MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN
KARET ALAM SIKLIT (CYCLIC NATURAL RUBBER)
TESIS
Oleh
WINSYAHPUTRA RITONGA
117026014/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN
KARET ALAM SIKLIT (CYCLIC NATURAL RUBBER)
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada
Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera
Utara
Oleh
WINSYAHPUTRA RITONGA
117026014/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
Judul : MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN KARET ALAM SIKLIK (CYCLIC NATURAL RUBBER) Nama Mahasiswa : WINSYAHPUTRA RITONGA
NIM : 117026014
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Prof. Drs. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Ketua Anggota
Ketua Program Studi Dekan
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc
PERNYATAAN ORISINALITAS
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN
KARET ALAM SIKLIT (CYCLIC NATURAL RUBBER)
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis/disertasi ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, Juli 2013
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai civitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Winsyahputra Ritonga NIM : 117026014
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas Tesis saya berjudul :
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN KARET ALAM SIKLIT (CYCLIC NATURAL RUBBER)
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 25 Juli 2013
Telah diuji pada :
Tanggal : 25 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Drs. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Anggota : 1. Dr. Nasruddin, M.N M.Eng.Sc
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Winsyahputra Ritonga
Tempat dan Tanggal Lahir : Sigambal, 19 September 1981
Alamat Rumah : Jln. Tanjung No. 224 Blok 03 Medan
HP : 081376204129
e-mail :[email protected]
Instansi Tempat Bekerja : FMIPA Universitas Negeri Medan Alamat Kantor : Jln. Willem Iskandar Pasar V Medan Telepon/Faks/HP :
-DATA PENDIDIKAN
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis yang berjudul “Modifikasi Aspal Dengan Menggunakan Karet Alam Siklik (Cyclic Natural
Rubber)” ini dapat diselesaikan. Dengan diselesaikannya tesis ini, penulis
mengucapkan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kepada :
1. Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K), atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Ilmu Fisika di Program Pasca Sarjana FMIPA USU
2. Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara Dr. Sutarman, M.Sc., atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Ilmu Fisika di Program Pasca Sarjana FMIPA USU
3. Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc dan Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S beserta seluruh staf pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Prof. Drs. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, selaku Pembimbing Utama
dan Bapak Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran hingga selesainya penelitian ini.
5. Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S, Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, dan Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc selaku dewan penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini. 6. Kepala Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan beserta
staf, Kepala Laboratorium PTKI Medan beserta staf, dalam bantuannya membuat dan menganalisa sampel penelitian.
yang telah memberikan do’a restu serta dorongan moril maupun materil
sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan.
8. Istri tercinta Tessa Simahate dan Ananda tersayang Hamizah Syazwani Ritonga yang sangat spesial dihati penulis atas doa, dukungan dan bantuan yang diberikan dalam menyelesaikan studi ini.
9. Abanganda Eddyanto, Ph.D, Abil Mansyur, M.Si, Alkhafi Maas Siregar, M.Si dan Adinda Septian Prawijaya, S.Pd yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran hingga selesainya penelitian ini.
10. Rekan-rekan angkatan 2011 Prodi Magister Ilmu Fisika, Bang Zul, Witri, Vicky, Ucok, Kak Evi, Puput, Fitri dan semuanya yang tak dapat disebutkan atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik selama perkuliahan maupun selama penelitian.
11. Teman-teman sejawat di Unimed yang telah banyak membantu memberikan dorongan moril selama menyelesaikan pendidikan.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Hormat Penulis,
MODIFIKASI ASPAL DENGAN MENGGUNAKAN KARET ALAM SIKLIK (CYCLIC NATURAL RUBBER)
ABSTRAK
Telah diteliti pemanfaatan karet alam siklik (Cyclic Natural Rubber/CNR) sebagai bahan pemodifikasi aspal. Selain penambahan CNR, asam akrilta dan BPO ditambahkan untuk memperkuat ikatan aspal dan CNR. Modifikasi aspal dirancang dengan cara mencampurkan aspal dengan CNR, asam akrilat dan BPO kedalam aspal untuk selanjutnya dilakukan pengujian persyaratan fisik aspal menurut SNI. Setelah memenuhi persyaratan fisik aspal, aspal modifikasi dicampurkan dengan agregat dan dilakukan pengujian Marshall. Hasil pengujian persyaratan fisik aspal-CNR menunjukkan bahwa komposisi optimum terjadi pada penambahan CNR maksimal 6 phr memenuhi standar persyaratan fisik aspal. Penambahan CNR-asam akrilat dan BPO maksimal CNR 6 phr, 0,5 phr asam akrilat dan 0,05 mr BPO juga memenuhi standar persyaratan fisik aspal. Dari pengujian Marshall menunjukkan bahwa penambahan CNR mengakibatkan penurunan nilai densitas (kepadatan/berat isi) dan rongga yang terisi aspal (VFA), serta meningkatkan nilai stabilitas, flow, dan rongga dalam campuran (VIM) jika dibandingkan dengan aspal murni. Analisis sifat termal menghasilkan Tg 385 oC
dan Tm 510 oC. Dari pembahasan karakteristik fisik aspal, penambahan CNR
berakibat semakin baiknya nilai stabilitas, kelenturan, kekesatan atau ketahanan geser, dan mudah untuk dilaksanakan serta semakin menurunnya keawetan, ketahan terhadap kelelahan dan kedap air jika dibandingkan dengan aspal murni. Hasil pengujian Marshall juga menunjukkan bahwa penambahan kadar aspal-CNR 6 % efektif dalam meningkatkan karakteristik fisik aspal dimana dihasilkan nilai stabilitas maksimum sebesar 1481 kg dan nilai flow maksimum sebesar 5,05 mm. Keadaan itu menyebabkan aspal menjadi tahan terhadap beban lebih berat, bersifat kaku dan tidak mudah mengalami deformasi plastis sehingga baik digunakan untuk jalan raya.
MODIFICATION ASPHALT USING CYCLIC NATURAL RUBBER (CNR)
ABSTRACT
The research has been done about using of Cyclic Natural Rubber as asphalt modifier material. Besides addition CNR, acrylate acid and BPO are added to strengthen the forces of asphalt and CNR. Modified of asphalt designed by mixing asphalt, CNR, acrylate acid and BPO for further testing physical regulation of asphalt according to SNI. After met physical requlation of asphalt, modified asphalt mixed with aggregate and than Marshall testing. The result of physical regulation of asphal-CNR that the addition CNR maximum 6 phr meet the physical regulation of asphalt standard. Addition CNR maximum 6 phr, 05 phr acrylate acid and 0,05 mr BPO meet the physical regulation of asphalt standard too. The Marshall testing that addition CNR resulted impairment of density and Void Filled with Aspalt (VFA) and increasing stability, flow and Void In the mix (VIM) when compared to pure asphalt. Analysis of thermal properties result Tg
385 oC and Tm 510 oC. Discussion of the physical characteristics asphalt,
additions CNR resulted improving value of Stability, fleksibilitas, skid resistance, and workability and decreasing durabilitas, fatique resistence and impermeabilitas when compared to pure asphalt. Marshall test results also showed that addition of aspahalt-CNR 6 % effective improving the physical characteristics of asphalt where the resulting maximum stability for 1481 kg and maximum flow for 5,05 mm. The circumstances causing asphalt resistant to heavier loads, are stiff and not easy to deform plastically so good for highway use.
DAFTAR ISI
1.2 Perumusan Masalah ……….. 3
1.3 Pembatasan Masalah ……… 4
1.4 Tujuan Penelitian ……… 5
1.5 Manfaat Penelitian ……… 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……… 6
2.1 Aspal………. 6
2.2 Jenis-Jenis Aspal ...…………..……….……… 7
2.3 Beton Aspal………..…… 8
2.4 Sifat Fisika Aspal………. 11
2.5 Karet ………..…. 11
2.6 Karet Alam Siklik (Cyclik Natural Rubber)………. 13
2.7Modifikasi Aspal………... 14
2.8Agregat ………..……... 15
2.9 Pengujian Karakterisktik Aspal………. 17
2.9.1 Uji Penetrasi ……….. 17
2.9.2 Uji Titik Lembab....……… 18
2.9.3 Uji Titik Nyala.………... 18
2.9.4 Uji Daktilitas……… 19
2.9.5 Uji Berat Jenis ………... 20
2.9.7 Pengujian Kehilangan Berat ……… 20
2.10 Pengujian Sifat Termal dengan Differential Thermal Analysis (DTA) ..………... 21
2.11 Pengujian Marshall Aspal ..………...… 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ……… 27
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ………..…… 27
3.2 Alat dan Bahan…… ………. 27
3.3 Prosedur Penelitian………... 28
3.3.1 Pembuatan Aspal Polimer……… 28
3.3.2Pengujian Sifat Fisik Persyaratan Aspal……… 29
3.3.2.1Penetrasi ……….... 29
3.3.2.2 Uji Titik Lembek ………..………. 29
3.3.2.3Uji Daktilitas….………. 31
3.3.2.4Uji Berat Jenis……… 32
3.3.2.5Uji Penurunan/ Kehilangan Berat ………. 32
3.3.3 Pengujian Sifat Termal Aspal ……… 32
3.3.4 Pengujian Marshal ………. 33
3.3.4.1 Pembuatan Benda Uji……...……… 33
3.3.4.2 Pengukuran Berat Jenis ………. 34
3.3.4.3 Pengujian Nilai Stabilitas dan Flow ……….. 35
3.3.4.4 Perhitungan Sifat Volumetrik Benda Uji ………... 35
3.4 Bagan Alir Penelitian ...……… 36
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN………. 37
4.1 Hasil Penelitian ……….………... 37
4.1.1 Hasil Penelitian Sifat Fisik Aspal………... 37
4.1.2.2 Pengujian Berat Jenis dan Berat Jenis Setelah TFOT
(Thin Film Oven Test) ...………. 41
4.1.2.3 Pengujian Daktilitas Aspal ...………….….... 42
4.1.2.4 Pengujian Kehilangan Berat ...……….……. 44
4.1.2.5 Pengujian Titik Lembek...………...……. 45
4.1.3 Hasil Penelitian Sifat Fisik Agregrat ……….. 47
4.1.4 Hasil Penelitian Pengujian Marshall ………... 48
4.1.4.1 Pengaruh Penambahan CNR, Asam Akrilat dan BPO Terhadap Berat Isi (density) …………... 48
4.1.4.2 Pengaruh Penambahan CNR, Asam Akrilat dan BPO Terhadap Stabilitas ……….... 50
4.1.4.3 Pengaruh Penambahan CNR, Asam Akrilat dan BPO Terhadap Flow………... 51
4.1.4.4 Pengaruh Penambahan CNR, Asam Akrilat dan BPO Terhadap VIM (Void In the Mix) ……... 53
4.1.4.5 Pengaruh Penambahan CNR, Asam Akrilat dan BPO Terhadap VFA (Void Filled with Aspalt)... 54
4.1.4.6 Hasil Penelitian Variasi Bahan Tambah Dalam Menentukan Kadar Aspal Optimum ………….. 55
4.1.5 Hasil Pengujian dengan DTA ………... 56
4.2 Pembahasan Hasil Penelitian ……….……..…………. 58
4.2.1 Pembahasan Sifat Fisik Persyaratan Aspal ... 58
4.2.2 Pembahasan Hasil PengujianMarshall ……….. 61
4.2.3 Pengaruh Penambahan CNR terhadap Karekteristik Aspal ……..………... 62
4.2.3 Pembahasan Pengujian DTA ....……….. 66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……… 68
5.1 Kesimpulan ………... 68
5.2 Saran ………. 69
DAFTAR PUSTAKA ………. 70
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel Judul Halaman
Tabel 2.1 Spesifikasi persyaratan aspal pen 80-100………. 8 Tabel 3.1 Perkiraan Sampel Penelitian………... 28 Tabel 4.1 Tabel Hasil Pengujian Sifat Fisika Aspal Murni……... 37 Tabel 4.2 Tabel Hasil Pengujian Sifat Fisika Aspal Setelah
Dicampurkan Dengan CNR (Aspal-CNR)…………... 38 Tabel 4.3 Tabel Hasil Pengujian Sifat Fisika Aspal Setelah
Dicampurkan Dengan CNR (CNR), Asam Akrilat (AA)
dan BPO…………... 38 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Agregat………...…...…...…... 47 Tabel 4.5 Hasil Penelitian Pengujian Marshall Aspal Murni…... 48 Tabel 4.6 Hasil Penelitian Pengujian Marshall campuran Aspal
dan CNR………... 48 Tabel 4.7 Hasil Penelitian Pengujian Marshall campuran Aspal,
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
Gambar 2.1 Bentuk fisik karet alam siklik... 13
Gambar 2.2 Pengujian penetrasi aspal... 17
Gambar 2.3 Ilustrasi Pengujian Titik Lembek Aspal………... 18
Gambar 2.4 Ilustrasi Pengujian Titik Nyala Aspal………... 18
Gambar 2.5 Ilustrasi Pengujian Duktilitas Aspal………... 19
Gambar 2.6 Ilustrasi pengujian kehilangan berat aspal………... 20
Gambar 2.7 Alat Pengujian Marshall………... 22
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian………... 37
Gambar 4.1 Nilai Penetrasi Aspal setelah ditambahkan CNR……... 39
Gambar 4.2 Nilai Penetrasi Aspal setelah ditambahkan CNR, Asam Akrilat dan BPO………... 40
Gambar 4.3 Nilai Berat Jenis campuran Aspal dengan CNR…... 41
Gambar 4.4 Nilai Berat Jenis campuran Aspal, CNR, Asam Akrilat dan BPO………... 42
Gambar 4.5 Nilai daktilitas campuran aspal dengan CNR………... 43
Gambar 4.6 Nilai daktilitas campuran aspal dengan CNR, asam akrilat dan BPO………... 44
Gambar 4.7 Nilai Kehilangan Berat Jenis campuran Aspal dan CNR... 44
Gambar 4.8 Nilai kehilangan berat campuran Aspal, CNR, Asam Akrilat dan BPO………... 45
Gambar 4.9 Nilai Titik Lembek campuran Aspal dan CNR………... 46
Gambar 4.10 Nilai Titik Lembek campuran Aspal-CNR-Asam Akrilat-BPO………... 47
Gambar 4.11 Nilai densitas campuran aspal………... 49
Gambar 4.12 Nilai stabilitas campuran aspal………... 50
Gambar 4.13 Nilai flow campuran aspal………... 52
Gambar 4.14 Nilai VIM campuran aspal... 53
Gambar 4.15 Nilai VFA campuran aspal………... 55
Gambar 4.16 Pengaruh Variasi Tambahan CNR terhadap Nilai kadar Aspal Optimum………... 55
Gambar 4.17 Grafik Hasil Pengujian DTA Terhadap Aspal Murni... 57
Gambar 4.18 Grafik Hasil Pengujian DTA Campuran Aspal Murni dan CNR... 57
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran Judul Halaman
DAFTAR TERMINOLOGI
AA = Asam Akrilat BPO = Benzoil Peroksida CNR = Cyclic Natural Rubber
DTA = Differential Thermal Analysis KAO = Kadar Aspal Optimum
mr = Mol Rasio
phr = Per hundred rasio
SNI = Standar Nasional Indonesia TFOT = Thin Film Oven Test VFA = Void Filled with Aspalt VIM = Void In the mix
