Analisis Optimum Bitumen Content dan Suhu Pemadatan Pada
Campuran Split Mastic Asphalt (SMA) dengan Limbah Plastik
High Denstity Poly Ethylene (HDPE) Sebagai Pengganti Sebagian
Agregat
Analyze of Optimum Bitumen Content and Temperature Compact For Split
Mastic Asphalt With Waste Plastic High Density Poly Ethylene (HDPE) As
Partial Replacement Of Aggregate
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
M FAUZAN AROFA
I0113074
PROGRAM STUDI SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
i
Analisis Optimum Bitumen Content dan Suhu Pemadatan Pada
Campuran Split Mastic Asphalt (SMA) dengan Limbah Plastik
High Denstity Poly Ethylene (HDPE) Sebagai Pengganti Sebagian
Agregat
Analyze of Optimum Bitumen Content and Temperature Compact For Split
Mastic Asphalt With Waste Plastic High Density Poly Ethylene (HDPE) As
Partial Replacement Of Aggregate
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
M FAUZAN AROFA
I0113074
PROGRAM STUDI SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
iv
MOTTO
“Sesungguhnya sebaik-baiknya manusia adalah yang dapat memberi manfaat
untuk orang lain”
(Muhammad SAW)
“Hidupmu Pilihanmu, Jangan Menyesal Atas Keputusan Yang Telah Kamu Buat”
(M Fauzan Arofa)
PERSEMBAHAN
Semua hasil ini saya persembahkan buat orang-orang yang saya sayangi yang
selama ini selalu ada buat saya,
Ayah dan Bunda terimakasih atas doa, didikan dan dukungannya semoga selalu
diberi kesehatan dan selalu dalam lindungan Allah Subhana Wata’ala
Saudaraku, M Faris Fitriansyah dan Nadhira Kamiliyah atas doan dan semua hal
v
ABSTRAK
M Fauzan Arofa, 2017. Analisis Optimum Bitumen Content dan Suhu Pemadatan Pada Campuran Split Mastic Asphalt (SMA) dengan Limbah Plastik High Denstity Poly Ethylene (HDPE) Sebagai Pengganti Agregat.
Skripsi, Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
Salah satu permasalahan dalam kontruksi perkerasan jalan adalah adanya bahan baku yang tidak dapat diperbaharui yaitu aggregat. Dilain pihak Indonesia mempunyai permasalahan lain yaitu melimpahnya limbah yang sulit terurai kembali seperti plastik. Penelitian sebelumnya telah membuktikan bahwa plastik yang digunakan sebagai pengganti sebagian aggregat dapat meningkatkan nilai stabilitas pada campuran aspal beton lapis aus (Gunadi,2013). Dalam penelitian kali ini, plastik tutup botol bekas HDPE akan dielaborasi sebagai pengganti sebagian aggregat pada campuran SMA. Tujuan penelitian ini untuk mengidentifikasi apakah limbah plastik sebagai aggregat memberikan pengaruh terhadap karakteristik Marshall serta mendapatkan suhu terendah pemadatan yang dapat diterapkan pada campuran SMA.
Metode pembuatan benda uji yang digunakan adalah Central Composite Design
(CCD) dengan tahap pertama menggunakan variasi kadar aspal dan variasi kadar plastik yang tersebar dalam 9 kombinasi. Pada tahap kedua menggunakan variasi suhu pemadatan sebesar tersebar dalam 5 variasi suhu. Hasil pengujian dianalisis menggunakan software minitab.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai stabilitas terbesar pada kombinasi aspal 6,5% dan plastik 40% yaitu sebesar 2597.76 kg. Nilai flow terbesar 10.9 mm pada kombinasi aspal 7% plastik 30%. Sedangkan nilai marshall quotient (MQ) terbesar 314.183 pada kombinasi aspal 6.5% plastik 40%. Hasil ini menunjukkan bahwa plastik HDPE terbukti dapat meningkatkan karakteristik marshall dengan hasil terendah pun telah memiliki nilai stabilitas, flow dan MQ yang jauh diatas rata-rata. Kadar aspal optimum pada penelitian ini sebesar 6.95% dan kadar plastik optimum sebesar 33.5721% yang didapatkan dengan menggunakan program minitab. Pada penelitian ini juga dengan adanya variasi suhu pemadatan memiliki stabilitas terkecil yaitu pada suhu 100◦C sebesar 1117.3kg dan terbesar pada suhu 140◦C sebesar 2077.71kg. Hal ini menunjukkan bahwa suhu dibawah standar suhu pemadatan dapat diterapkan untuk mempermudah pengendalian suhu di lapangan karena telah memiliki nilai stabilitas yang tinggi jauh melebihi syarat stabilitas campuran split mastic asphalt (SMA).
vi
ABSTRACT
M Fauzan Arofa, 2017. Analyze of Optimum Bitumen Content and Temperature Compact For Split Mastic Asphalt With Waste Plastic High Density Poly Ethylene (HDPE) As Replacement Of Aggregate. Skripsi, Department Of Civil Engineering Faculty of Enggineering Sebelas Maret University.
One of the problems in pavement contruction is the existence of non renewable raw material, aggregates. Besides, Indonesian have a problem there are many waste material that hard to decomposesuch as plastic. In other research there is a fact that plastic can raise stability of Asphalt Concreate (Gunadi,2013). Research this time using waste boottle plastic HDPE as partial replacement of aggregate in Split Mastic Asphalt (SMA). The purpose of this research is identification that waste plastic as aggregate can give an effect to characteristic of marshall and to get the lowest temperature compact that can be appliedfor SMA.
Method that use for create specimens in this research is Central Composite Design
(CCD) with the first stage using varied of asphalt content and varied of plastic which is spread in 9 combinations. The second stage use the varied of temperature compact which is spread in 5 variations. Test results were analyzed using minitab software.
The results showed that the highest stability values occurs in combination of 6.5% asphalt and 40% plastic is 2597.76 kg. The highest flow values is 10.9 mm occur in combination of 7% asphalt 30% plastic. Meanwhile the highest values of marshall quotient (MQ) is 314.183 that occurs in combination of 6.5% asphalt 40% plastic. These results suggest that HDPE plastic have been shown to improve the characteristic of marshall, with the lowest still having high stability and flow value. The optimum of SMA with plastic as replacement aggregate for asphalt is 6.95% and plastic is 33.5721% that using minitab program. In this research with the varied of temperature compact the lowest values of stability is 1117.3kg at 100◦C and the highest is 2077.71 kg at 140◦C. This shows that temperatures below the standard of compaction temperatures can be applied to facilitate temperature control in the field because it has a high stability value far beyond the requirement of split mastic asphalt mixture.
vii
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat – Nya, penulis dapat menyelasikan penelitian ini yang berjudul “Analisis Optimum
Bitument Content (OBC) dan Suhu Pemadatan Pada Campuran Split Mastic Asphalt
(SMA) Dengan Plastik High Density Poly Ethylene (HDPE) Sebagai Pengganti
Sebagian Aggregat”” dengan baik dan lancar. Penelitian ini disusun sebagai syarat untuk meraih gelar sarjana teknik di Program Studi Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret.
Dengan adanya penelitian ini, penulis berharap semoga penelitian ini dapat berguna bagi para pembaca untuk menambah pengetahuan secara teori ang diperoleh di bangku kuliah.
Dalam penulisan tugas akhir ini penulis mendapat bantuan dan bimbingan berbagai pihak sehingga semuanya dapat berjalan lancar. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih, kepada:
1. Wibowo, S.T, DEA, selaku ketua program studi teknik sipil Universitas Sebelas Maret.
2. Ir.Sunarmasto, M.T, selaku pembimbing akademik yang telah membimbing selama proses perkuliahan.
3. Ir. Djoko Sarwono, M.T, selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan skripsi.
4. Ir. Djumari, M.T, selaku dosen pembimbing 2 yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan skripsi.
5. Ir. Agus Sumarsono, M.T, selaku ketua laboratorium jalan raya fakultas teknik Universitas Sebelas Maret yang telah mengizinkan penggunaan laboratorium sebagai tempat penelitian.
viii
7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2013 yang telah memberi bantuan dan dorongan.
8. Pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa tugas ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga tugas ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya mahasiswa teknik.
Surakarta, September 2017
x
2.2.2.2.1 Klasifikasi Aggregat ... 17
2.2.2.2.2 Sifat-Sifat Agregat ... 17
2.2.2.2.3 Gradasi ... 18
2.2.2.2.4 Daya Tahan Aggregat ... 20
2.2.2.2.5 Bentuk dan Tekstur Aggregat ... 20
2.2.2.2.6 Daya Lekat Terhadap Aspal ... 21
2.2.2.2.7 Berat Jenis (Specific Gravity) ... 22
2.2.2.3 Bahan Pengisi (Mineral Filler) ... 23
2.2.2.4 Bahan Tambah ... 23
2.2.3 Plastik HDPE (High Density Poly Ethylene) ... 25
2.2.3.1 Karakteristik Plastik HDPE ... 25
xi
3.4.4 Satu Set Alat Uji Daktilitas Bitumen... 37
3.4.5 Satu Set Alat Uji Berat Jenis Aspal ... 38
3.5.3 Perencanaan Komposisi Campuran ... 47
3.5.4 Pelaksanaan Pembuatan Benda Uji ... 49
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil ... 56
4.2 Pembahasan ... 65
4.2.1 Pengaruh Variasi Kadar Aspal dan Kadar Plastik HDPE Terhadap Stabilitas, flow, MQ, VIM, VMA dan VFB ... 65
4.2.2 Kadar Aspal dan Kadar Plastik Optimum Berdasarkan Karakteristik Marshall ... 71
4.2.3 Pengaruh Suhu Pemadatan Terhadap Karakteristik Marshall . 73 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 75
5.2 Saran ... 77
DAFTAR PUSTAKA ... 78
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Alat Penetrasi ... 13
Gambar 2.2 Alat Uji Titik Lembek ... 14
Gambar 2.3 Alat Uji Titik Nyala dan Titik Bakar ... 14
Gambar 2.4 a.Cetakan Daktilitas b.Alat Daktilitas ... 15
Gambar 2.5 Alat Uji Viskositas ... 16
Gambar 2.6 Jenis Gradasi Aggregat ... 19
Gambar 2.7 Central Composite Design (CCD) ... 27
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian ... 33
Gambar 3.2 Central Composite and Rotatable Design Dua Variabel ... 41
Gambar 3.3 Kotak Dialog Masuk Orde II ... 50
Gambar 3.4 Kotak Dialog Penentuan Jumlah Variabel dan Pengulangan Data ... 50
Gambar 3.5 Kotak Dialog Menu Factors dan Options ... 51
Gambar 3.6 Output Yang Dihasilkan ... 51
Gambar 3.7 Tampilan Input Data ... 51
Gambar 3.8 Kotak Dialog Analyze Response Surface ... 52
Gambar 3.9 Kotak Dialog Analyze Response Surface Design dan Options . 52
Gambar 3.17 Kotak Dialog Pembuatan Response Optimizer ... 55
Gambar 3.18 Kotak Dialog dan Output Response Optimizer ... 55
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap Stabilitas 65
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap Flow ... 66
xiii
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap VIM ... 69 Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap VMA ... 70 Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap VFB ... 71 Gambar 4.7 Countour Plot Stabilitas dan Flow Terhadap Kadar Aspal Dengan
Kadar Plastik ... 72 Gambar 4.8 Surface Plot Stabilitas dan Flow Terhadap Kadar Aspal Dengan
Kadar Plastik ... 72 Gambar 4.9 Optimazation Plot Stabilitas dan Flow Terhadap Kadar Aspal
Dengan Kadar Plastik ... 72 Gambar 4.10 Optimazation Plot Stabilitas Dengan Flow Terhadap Kadar Aspal
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Persyaratan Campuran Split Mastic Asphalt ... 10
Tabel 2.2 Spesifikasi Gradasi Split Mastic Asphalt ... 10
Tabel 2.3 Sifat-Sifat Gradasi ... 19
Tabel 2.4 Syarat Serat Sellulosa ... 24
Tabel 2.5 Syarat Mineral Fiber ... 24
Tabel 2.6 Central Composite Design ... 28
Tabel 3.1 Kode dan Nilai Variasi Variabel ... 41
Tabel 3.2 Perencanaan Jumlah Benda Uji Penelitian Tahap 1 Rotatable Method Design... 47
Tabel 3.3 Perencanaan Jumlah Benda Uji Penelitian Tahap 1 ... 47
Tabel 4.1 Karakteristik Aggregat ... 56
Tabel 4.2 Karakteristik Aspal Penetrasi 60/70 ... 57
Tabel 4.3 Gradasi Aggregat Pada Campuran SMA Variasi Kadar Aspal dan Kadar Plastik ... 58
Tabel 4.4 Gradasi Aggregat Pada Campuran SMA Variasi Suhu Pemadatan... 58
Tabel 4.5 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 6.29% dan Plastik 30 59 Tabel 4.6 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 6.5% dan Plastik 20% dan 40% ... 60
Tabel 4.7 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 7% dan Plastik 15,86%, 30% dan 44.14 % ... 60
Tabel 4.8 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 6.5% dan Plastik 20% dan 40% ... 61
Tabel 4.9 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 7.7071% dan Plastik 30%% ... 61
Tabel 4.10 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 6.95% dan Plastik 33.5721% ... 62
Tabel 4.11 Contoh Data Kebutuhan Aggregat Kombinasi 1 a ... 62
Tabel 4.12 Karakteristik Campuran Split Mastic Asphalt (SMA) ... 64
xv
AASHTO = American Standard Testing Method
SNI = Standar Nasional Indonesi
ASTM = American Standard Testing Method
NAPA = National Asphalt Pavement Association
NaCl = Natrium Klorida
Gsb = Berat Jenis Bulk Aggregat Gse = Berat Jenis Effektif Aggregat Gsa = Berat Jenis Total Aggregat Gpl = Berat Jenis Plastik
xvi Gac = Berat Jenis Aspal
Pba = Penyerapan Aspal
xvii
