5°C. Although empirically and mechanically has qualified as penetration asphalt, and has the same functional groups as penetration asphalt but the quality of Daspal still below than penetration asphalt 60.
vii
PRAKATA
Puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang maha pengasih dan penyayang atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Analisis Sifat Empiris, Gugus Fungsi dan Sifat Mekanis Damar Aspal guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusunan skripsi ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua saya Isnan Abadi dan Rumiyati
2. Segenap Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
3. Ir. Ary Setyawan, MSc, PhD. selaku dosen pembimbing I
4. Ir. Djumari, MT. selaku dosen Pembimbing II.
5. Ir. Adi Yusuf Muttaqin, MT. selaku dosen pembimbing akademik.
6. Ir. Noegroho Djarwanti, MT. selaku dosen pembimbing kerja praktik.
7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Program Studi Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Sipil.
9. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis.
Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang. Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca umumnya.
Surakarta, 30 Oktober 2017
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
MOTTO ... iv
2.2.4.2 Titik Lembek Aspal ... 15
2.2.4.3 Titik Nyala dan Titik Bakar Aspal ... 16
ix
2.2.4.5 Bert Jenis Aspal ... 17
2.2.4.6 Kelekatan Aspal pada Agregat ... 17
2.2.4.7 Kelarutan dalam Trichloroethylen ... 17
2.2.4.8 Kehilangan Berat ... 18
2.2.5 Unsur Senyawa Kimia pada Daspal ... 18
2.2.6 Fourier Transform Infrared Resonance (FTIR) ... 21
2.2.7 BANDS 2.0 ... 24
2.2.8 Viskositas ... 28
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Metodologi Penelitian ... 31
3.2 Teknik Pengumpulan Data ... 32
3.3 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 32
3.4 Alat dan Bahan ... 33
3.4.1 Alat ... 33
3.4.2 Bahan ... 33
3.5 Benda Uji ... 36
3.6 Pengujian Sifat Empiris Daspal ... 37
3.6.1 Uji Penetrasi ... 37
3.6.2 Uji Titik Lembek ... 39
3.6.3 Uji Daktilitas ... 40
3.6.4 Uji Titik Nyala dan Titik Bakar ... 41
3.6.5 Uji Kelarutan dalam Trichloroethylene ... 42
3.6.6 Uji Kelekatan Daspal pada Agregat ... 44
3.6.7 Uji Berat Jenis ... 44
3.6.8 Uji Kehilangan Berat ... 45
3.7 Analisis Gugus Fungsi Kimia (Menggunakan Metode FTIR) ... 46
3.8 Pengujian Sifat Mekanis Daspal ... 47
3.8.1 Analisis dengan program BANDS 2.0 ... 47
3.8.2 Pengujian Viskositas ... 49
x
BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Uji Empiris Daspal ... 54
4.1.1 Uji Penetrasi Daspal ... 54
4.1.2 Uji Titik Lembek Daspal ... 55
4.1.3 Uji Daktilitas Daspal ... 55
4.1.4 Uji Titik Nyala dan Titik Bakar Daspal ... 56
4.1.5 Uji Berat Jenis Daspal ... 57
4.1.6 Uji Kelekatan Daspal pada Agregat ... 58
4.1.7 Uji Kelarutan Daspal dalam Larutan Trichlorethylene ... 59
4.1.8 Uji Kehilangan Berat pada Daspal ... 60
4.2 Analisis Gugus Fungsi Daspal (Menggunakan Metode FTIR) ... 60
4.3 Analisis Sifat Mekanis Daspal ... 65
4.3.1 Analisis Menggunakan program BANDS 2.0 ... 65
4.3.2 Uji Viskositas ... 67
4.4 Rekapitulasi Pengujian dan Pembahasan ... 68
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 71
5.2 Saran ... 71
DAFTAR PUSTAKA ... ... xix
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Persyaratan Aspal Keras Penetrasi 60 ...11
Tabel 2.2. Analisis Unsur dalam Bitumen ...20
Tabel 2.3. Karakteristik Penyerapan Gelombang IR ...23
Tabel 2.4. Suhu di Indonesia Kurun 10 Tahun Terakhir ...26
Tabel 3.1. Komposisi Daspal ...36
Tabel 3.2. Perbedaan Penelitan Sebelumnya dengan Sekarang ...37
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Penetrasi Daspal...54
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Titik Lembek Daspal ...55
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Daktilitas Daspal ...56
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Titik Nyala dan Titik Bakar Daspal ...57
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Berat Jenis Daspal...58
Tabel 4.6. Hasil Pengujian Kelekatan Daspal ...59
Tabel 4.7. Hasil Pengujian Kelarutan Daspal dalam larutan Tricholore Ethylene ...59
Tabel 4.8. Hasil Pengujian Kehilangan Berat pada Daspal...60
Tabel 4.9. Pola Pita Absorbsi Sampel Hasil FTIR ...63
Tabel 4.10. Hasil Prediksi Indeks Penetrasi dan Stiffness Bitumen Daspal ...66
Tabel 4.11. Hasil Pengujian Viskositas Kinematik ...67
Tabel 4.12. Suhu Pencampuran dan Pemadatan Daspal ...68
Tabel 4.13. Rekapitulasi Hasil Uji Empiris Daspal Modifikasi Dibandingkan dengan Spesifikasi Aspal Pen 60 dan Asbuton ...69
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Gugus Kimia Asphaltenes ...19
Gambar 2.2. Gugus Kimia Saturates...19
Gambar 2.3. Gugus Kimia Aromatic ...20
Gambar 2.4. Gugus Kimia Resin...20
Gambar 2.5. Alat Uji FTIR ...22
Gambar 2.6. Tampilan Program BANDS 2.0 ...25
Gambar 3.1. Getah Damar (a) bubuk damar kemasan (b) damar bongkah yang sudah ditumbuk ...34
Gambar 3.2. Fly Ash ...34
Gambar 3.3. Minyak Goreng ...35
Gambar 3.4. Lateks KKK 60 ...35
Gambar 3.5. Langkah 1 ...47
Gambar 3.6. Langkah 2 ...47
Gambar 3.7. Tampilan Program BANDS 2.0 ...48
Gambar 3.8. Output BANDS 2.0 ...49
Gambar 3.9. Alat Uji Saybolt Furol ...49
Gambar 3.10. Bitumen Test Data Chart ...51
Gambar 3.11. Diagram Alir Penelitian ...52
Gambar 4.1. Pengujian Penetrasi Daspal (a) Benda Uji Penetrasi (b) Uji Penetrasi pada Suhu 25oC ...54
Gambar 4.2. Proses Pengujian Titik Lembek (a) Benda Uji Titik Lembek (b) Pengujian Titik Lembek ...55
Gambar 4.3. Pengujian Daktilitas (a) Benda Uji Daktilitas (b) Proses Pengujian Daktilitas ...56
Gambar 4.4. Pengujian Titik Nyala dan Titik Bakar Daspal...57
Gambar 4.5. Pengujian Berat Jenis Daspal ...58
Gambar 4.6. Proses Melarutkan Daspal dalam Larutan Trichloroethylene ...59
Gambar 4.7. Hasil Uji FTIR Daspal ...61
xiii
Gambar 4.9. Hasil Uji FTIR Asbuton ...62
Gambar 4.10. Analisis Menggunakan Program BANDS 2.0 ...65
Gambar 4.11. Grafik Hubungan Viskositas vs Temperatur ...67
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Hasil Pengujian FTIR ... A 1-3
Lampiran B Hasil Pengujian Sifat Empiris Daspal ... B 1-7
Lampiran C Hasil Pengujian Viskositas ... C 1-2
xv
DAFTAR NOTASI
oC = Derajat celcius
= berat jenis aspal (gr/cc)
Cst = centiStokes
dmm = 10-1 mm
MPa = Mega Pascal
PI = Penetration Indeks
rpm = rotasi per menit
RSNI = Revisi Standar Nasional Indonesia
xvi
DAFTAR ISTILAH DAN ARTI
Aromatic Merupakan cairan hitam kental yang terdiri dari sanyawa yang memiliki berat molekul terkecil dalam btumen.
Asbuton Singkatan dari Aspal Buton yang merupakan aspal yang
berasal dari pulau Buton.
Aspal Bahan pengikat agregat pada perkerasan jalan yang
memiliki daya lekat dan dihasilkan dari proses destilasi
akhir pengolahan minyak bumi.
Asphalten Senyawa bewarna hitam berwujud padat yang terdiri dari
karbon, hydrogen, dan beberapa mengandung nitrogen,
sulfur, oksigen, nikel, dan, vanadium.
Berat Jenis Perbandingan antara berat suatu zat dan berat air suling
dengan isi yang sama pada suhu tertentu. Berat jenis
dinyatakan dalam berat per satuan volume.
BANDS 2.0 Program keluaran dari Shell Pavement Design Software
yang digunakan untuk memprediksi sifat bitumen yang
telah dimodifikasi.
Bioaspal Bahan pengganti yang bukan berasal dari destilasi minyak
bumi dan berasal dari sumber daya alam yang dapat
diperbaharui.
Bitumen Bahan hidrokarbon yang berwarna hitam kecoklatan dan
memiliki daya lekat serta sifat viscoelastis dan kedap air.
Daktilitas Kemampuan maksimum bahan untuk berdeformasi secara
plastis dibawah pengaruh gaya Tarik tanpa terjadi retak dan
bersifat tidak reversible.
Daspal Singkatan dari damar aspal, sejenis Bioaspal yang
merupakan modifikasi dari Jabung dan tanpa menambahkan
aspal dalam komposisinya.
Fly Ash Abu terbang hasil dari limbah batubara, memiliki ukuran
xvii
FTIR Metode spektroskopi inframerah yang dilengkapi dengan
transformasi Fourier untuk analisis susunan materi dan
unsur-unsur penyusun suatu benda.
Getah Damar Resin yang berasal dari pohon damar yang dapat berbentuk
bongkahan maupun serbuk.
Indeks Penetrasi Angka yang menunjukkan kepekaan bitumen terhadap
temperatur.
Kelekatan Daya lekat ataupun sifat adhesive dari suatu bahan.
Kelarutan Kemampuan suatu zat untuk terlarut dalam zat pelarut.
Lateks Getah yang dikeluarkan oleh pohon karet. Warna lateks
adalah putih susu sampai kuning, mempunyai sifat kenyal
(elastis).
Penetrasi Angka yang menyatakan kekerasan bitumen (solid atau
semi solid).
Penetrasi 60/70 Klasifikasi bahan bitumen untuk campuran perkerasan jalan
berdasar penetrasi 60-79 dmm.
Resin Bahan berwarna gelap, padat atau semi padat, fraksi yang
bersifat sangat adhesive dengan berat molekul yang cukup
tinggi dalam maltenes.
Saturates Merupakan salah satu penyusun bitumen dengan bahan penyusun utama saturates didominasi oleh aliphatic
hydrocarbons baik rantai lurus maupun bercabang.
Titik Bakar Suhu pada saat terlihat nyala sekurang kurangnya 5 detik
pada suatu titik di atas permukaan bitumen.
Titik Lembek Temperatur pada saat bola baja mendesak turun suatu
lapisan bitumen yang tertahan dalam cincin sehingga
bitumen tersebut menyentuh plat dasar yang terletak di
bawah cincin sebagai akibat kecepatan pemanasan tertentu.
Titik Nyala Suhu pada saat terlihat nyala singkat pada suatu titik di atas
permukaan bitumen.
Viskositas Kekentalan, ukuran perlawanan benda cair untuk mengalir,
