2. LANDASAN TEORI
2.1. Lapisan Perkerasan
Konstruksi lapisan lentur terdiri dari lapisan-lapisan yang diletakkan diatas tanah dasar yang telah dipadatkan dimana lapisan-lapisan tersebut berfungsi sebagai penerima beban dari lalu lintas dan menyebarkannya ke lapisan dibawahnya.
Konstruksi perkerasan terdiri dari : 1. Lapisan permukaan (surface course) 2. Lapisan pondasi atas (base course) 3. Lapisan pondasi bawah (subbase) 4. Tanah Dasar (subgrade)
Beban lalu lintas yang bekerja diatas konstruksi perkerasan dapat dibedakan atas : 1. Muatan kendaraan berupa gaya vertikal
2. Gaya rem kendaraan berupa gaya horizontal 3. Pukulan roda kendaraan berupa getaran-getaran
Lapisan permukaan harus mampu menerima seluruh gaya yang bekerja, lapis pondasi atas menerima gaya vertikal dan getaran dan lapis pondasi bawah serta tanah dasar hanya menerima gaya vertikal saja.
2.1.1. Lapisan Permukaan (surface course)
Pada umumnya lapis permukaan dibuat dengan menggunakan bahan pengikat aspal sehingga menghasilkan bahan yang kedap air dengan stabilitas yang tinggi serta daya tahan yang lama. Lapisan ini juga bersifat struktural dimana menahan dan menyebarkan beban roda. Fungsi lapisan ini antara lain :
1. Lapis perkerasan penahan beban roda dimana lapisan ini mempunyai tingkat stabilitas yang tinggi.
2. Lapis kedap air, sehingga air hujan yang jatuh diatasnya tidak meresap kelapisan dibawahnya dan melemahkan lapisan tersebut.
3. Lapis aus (wearing course), lapisan yang langsung menderita akibat gesekan rem kendaraan.
4. Lapis yang menyebarkan beban ke lapisan bawah sehingga dapat dipikul oleh lapisan lain yang mempunyai daya dukung yang lebih jelek.
2.1.2. Lapisan Pondasi Atas (base course)
Lapisan ini berada diantara lapis pondasi atas dan lapis permukaan, dan terdiri material yang kuat dan bergradasi lebih besar. Jenis pondasi atas biasanya digunakan untuk aspal beton pondasi (Asphalt Concrete Base) dan stabilisasi agregat dengan aspal (Asphalt Treated Base).
2.1.3. Lapisan Pondasi Bawah (subbase)
Merupakan lapisan perkerasan yang terletak diantara lapis pondasi atas dan tanah dasar dan berfungsi sebagai :
1. Bagian dari konstruksi perkerasan untuk menyebarkan beban roda ke tanah dasar.
2. Efisiensi penggunaan material, dimana material lapisan dasar relatif lebih murah dibandingkan dengan lapis perkerasan diatasnya.
3. Mengurangi tebal lapisan diatasnya yang lebih mahal.
4. Sebagai lapis peresapan agar air tanah tidak berkumpul di pondasi.
5. Lapis pertama agar pekerjaan dapat berjalan lancar, dimana sehubungan dengan kondisi lapangan yang memaksa segera menutup tanah dasar dari pengaruh cuaca atau lemahnya daya dukung tanah dasar menahan roda alat berat.
6. Lapisan untuk mencegah partikel-partikel halus dari tanah dasar naik ke lapis pondasi atas.
2.1.4. Tanah Dasar (subgrade)
Lapisan tanah setebal 50-100 cm dimana akan diletakkan lapisan pondasi bawah yang berupa tanah asli yang dipadatkan atau merupakan hasil stabilisasi dengan kapur atau bahan lainnya. Pemadatan yang baik diperoleh jika dilakukan pada kadar air optimum dan diusahakan kadar air konstan selama umur rencana.
Lapis tanah dasar dibedakan atas lapis tanah dasar yang berupa tanah galian, tanah timbunan dan tanah asli.
Karakteristik campuran yang akan digunakan dalam penelitian, dapat dilihat pada tabel 2.1. untuk tipe wearing course, binder course, base course.
Tabel 2.1. Spesifikasi Gradasi Agregat Untuk Campuran Laston
Ukuran
% berat yang lolos
Ayakan Latasir lataston [HRS] Laston [AC]
ASTM [ mm] kelas A kelas B WC Base WC BC Base
1½" 37,5 100
1" 25 100 90-100
¾" 19 100 100 100 100 100 90-100 max.90
½" 12,5 90-100 90-100 90-100 max.90 3/8" 9,5 90-100 75-85 65-100 max.90
No. 8 2,36 75-100 50-72 35-55 28-58 23-29 19-45 No. 16 1,18
No. 30 0,6 35-60 15-35
No.200 0,075 10-15 8-13 6-12 2-9 4-10 4-8 3-7 daerah terlarang
No. 4 4,75 - - 39,5
No. 8 2,36 39,1 34,6 26,8-30,8
No. 16 1,18 25,6-31,6 22,3-28,3 18,1-24,1
No. 30 0,6 19,1-23,1 16,7-20,7 13,6-17,6
No.50 0,3 15,5 13,7 11,4
Sumber : Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Bina Marga, Petunjuk Pelaksanaan Lapis Aspal Beton (Laston) 1998.
2.2. Lapis Aspal Beton (Asphalt Concrete)
Pengertian AC atau Lapis Aspal Beton (LASTON) merupakan suatu lapisan pada konstruksi jalan yang terdiri dari campuran aspal keras dan agregat yang mempunyai gradasi menerus (Continous Graded), dicampur, dihamparkan dan dipadatkan pada suhu tertentu. Fungsi AC adalah sebagai berikut :
1. Digunakan sebagai pendukung terhadap beban lalu-lintas
2. Digunakan sebagai pelindung konstruksi yang berada di bawahnya dari kerusakan akibat pengaruh air dan cuaca yang selalu berubah.
3. Membuat permukaan jalan yang rata.
Adapun sifat dari AC (Asphalt Concrete) ini adalah : 1. Tahan terhadap keausan akibat beban lalu-lintas.
2. Kedap terhadap air.
3. Memiliki kemampuan struktural.
4. Memiliki stabilitas yang tinggi.
5. Peka terhadap penyimpangan dan pelaksanaan.
Secara umum Bahan pembentuk AC (Asphalt Concrete) terdiri dari agregat kasar, agregat halus, filler (bahan pengisi) jika diperlukan, dan aspal keras. Bahan- bahan yang akan digunakan harus terlebih dahulu diteliti mutu dan gradasinya. Aspal yang digunakan untuk Lapis Aspal Beton harus terdiri dari salah satu aspal keras penetrasi 60/70 atau 80/100 yang seragam, tidak mengandung air, bila dipanaskan sampai dengan 175 oC tidak berbusa. Sebelum aspal didatangkan, terlebih dahulu harus diketahui sumber dan sifat-sifatnya serta harus dilakukan pengambilan contohnya.
2.3. Agregat
Agregat adalah sekumpulan butir-butir batu pecah, kerikil, pasir atau mineral lainnya, baik berupa hasil alam maupun hasil buatan. Agregat merupakan komponen utama didalam konstruksi perkerasan jalan dan mempunyai fungsi untuk menahan beban.
Agregat adalah bahan material untuk perkerasan dan bahan aspal konstruksi jalan raya yang meliputi wearing course, binder course dan base course. Pada umumnya 90 % - 95 % dari berat konstruksi jalan atau 75 % - 80 % dari volume perkerasan jalan diisi agregat. Dalam memilih sumber agregat, hendaknya dipertimbangkan jumlah aspal yang akan terserap oleh agregat, sehingga agregat yang akan digunakan adalah agregat yang paling sedikit menyerap aspal. Agregat yang digunakan harus berasal dari daerah dan jenis yang sama.
2.3.1. Agregat Kasar
Agregat kasar adalah agregat yang tertahan pada saringan No. 8 atau 2.38 mm. Agregat ini harus terdiri dari batu pecah atau kerikil pecah yang bersih, kering, kuat, awet, dan bebas dari bahan lain yang mengganggu serta memenuhi persyaratan sebagai berikut :
a. Berat jenis semu (apparent) agregat minimum 2,5 (peraturan No. 13/PT/B/1983 Dirjen Bina Marga).
b. Peresapan agregat terhadap air maksimum 3 % (peraturan No. 13/PT/B/1983 Dirjen Bina Marga).
c. Keausan agregat yang diperiksa dengan mesin Los Angeles dengan kecepatan putaran 30-33 Rpm dan banyaknya putaran 500 putaran harus mempunyai nilai yang berada dibawah 40 % (peraturan No. 13/PT/B/1983 Dirjen Bina Marga).
d. Nilai impact maksimum agregat adalah 30 %. (BSI; Part 3; 1975).[
e. Indeks kepipihan agregat (flakiness) maksimum 25 %. (BSI; Part 1; 1975).
f. Kelekatan agregat terhadap aspal minimum 95 %. SNI 03-2439-1991 (SK SNI M-28-1990-F).
g. Nilai pelapukan (soundness) (AASHTO T 104 – 86, 1990) maksimum 12 % jika memakai sodium sulfat.
2.3.2. Agregat Halus
Agregat halus harus terdiri dari bahan-bahan yang berbidang kasar, bersudut tajam dan bersih dari kotoran-kotoran atau bahan-bahan lain yang tidak dikehendaki.
Agregat halus bisa terdiri dari pasir bersih, bahan-bahan halus hasil pemecahan batu atau kombinasi dari bahan-bahan tersebut dan dalam keadaan kering. Agregat halus harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
a. Berat jenis semu (apparent) agregat minimum 2,5 (peraturan No. 13/PT/B/1983 Dirjen Bina Marga).
b. Peresapan agregat terhadap air maksimum 3 % (peraturan No. 13/PT/B/1983 Dirjen Bina Marga).
c. Nilai sand equivalent harus minimum 50 (80 lebih baik) (peraturan No.
13/PT/B/1983 Dirjen Bina Marga).
2.3.3. Filler (bahan pengisi)
Apabila diperlukan, bahan pengisi harus terdiri dari abu batu kapur, kapur padam, semen (PC) atau bahan non plastis lainnya. Bahan ini harus kering dan bebas dari bahan lain yang mengganggu dan apabila dilakukan pemeriksaan analisa saringan secara basah, harus memenuhi gradasi sebagai bahan pengisi pada tabel 2.4.
Bagian yang melalui saringan no. 200 disebut debu mineral, dimana terdiri dari partikel halus, agregat halus dan partikel pengisi.
Tabel 2.2 GRADASI BAHAN PENGISI
Ukuran saringan persentase berat yang lolos
No. 30 (0.590 mm) 100
No. 50 (0.279 mm) 95 – 100
No. 100 (0.149 mm) 90 – 100
No. 200 (0.074 mm) 65 – 100
Sumber : Departemen Pekerjaan Umum, Petunjuk pelaksanaan Lapis Aspal Beton (LASTON) Untuk Jalan Raya SKBI .2.4.26.1987.
2.4. Pencampuran
2.4.1. Komposisi Umum Campuran
Campuran untuk lapis aspal beton pada dasarnya terdiri agregat kasar, agregat halus dan aspal. Masing-masing fraksi agregat terlebih dahulu harus diperiksa gradasinya dan selanjutnya digabungkan menurut perbandingan yang akan menghasilkan agregat campuran yang memenuhi persyaratan gradasi pada tabel 2.1.
kemudian kedalam agregat campuran tersebut ditambahkan aspal secukupnya sehingga diperoleh campuran yang memenuhi persyaratan yang telah ditetapkan.
2.4.2. Persyaratan Campuran AC (Asphalt Concrete)
Aspal beton adalah campuran padat dan merata yang kekuatannya tergantung pada ikatan antar agregat, mutu aspal dan mutu agregat. Campuran aspal beton direncanakan agar memiliki rongga udara antara 3-5%, sehingga dapat memiliki ketahanan dan kekuatan terhadap retak yang baik.
Umumnya dalam praktek untuk merencanakan campuran menggunakan Marshall Test dan untuk memilih kandungan jumlah bahan pengikat dihitung
berdasarkan kadar aspal yang memenuhi seluruh persyaratan karakteristik campuran.
Disarankan nilai maksimum kadar udara rongga adalah sebesar 5% dengan maksud untuk mengurangi kemungkinan terjadinya pengerasan pada umur rencana. Apabila dilakukan dengan cara Marshall (SNI No:06-2489-1991), campuran harus memenuhi
persyaratan karakteristik campuran lapis Aspal Beton seperti pada tabel 2.3. dan persentase ronggga dalam mineral agregat seperti pada tabel 2.4. dengan catatan : 1. Rongga dalam campuran aspal dihitung berdasarkan berat jenis maksimum
teoritis campuran (berdasarkan berat jenis efektif agregat) atau berdasarkan berat jenis maksimum campuran menurut AASHTO T 209-82.
2. Rongga dalam agregat ditetapkan berdasarkan berat jenis curah (bulk specific gravity) dari agregat.
3. Indeks perendaman ditetapkan berdasarkan rumus :
Stabilitas Marshall setelah direndam dalam air selama 48 jam pada suhu 60oC (Kg)
--- X 100%
Stabilitas Marshall (Kg)
Tabel 2.3. Karakteristik Campuran
Latasir Lataston Laston Sifat-sifat Campuran
Kelas
A & B WC Base WC BC Base 1.2 untuk Lalu Lintas > 1.000.000 ESA Penyerapan kadar aspal Maks. 2.0
1.7 untuk Lalu Lintas < 1.000.000 ESA
Jumlah tumbukan per bidang 50 75 112
Lalu Lintas (LL) Min. Tidak - 4.9
Rongga > 1 juta ESA Maks. digunakan - 5.9
Dalam > 0.5 juta ESA & Min. untuk LL 4.0 3.9
Campuran < 1 juta ESA Maks. berat 6.0 4.9
(%) Lalu Lintas (LL) Min. 3..0 3.0
< 0.5 juta ESA Maks. 6.0 5.0
Rongga dalam agregat (VMA) (%) Min. 20 18 17 15 14 13
Lalu Lintas (LL) Min Tidak 65 65 63 60
Rongga > 1 juta ESA digunakan
untuk LL 68
Berat
(%) Lalu Lintas (LL) Min 75 73
< 0.5 juta ESA
Stabilitas Marshall (kg) Min 200 800 800
Maks. 850 - -
Kelelehan (mm) Min 2 2 2
Maks. 3 - -
Marshall Quotient (kg/mm) Min. 80 200 200
Stabilitas Marshal sisa setelah perendaman Min selama 24 jam 60°C (5)
75%
Sumber : Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Bina Marga, Petunjuk Pelaksanaan Lapis Aspal Beton,1998.
Tabel 2.4 PERSENTASE MINIMUM RONGGA DALAM AGREGAT Ukuran Maksimum Nominal Persentase Minimum
Agregat Rongga Dalam Agregat
No. 16 1.18 mm 23.5
No. 8 2.36 mm 21
No. 4 4.75 mm 18
3/8 inch 9.5 mm 16
1/2 inch 12.5 mm 15
3/4 inch 19 mm 14
1 inch 25 mm 13
1 ½ inch 37.5 mm 12
2 inch 50 mm 11.5
2 1/2 inch 63 mm 11
Sumber : Departemen Pekerjaan Umum, Petunjuk pelaksanaan Lapis Aspal Beton (LASTON) Untuk Jalan Raya SKBI.2.4.26.1987.
Untuk melakukan Marshall Test, Uji Persen Rongga Dalam Agregat, Marshall Quotient, Uji Stabilitas, Uji Persen Rongga Dalam Campuran, Uji Persen
Rongga Terisi Aspal, Uji Kelelehan, Indek Perendaman menggunakan acuan buku petunjuk pelaksanaan lapis aspal beton (LASTON) No. 13/PT/B/1983, Direktorat Jenderal Bina Marga.
2.4.3. Suhu campuran Aspal
Suhu pencampuran yang dipakai sebagai pedoman dilaboratorium Perkerasan Jalan Universitas Kristen Petra adalah sebagai berikut :
• Suhu aspal : 135 - 150oC
• Suhu agregat : 150 - 170oC
• Suhu campuran : 140 - 150oC
2.4.4. Rumusan Campuran Kerja (Job Mix Formula)
Sebelum pelaksanaan dimulai, terlebih dahulu harus dibuat rumusan campuran kerja (Job Mix Formula) yang akan dijadikan dasar dalam memproduksi campuran. Rumusan campuran kerja tersebut harus menunjukan hal-hal sebagai berikut :
1. Nilai pasti persentasi berat agregat yang lolos pada setiap saringan yang ditetapkan.
2. Nilai pasti kadar aspal dalam campuran.
3. Nilai pasti suhu pada saat campuran keluar dari pusat pencampur.
4. Nilai pasti suhu pada saat campuran ada dilapangan.
2.4.5. Penerapan Rumus Campuran Kerja dan Toleransi
Semua campuran yang dihasilkan harus memenuhi syarat campuran yang telah ditetapkan dengan toleransi sebagai berikut :
a. Berat agregat yang lolos saringan No.8 dan yang lebih besar ± 5% berat agregat.
b. Berat agregat yang lolos saringan No.30, No.50, No.100 ± 3% berat agregat.
c. Berat agregat yang lolos saringan No.200 ± 1% berat agregat.
d. Toleransi kadar aspal : ± 0.3% berat campuran
e. Toleransi suhu campuran keluar dari pusat pencampur : ± 10 oC dan campuran tiba di lapangan : ± 10oC.
f. Suhu masing-masing tidak boleh keluar dari batas-batas umum dan batas kendali gradasi tidak boleh melebihi batas yang telah ditentukan.
2.4.6. Pemeriksaan dengan Marshall Test
Kinerja campuran beraspal dapat diperiksa dengan alat pemeriksaan Marshall (PB-0201-76 MPBJ), dimana Parameter-parameter percobaan aspal ini adalah :
1. Berat volume.
Kurva berat volume ( terhadap kadar aspal ) pada umumnya serupa dengan kurva untuk stabilitas. Hanya kadar aspal optimum biasanya (tidak selalu) sedikit lebih besar dari kadar aspal optimum untuk stabilitas. Dengan pertimbangan ini maka parameter berat volume dapat dianggap telah tercakup pada parameter stabilitas.
2. Stabilitas.
Pengukuran stabilitas dengan Marshall diperlukan untuk mengetahui kekuatan tekan geser dari contoh / sampel yang ditahan dari 2 sisi kepala
penekan (porsi tahanan kohesi lebih dominan dari porsi tahanan penguncian butir). Dengan nilai stabilitas yang cukup tinggi diharapkan perkerasan dapat menahan lalu lintas tanpa terjadi kehancuran geser.
3. VIM ( Void In Mineral / rongga dalam campuran ) atau Air Void
VIM digunakan untuk mengetahui besarnya rongga campuran, sedemikian hingga rongga tidak terlalu kecil ( menimbulkan bleeding ) atau terlalu besar.
4. VFB ( Void Filled Bitumen )
Parameter VFB diperlukan untuk mengetahui apakah perkerasan memiliki keawetan ( durability ) dan tahan air ( impermeable ) yang cukup memadai.
5. VMA ( rongga pada campuran agregat ).
VMA adalah rongga antar butir agregat, terdiri dari rongga udara aspal efektif, dinyatakan dalam prosentase volume total campuran. Bila rongga udara serta kadar aspal telah diketahui, maka hanya tingkat absorbsi agregat yang belum terungkap. Dengan pertimbangan bahwa penilaian agregat sudah diadakan pada tahap perencanaan, maka parameter VMA dapat dianggap tidak diperlukan lagi.
5. Flow ( kelelehan ).
Parameter flow diperlukan untuk mengetahui deformasi vertikal campuran saat dibebani hingga hancur ( pada maksimum stabilitas ). Flow ini biasanya meningkat dengan bertambahnya kadar aspal. Campuran berkadar aspal rendah lebih tahan terhadap deformasi jika ditempatkan di bagian as jalan, sedangkan campuran berkadar aspal tinggi akan lebih tahan terhadap deformasi jika berada di bagian tepi perkerasan (tanpa tahanan samping ).
6. Marshall Quotient ( MQ ).
Pengukuran MQ diperlukan untuk mengetahui kekakuan (stiffness) campuran. Pada pelapisan overlay tebal 5 cm, maka kekakuan yang tinggi dapat menahan deformasi serta mendistribusikan beban lalu lintas ke daerah yang lebih luas pada tanah dasar, sedangkan pada pelapisan yang tipis (< 5 cm), maka nilai kekakuan perlu dibatasi agar lapisan tambahan tersebut tidak mudah retak.
Batasan kekakuan lapisan tipis perlu lebih diperketat bila lendutan yang ada ( kondisi jalan lama ) cukup besar ( 2 mm ).
7. Stabilitas Setelah Rendaman.
Parameter ini pada dasarnya mengukur tingkat adhesi antara agregat dengan bitumen. Dengan pertimbangan bahwa penilaian agregat dan bitumen sudah diadakan pada tahap awal perencanaan (persyaratan agregat dan bitumen).
Maka parameter stabilitas setelah rendaman dapat dianggap sudah tidak diperlukan lagi.
8. Perbandingan filler terhadap bitumen.
Tujuan awal filler adalah mengisi rongga dalam campuran (VIM ).Pada kadar aspal konstan, penambahan filler akan memperkecil VIM. Dalam perkembangan selanjutnya terbukti filler tidak hanya mengganti fungsi bitumen mengisi rongga, tetapi juga memperkuat campuran. Untuk suatu kadar aspal yang konstan, jumlah filler yang sedikit berakibat rendahnya koefisien Marshall (MQ), karena viskositas bitumen masih rendah dengan pemakaian filler yang sedikit tersebut. Selanjutnya koefisien Marshall meningkat dengan penambahan sampai nilai maksimum, kemudian menurun akibat berkurangnya kemampuan pemadatan campuran (tanpa menimbulkan retak).
