PENGGUNAAN SERBUK GETAH SEBAGAI BAHAN TAMBAH DALAM BITUMEN
Noor Azma Binti Abu Bakar1, Muhamad Izwan bin Ismail dan Amsyar bin Mustafa Jabatan Kejuruteraan Awam,
Politeknik Tuanku Sultanah Bahiyah (1Koresponden e-mail:azma@ptsb.edu.my )
ABSTRAK
Dalam era modenisasi dan globalisasi kini, banyak teknologi baru dihasilkan. Bidang kejuruteraan jalan raya dan pengangkutan juga adalah sebahagian daripada proses ini. Pelbagai kajian telah dilakukan untuk meningkatkan kualiti bitumen dengan menggunakan pelbagai jenis bahan tambah dan pengubahsuai. Bahan tambah seperti latex, sekam padi dan tayar terpakai telah digunakan dalam kajian untuk mengurangkan kuantiti bitumen dalam premix. Penggunaan bahan tambah atau pengubahsuai yang sesuai dapat menambah baik daya rekatan dan seterusnya meningkatkan kualiti campuran konkrit asphalt. Kajian ini menilai kesesuaian penggunaan serbuk getah tayar terpakai adalah pada kadar 5% hingga 25% daripada jumlah keseluruhan berat campuran. Ujian makmal yang dilakukan ke atas sampel bitumen asal ialah ujian penusukan, titik lembut, dan indeks penusukan. Nilai penusukan yang di perolehi daripada bitumen kawalan adalah PEN 95 dan nilai penusukan daripada bitumen terubahsuai campuran serbuk getah pada peratusan 5%, 10%, 15%, 20%,dan 25% adalah PEN 105, PEN 110, PEN 112, PEN 115, dan PEN 123. Nilai suhu titik lembut pada bitumen kawalan adalah 40.3°C. Manakala, 41.3°C, 40.5°C, 41.0°C, 41.5°C, dan 39.8°C bagi peratusan 5%, 10%, 15%, 20%,dan 25% untuk bitumen terubahsuai. Jika dilihat perbezaan antara kedua-dua nilai penusukan bitumen kawalan dan bitumen ubahsuai adalah semakin meningkat. Kesemua data yang diperolehi adalah memenuhi spesifikasi JKR/SPJ/1988 (amended 1998). Kesimpulannya, daripada kajian yang dijalankan didapati nilai peratusan 20% campuran serbuk getah bersama bitumen adalah nilai yang paling sesuai dimana ia dapat menambah baik sifat-sifat kejuruteraan bahan pengikat serta mampu meningkatkan kelembutan bitumen bagi menghasilkan turapan yang kuat terikat dengan aggregate.
KATA KUNCI: Serbuk Getah, Bitumen
1. PENGENALAN
Jalan raya merupakan sistem infrastruktur utama yang menghubungkan laluan darat dari zaman awal roda mula dicipta. Sistem ini mula diadaptasikan ke dalam kehidupan manusia sebagai langkah awal untuk berdagang merentasi benua melalui laluan darat. Sistem ini masih digunapakai sehingga ke hari ini bagi memudahkan manusia bergerak dengan lebih mudah dan selesa dari satu lokasi ke lokasi yang lain. Di Malaysia, jaringan jalan raya sentiasa bertambah bagi memudahkan perjalanan merentasi negeri-negeri yang terdapat di dalamnya. Selain itu, teknologi pembinaannya juga diperbaiki dan dipertingkatkan bagi menjamin keselesaan serta keselamatan pengguna.
Turapan yang lazim digunakan di Malaysia adalah dari jenis turapan berbitumen atau konkrit asfalt. Turapan jenis ini dipilih kerana ianya mempunyai kekuatan yang tinggi serta jangka hayat yang panjang. Turapan juga menjamin keselesaan pengguna kerana mampu menyerap bunyi yang dihasilkan oleh tayar apabila bergeser dengan permukaan jalan.
Turapan lentur merupakan jenis turapan yang biasa di dapati di Malaysia. Ia merupakan satu struktur yang dibina dalam beberapa lapisan iaitu: subgred, ketapak, tapak dan lapisan permukaan. Disebut sebagai turapan lentur kerana kebolehannya untuk melentur serta kembali ke bentuk asal apabila terdapat daya yang bertindak keatasnya. Turapan ini juga mempunyai tahap rintangan yang tinggi bagi mengelakkan kehausan dan kegelinciran serta mempunyai keupayaan ubah bentuk permukaan.
Sejumlah besar jalan raya di Malaysia adalah menggunakan turapan berbitumen iaitu turapan premix. Premix dibentuk daripada campuran agregat sebanyak 88% hingga 96% dan selebihnya adalah bahan pengikat iaitu bitumen, serta bahan pengisi. Memandangkan premix mengandungi agregat sebagai komponen utama, penilaian terhadap penggredan agregat adalah sangat penting. Agregat bersaiz sama yang telah digredkan ini berupaya menanggung beban lalulintas dan kemudian memindahkannya ke lapisan bawah. Kesan penggredan
Commented [NABAB1]: Nama penulis@penyelia tidak perlu letak “puan” @ Encik.
Susunan nama terserah kepada penyelia.
Nama pelajar letak sebaris, tidak perlu letak email @ no pendaftaran
Commented [NABAB2]:
Ruangan Abstrak seharusnya merangkumi 4 perkara dalam satu perenggan iaitu Tujuan Kajian, Metodologi@prosedur yang digunakan.
(Ulasan dengan ringkas dan tepat)
Commented [NABAB3]: Ruangan Kata Kunci – Perlu dimasukkan perkataan yang merujuk kepada tumpuan kajian. (maksimum 5 perkataan)
Commented [NABAB4]: Ruangan Pengenalan- Ruangan ini perlu merangkumi secara ringkas berkenaan dengan objektif, penyataan amsalah dan skop kajian
yang baik akan memberikan permukaan turapan yang berkualiti dan tahan lasak seterusnya memberikan keadaan panduan yang selesa dan selamat untuk jangka masa panjang.
Kekuatan turapan lentur bergantung kepada kebolehan bitumen sebagai bahan pengikat yang mampu mengikat agregat supaya dapat menghasilkan sturuktur yang kukuh dan kuat. Kegagalan struktur turapan berlaku apabila keupayaan bitumen sebagai bahan pengikat semakin berkurangan. Justeru itu, kajian ini menggunakan getah daripada tiub tayar terpakai sebagai bahan tambah. Kajian ini dijalankan bertujuan untuk menentukan peratus kandungan serbuk getah yang sesuai dicampurkan dengan bitumen bagi menghasilkan turapan yang kuat terikat dengan aggregat.
Matlamat utama kajian ialah bagi mengkaji kesan serbuk getah sebagai bahan pengikat yang digunakan bersama bitumen serta membuat perbandingan dengan bitumen biasa. Bagi mencapai matlamat, kajian dijalankan berdasarkan objektif berikut:
i. Menyediakan sampel 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25% campuran serbuk getah dengan bitumen. ii. Menentukan peratus kandungan serbuk getah yang sesuai dengan bitumen bagi menghasilkan turapan
yang kuat terikat dengan agregat.
iii. Menjalankan ujian penusukan dan titik lembut terhadap sampel yang disediakan.
iv. Membandingkan nilai ujian penusukan dan titik lembut diantara campuran bitumen biasa (kawalan) dengan campuran serbuk getah.
2. SOROTAN KAJIAN
Pengenalan Penggunaan Getah Dalam Pembinaan Jalan Bitumen terubahsuai dan getah telah dihasilkan dan digunakan untuk pelbagai kegunaan. Namun, tiada kemajuan direkodkan sehinggalah getah berbentuk serbuk dihasilkan pada tahun 1930. Penilaian makmal serta beberapa ujian jalan raya telah dilakukan ke atas bitumen terubahsuai dan getah secara besar-besaran, terutamanya di Belanda dan Britain.
Hasil setiap percubaan yang telah dilakukan dibentangkan pada tahun 1936 di Bussum, Belanda menunjukkan peningkatan yang ketara dari segi kekuatan dan cengkaman. Permukaan turapan jalan di New Cross, Britain juga masih dalam keadaan yang baik pada tahun 1959, selepas lebih 22 tahun pembinaannya. 2.1 Komponen Penting Campuran Premix
Premix terhasil daripada gabungan dua (2) komponen, iaitu bitumen / asphalt dan agregat. 2.1.1 Bitumen
Bahan berbitumen (atau bitumen) merupakan hidrokarbon yang larut dalam karbon disulfat. Bahan tersebut lazimnya agak keras pada suhu biasa. Apabila dipanaskan, bahan ini melembut dan mengalir bersama agregat dalam keadaan bendalir dan kemudiannya dibiarkan sejuk. Bitumen mengeras dan mengikat agregat lalu membentuk satu permukaan turapan (Harold N. Atkins, 2003).
Bitumen yang biasa digunakan dalam turapan termasuklah :
i. Asfalt asli – diambil dari tasik asfalt di Trinidad dan kawasan lain di Caribbean. Asfalt ini digunakan dalam beberapa binaan awal turapan di Amerika Utara.
ii. Asfalt batuan – bahan ini merupakan longgokan batu yang mengandungi bahan berbitumen yang digunakan sebagai permukaan jalan di kawasan yang terdapatnya bahan ini.
iii. Tar – bahan berbitumen yang diperoleh melalui penyulingan arang batu.
iv. Asfalt petroleum – hasil penyulingan minyak mentah. Asfalt ini merupakan bahan berbitumen yang paling lazim digunakan pada hari ini.
Bitumen mengikut takrifan daripada BS 3690:Part 1:1989:Bitumen for building and civil engineering, cecair likat berwarna hitam atau perang dan mempunyai ciri lekatan dan kalis air. Bitumen juga pejal dan terdiri daripada hidrokarbon dan pecahan hidrokarbon, larut dalam trikloroetanol, tidak meruap dan melembut apabila dipanaskan (Che Ros Ismail dan Mohd Rosli,1998).
2.2 Fungsi Bitumen Sebagai Pengikat (Binder)
Mengikut BS 892:1976, bitumen yang digunakan di dalam turapan hari ini adalah daripada proses proses penyulingan berperingkat minyak mentah. Bitumen di kenali sebagai sisa yang tertinggal selepas proses
Commented [NABAB5]: Sorotan Kajian perlu mempunyai nama penulis @sumber rujukan yang digunakan. Bukan memasukkan nota semata-mata.
Semua rujukan yang dinyatakan dalam teks perlu diletakkan sebagai RUJUKAN.
penyulingan berperingkat dilakukan. Bitumen terhasil daripada petroleum mentah atau boleh juga dihasilkan dikilang.
Terdapat tiga(3) jenis bitumen yang sering digunakan, iaitu: i. Bitumen penusukan
ii. Bitumen cutback iii. Bitumen emulsi
2.2.1 Bitumen Kelas Ketelusan ( penusukan )
Bitumen Kelas Ketelusan atau juga di kenali sebagai Bitumen Penusukan diperolehi daripada proses pengasingan daripada penyulingan berperingkat minyak mentah. Ia berbentuk separa pepejal dan berada pada suhu bilik, berwarna hitam, sangat likat, melekit, kalis air, dan mempunyai sifat penyimenan yang kuat (Ratnasamy dan Radin Omar, 2001). Bitumen Kelas Ketelusan juga mempunyai rintangan yang tinggi terhadap tindakan asid, alkali dan garam. Tiga unsur hidrokarbon utama yang membentuk bitumen ini adalah asphaltenes, resins dan minyak (JKR Standard, 1998). Kekerasan bitumen ini diukur daripada ujian titik lembut dan ujian ketelusan yang menyatakan komposisi ketiga-tiga bahan ini. Bitumen ini di kenalpasti melalui ujian penusukan iaitu berada pada julat 40-300 PEN dan ujian kelikatan iaitu dalam julat 5-40.
Gred bagi bitumen ini pula di tentukan daripada ketelusan pada 25 °C. Gred bitumen yang terdapat di pasaran sekarang adalah seperti 280/320, 180/200, 80/100 dan 60/70. Di Malaysia, gred 80/100 merupakan bitumen penusukan yang lazim di gunakan.(MS 124, 1973). Gred yang tinggi menunjukkan bitumen tersebut adalah lembut dan sebaliknya.
2.2.2 Bitumen Cutback
Bitumen Cutback di hasilkan melalui pencampuran bitumen (50%-80%) dengan bahan pelarut yang meruap seperti kerosin dan napthalena. Bitumen ini lebih cair jika di bandingkan dengan bitumen penusukan kerana tindakan bahan pelarut yang merendahkan kelikatannya supaya dapat digunakan pada suhu yang rendah. Ini dapat memudahkan kerja di tapak kerana ia cepat mencair iaitu pada suhu yang rendah.
Konsepnya adalah apabila premix dituang ke permukaan jalan, pelarut akan meruap dan meninggalkan sisa bitumen pada permukaan. Penggunaan pelarut yang berbeza mempunyai kadar pemeruapan yang berbeza juga, maka dapat di kelaskan bitumen cutback berdasarkan pangawetan cepat, sederhana atau perlahan.
2.2.3 Bitumen Emulsi
Bitumen Emulsi dihasilkan melalui pencampuran antara bitumen sebanyak 55%65% dengan air dan bahan emulsi. Campuran di lakukan dalam pengisar koloid. Bahan Emulsi adalah bahan yang memecahkan bitumen dan menyerakkannya dalam bentuk bintik halus dalam aliran air. Bahan Emulsi akan merendahkan kelikatan bitumen dan memudahkan bitumen di gunakan pada suhu yang rendah. Bahan emulsi ini bertujuan untuk memberikan bitumen bersifat boleh mengalir pada keadaan sejuk.
Bitumen Emulsi disembur pada suhu antara 75°C – 85°C menggunakan jet penyembur. Selepas agregat ditaburkan pada lapisan bitumen yang disembur, air akan mengewap dan meninggalkan lapisan bitumen dan agregat. Proses ini lebih di kenali sebagai proses ‘breaking’ dan ‘setting’. Kelebihan bitumen ini adalah ia masih boleh menyalut agregat dengan baik meskipun melalui lapisan berair. Kelemahan masih wujud dalam bitumen ini iaitu agregat mesti diletakkan dengan cepat selepas bitumen di sembur kerana habuk mampu menghalang bitumen dan agregat dari terikat kuat.
Bitumen Emulsi juga tidak boleh digunakan pada keadaan persekitaran yang lembap kerana air tidak dapat meruap dan agregat tidak dapat terikat dengan bitumen. Terdapat juga faktor-faktor lain yang mempengaruhi keberkesanan penggunaan bitumen ini antaranya ialah kelajuan angin, suhu persekitaran, kelembapan udara, resapan oleh agregat dan sifat-sifat bitumen dan agregat yang digunakan.
2.3 Getah Asli
Perkembangan penggunaan getah bermula dengan penambahan getah cair ke dalam campuran turapan. Samaada getah asli atau getah sintetik,pada mulanya getah dalam bentuk blok diletakkan dalam turapan yang menghasilkan permukaan yang tahan lasak tetapi licin. Pun begitu, percubaan pertama telah di jalankan oleh De Caudenberg pada tahun 1898 namun menemui kegagalan.
Ada juga yang menggunakan getah asli sebagai bahan tambah di dalam tar arang batu seperti yang di lakukan oleh Handley dan Pratt namun getah asli dilihat tidak bersesuaian dengan tar arang batu. Charles H. MacDonald adalah orang yang pertama mendapat idea mencampurkan getah dalam bentuk serbuk ke dalam bitumen. Pada akhir tahun 60an di Arizona, hasil idea ini, Donald L. Nielson dan James R. Bagley mencampurkan sebuk getah pada bitumen yang berlainan gred (Thompson, 1960).
Sejak beberapa dekad yang lalu, terdapat beberapa kajian berkenaan dengan penggunaan serbuk getah sebagai bahan tambah dalam campuran bitumen bagi pembinaan jalan raya telah dijalankan. Salah satu hasil daripada kajian lepas mengatakan bahawa pengunaan getah dalam campuran bitumen boleh meningkatkan kerintangan geliciran tayar, mengurangkan kesan geseran kebisingan antara permukaan jalan dengan tayar, mengurangkan kerosakan terhadap permukaan jalan dan mengurangkan bilangan getah tayar terpakai (Imtiaz, 1995).
Molekul getah asli diwakili oleh formula molekul C5H8 dimana strukturnya mempunyai ikahatan berganda atau ganda dua. Ikatan ini sangat mempengaruhi sifat getah asli. Umumnya, sifat getah asli adalah lembut dan tidak kuat tetapi ianya bersifat kenyal. Kenyal bermaksud, getah akan memanjang apabila diregangkan dan kembali ke bentuk asal setelah dilepaskan (Aiza Syuhaniz, 2006).
2.3.1 Faktor Pemilihan Tiub Getah Tayar Terpakai Antara faktor pemilihan getah dari tiub tayar terpakai ialah:
i. Tiub tayar mudah didapati kerana ianya akan dibuang jika mengalami kerosakan seperti pecah atau bocor.
ii. Hasil kajian yang telah dilakukan sebelum ini menyatakan bahawa getah mampu memberikan kesan positif dalam bidang kejuruteraan jalan raya.
iii. Getah mempunyai daya ketahanan serta kadar lentur yang tinggi yang dapat membantu memanjangkan jangka hayat turapan.
iv. Mengurangkan faktor punca pencemaran kerana getah yag digunakan adalah getah yang terpakai. (Imtiaz,1995).
2.3.2 Agen Dalam Pemprosesan Tayar
Menurut Aiza Syuhaniz (2006) dalam laporannya menyatakan bahawa bahn-bahan tambahan digunakan dalam pembuatan tayar di kilang pembuatan. Antara bahan tambah yang lazim digunakan agen pemvulkan, agen pembantu proses, agen antioksida, bahan pengisi dan lain-lain. Pengunaan bahan tambah ini adalah untuk meningkatkan sifat keterikatan semulajadi getah asli.
2.3.3 Bahan Tambah Lain
Dalam industri pembuatan tayar, penambahan bahan tambah seperti resin dan sulfur adalah untuk memperbaiki sifat getah asli. Penggunaan sulfur adalah lebih tinggi ini kerana ianya lebih murah berbanding agen lain. Penambahan sulfur ini akan meningkatkan takat lebur getah tervulkan dan akan menjadikannya lebih tahan keapda haba berbanding getah tak tervulkan. Getah tervulkan juga tidak mudah dirosakkan oleh oksigen dalam udara, sinar ultra ungu, ozon dan juga bahan kimia yang lain. Keserasian campuran ini akan meningkatkan sifat keterikan antara polimer (getah) dan asfalt. Penambahan sulfur ini juga merupakan agen penyambung antara polimer dan asfalt dimana ia dapat meningkatkan kestabilan bitumen terubahsuai getah (Becker et al., 2001).
3. METODOLOGI KAJIAN
Dalam kajian ini, ujian ciri-ciri bitumen dijalankan terhadap bitumen asli dan bitumen ubahsuai. Sebanyak dua jenis ujian ciri-ciri yang dilakukan terhadap bitumen asli dan bitumen ubahsuai. Ujian makmal yang terlibat dalam menentukan ciri-ciri bitumen asli dan bitumen ubahsuai merangkumi ujian-ujian seperti ujian penusukan dan ujian titik lembut.
Commented [NABAB6]: Ruangan metodologi kajian perlu menerangkan berkenaan dengan prosedur @proses kerja @ kajian yang telah dijalankan.
Bagi bitumen ubahsuai, getah tiub tayar digunakan sebagai bahan tambah dan masih lagi diperingkat awal kajian. Kesesuaian pengunaan getah tiub tayar sebagai bahan tambah dalam bitumen diketahui setelah data diperolehi daripada ujikaji direkod dan kemudian dianalisis.
3.1 Proses Penyediaan Bahan
Serbuk getah yang digunakan dalam ujikaji ini diambil dari sebuah kilang pemprosesan getah tayar terpakai. Serbuk getah dimasukkan ke dalam bitumen yang telah dipanaskan dan kemudian digaul sehingga sebati.
Ujian makmal dilakukan adalah sebanyak dua jenis ujikaji. Kandungan campuran getah tiub adalah berbeza iaitu 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25% dari berat asal bitumen. Dari 2 jenis ujikaji yang dilakukan iaitu Ujian Penusukan dan Ujian Titik Lembut. Pengunaan bahan tambah pada kadar yang berbeza penting untuk mendapatkan nisbah campuran yang menghasilkan keputusan ujikaji terbaik. Selain itu, ia juga bertujuan untuk membuat perbandingan di antara sampel yang mengandungi kandungan agen penambah pada kadar yang berlainan.
3.2 Ujian Penusukan
Ujian Penusukan dilakukan untuk mendapatkan nilai penusukan bitumen sebagai pengukuran konsistensi. Penusukan diukur sebagai jarak penunsukan dalam unit 0.1mm di mana jarum piawai dapat menusuk masuk secara tegak ke dalam sampel di bawah keadaan beban, masa dan suhu yang ditetapkan. Ujian ini dapat menentukan kekerasan bitumen dan mengelaskan bitumen mengikut nilai penusukan. Nilai penusukan dapat mengkelaskan bitumen tersebut seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3.1.
Jadual 3.1 : Nilai penusukan Nilai Penusukan
(PEN) Beban (g) Tempoh (saat) Suhu (ºC)
Cecair 351 atau kurang 50 1 25
Separa pepejal 350 atau kurang 11 atau lebih 50 100 1 5 25 25
Pepejal 10 atau kurang 100 5 25
3.3 Ujian Titik Lembut
Ujian ini bertujuan menetukan suhu kelembutan (titik lembut) sesuatu bitumen dengan menggunakan kaedah cincin dan bebola. Titik lembut ialah suhu di mana sesuatu bahan mencapai darjah kelembutan tertentu di bawah keadaan-keadaan tertentu semasa ujian. Apabila suhu meningkat, bitumen akan bertukar dari keadaan pepejal kepada cecair iaitu kekerasan bitumen berkurangan. Bitumen bergred keras mempunyai paras suhu kelembutan yang tinggi berbanding dengan bitumen bergred lembut. Untuk menentukan suhu kelembutan bitumen, kaedah yang lazim digunakan ialah dengan ujian cincin dan bebola. Peralatan yang digunakan untuk ujian cincindan bebola adalah seperti berikut :
i. Bebola keluli berdiameter 9.53mm ii. Cincin Loyang nipis
iii. Alat pemusat bebola iv. Pemegang cincin
v. Plat dasar vi. Thermometer
vii. Air rendaman dalam bikar
4. KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN 4.1 Pendahuluan
Ujikaji makmal dijalankan bertujuan untuk menentukan spesifikasi bahan yang akan digunakan. Bahan-bahan yang akan digunakan mestilah memenuhi spesifikasi piawai supaya ujian-ujian yang dijalankan adalah berdasarkan kaedah piawai. Ujian yang dijalankan bagi penyediaan bitumen adalah ujian penusukan dan ujian titik lembut. Bahan tambah yang digunakan iaitu getah tayar yang diproses menjadi serbuk halus dan kemudiannya
Commented [NABAB7]: Ruangan ini perlu memaparkan keputusan yang telah diperolehi dengan jelas dan analisis dibuat merujuk kepada objektif kajian.
dicampurkan bersama bitumen yang telah dicairkan. Ujian penusukan dan ujian titik lembut dijalankan pada 2 keadaan sampel iaitu pada bitumen tanpa campuran serbuk getah dan pada sampel yang bercampur dengan serbuk getah.
4.1.1 Ujian Penusukan Pada Sampel Kawalan (Tanpa Campuran Serbuk Getah)(ASTM D 5-97)
Ujian Penusukan dijalankan bertujuan menentukan kekerasan bitumen. Prosedur ujian secara ringkasnya dijalankan dengan mencairkan bitumen di bawah keadaan yang terkawal dalam ketuhar pemanas. Sampel kemudiannya dimasukkan dalam bekas dan disejukkan juga pada keadaan terkawal. Penusukan diukur dengan alat penusuk menggunakan jarum piawai yang dikenakan ke atas sampel di bawah keadaan-keadaan tertentu seperti dalam Lampiran B. Ujikaji dijalankan dengan tiga sampel untuk mendapatkan kejituan dalam keputusan. Keputusan ujian ditunjukkan dalam Jadual 4.1.
Jadual 4.1 : Keputusan Ujian Penusukan Pada Sampel Kawalan (Tanpa Campuran Serbuk Getah)
No Ujian Purata Purata Keseluruhan
Sampel 1 96.7
95
Sampel 2 96.0
Sampel 3 92.3
4.1.2 Ujian Titik Lembut Pada Sampel Kawalan (Tanpa Campuran Serbuk Getah) (ASTM D 36-95)
Ujian Titik Lembut di jalankan bagi menentukan suhu kelembutan atau titik lembut sesuatu bitumen. Secara ringkasnya ujian ini dijalankan dengan meletakkan bebola keluli di atas sampel bitumen yang diisi dalam satu cincin logam. Peralatan kemudiannya dimasukkan dalam rendaman air dan suhu air tersebut di tingkatkan pada. kadar tertentu. Titik Lembut adalah suhu di mana bebola keluli yang yang diselaputi bitumen jatuh menyentuh plat dasar peralatan.
Ujian Cincin dan Bebola di jalankan pada bitumen untuk memastikan bitumen tersebut adalah dalam kategori 80/100. Sebanyak dua sampel di uji untuk mendapatkan purata data. Keputusan yang diperolehi adalah seperti dalam jadual di bawah.
Jadual 4.2: Keputusan Ujian Titik Lembut Pada Sampel Kawalan (Tanpa Campuran Serbuk Getah)
Bebola Purata (°C ) Purata Keseluruhan
(°C )
A 40
40.3
B 40.5
Maka, kesimpulan yang di perolehi disini adalah, bitumen kawalan iaitu tanpa campuran serbuk getah yang di gunakan mempunyai nilai penusukan, PEN 95 dan suhu titik lembut bitumen ini adalah pada 40.3 °C. Oleh itu, bitumen yang di gunakan adalah dalam kelas 80/100 (Standard Specification For Road Work, JKR, 1998). 4.1.3 Indeks Penusukan
Indeks Penusukan di gunakan untuk menganggarkan ciri viskoelastik bitumen dan premix. Ciri-ciri ini akan menentukan sama ada bitumen tersebut sesuai atau tidak untuk di gunakan dalam pembinaan jalan raya. Indeks Penusukan boleh di tentukan melalui Nomograf atau menggunakan persamaan 4.1. Indeks Penusukan dalam kajian ini di tentukan melalui Nomograf.
Indeks Penusukan, IP = (1951.4 – 500 log P – 20 SP) / ( 50 log P – SP – 120.14 ) : Equation 1
Commented [NABAB8]: Sekiranya terdapat data di dalam bentuk jadual, “raw data” @ data mentah tidak perlu dipaparkan. Hanya masukkan nilai purata sahaja. Untuk mengelakkan berlaku plagiat data.
Rajah 4.1 : Nomograf bagi menentukan Indeks Penusukan (IP) (Sumber : JKR/SPJ/1988)(Ammended 1998)
Daripada Nomograf yang di tunjukkan, di perolehi Indeks Penusukan (PI) bagi bitumen yang di gunakan adalah -2. Maka, bitumen kawalan yang di gunakan mempunyai sifat normal bitumen. Ia mudah di tukar secara menggaul (tixotropi) dan bersifat kenyal (JKR/SPJ/1988)(Ammended 1998).
Jadual 4.3 : Indeks Penusukan (PI)
Indeks Penusukan (PI) Sifat-sifat bitumen
PI < -2
- mempunyai sifat Newtonian (ikatan zarah-zarah adalah kuat).
- rapuh pada suhu rendah. - sangat peka pada perubahan suhu. -2 < PI < +2
- merupakan normal bitumen.
- bersifat kenyal dan sedikit tixotropi (kelihatan mudah di tukar secara menggaul).
PI > +2
- tidak bersifat Newtonian. - bersifat elastik tixotropi.
- kurang peka terhadap perubahan suhu.
*Bitumen yang mempunyai nilai -1< PI <+1 adalah sesuai untuk pembinaan. (Sumber : JKR/SPJ/1988 (Ammended 1998)
4.2 Campuran serbuk getah ke dalam bitumen
Serbuk getah yang digunakan adalah getah tayar terpakai yang telah diproses menjadi serbuk. Kemudiannya, serbuk getah dicampurkan ke dalam bitumen mengikut 5 nilai peratus yang berbeza iaitu 5%, 10%, 15%, 20% dan 25%. Bitumen yang telah dicampurkan dengan serbuk getah yang ini diuji dengan menjalankan ujian penusukan dan ujian titik lembut. Keputusan bagi setiap ujikaji ditunjukkan dalam Jadual 4.4 dan Jadual 4.5.
Jadual 4.4 : Keputusan Ujian Penusukan Pada Sampel Campuran (Serbuk Getah)
Peratus Serbuk Getah Purata Penusukan
(5 Ujian) Purata (PEN)
5% 105.8 106 104.2 107.8 10% 113.4 110 106 109.2 15% 119.4 112 118.6 109 20% 118.4 118 117.8 117 25% 133.8 126 126.8 116.6
Jadual 4.5 : Keputusan Ujian Titik Lembut Pada Sampel Campuran (Serbuk Getah)
Peratus Serbuk Getah Tayar (%) Purata
( 2 Sampel) Purata Keseluruhan
5 40.5 41.3 42 10 40.5 40.5 40.5 15 41 41.0 41 20 41.5 41.5 41.5 25 37.5 39.8 42
Daripada Nomograf dalam Rajah 4.4, didapati Indeks Penusukan (IP) bagi bitumen yang di campurkan dengan getah pada 5%, 10%, 15%, 20% dan 25% adalah antara -0.5 hingga -1.5. Ini menunjukkan bitumen yang telah di campurkan dengan peratusan getah yang di tetap mempunyai sifat bitumen yang normal. Bersifat kenyal tixotropi iaitu mudah di tukar secara menggaul (JKR/SPJ/1988) (Ammended 1998).
Rajah 4.4 : Nomograf yang menentukan Indeks Penusukan (IP) Pada Sampel Campuran (Serbuk Getah) (Sumber : JKR/SPJ/1988)(Ammended 1998)
4.3 Perbandingan keputusan sampel kawalan dengan sampel campuran serbuk tayar
4.3.1 Keputusan Ujian Penusukan dan Ujian Titik Lembut Bagi Sampel Kawalan dan Sampel Campuran Jadual 4.6 : Keputusan Ujian Penusukan dan Ujian Titik Lembut Pada Sampel Kawalan dan Sampel
Campuran Serbuk Getah Sampel Ujian Purata Penusukan , mm
(PEN)
Purata titik lembut
(°C) Indeks Penusukan (PI) Sampel Bitumen
Kawalan Sampel Campuran Serbuk Getah
95 40.3 -2.0 5 % 106 41.3 -0.8 10 % 110 40.5 -0.9 15 % 112 41.0 -0.85 20 % 118 41.5 -0.7 25 % 136 39.8 -1.0
Jadual 4.6 menunjukkan nilai penusukan antara sampel kawalan dan sampel campuran masing -masing sebanyak 95 mm dan lebih daripada 100 mm. Nilai penusukan yang tinggi bermakna bitumen bersifat lebih lembut dan begitu juga sebaliknya. Manakala, bagi ujian titik lembut sampel kawalan mempunyai nilai 40.3 °C manakala sampel campuran serbuk getah mempunyai nilai di antara 39.8 °C hingga 41.5°C. ini menunjukkan bahawa bitumen campuran serbuk getah mempunyai ketahanan terhadap suhu yang tinggi dan lebih sesuai digunakan sebagai bahan campuran dan turapan jalan.
5. KESIMPULAN
Berdasarkan kepada kajian yang di jalankan melalui ujikaji makmal, di perolehi perbezaan dalam kesemua penusukan dan titik lembut. Perbandingan dibuat berdasarkan kepada ciri-ciri bitumen tanpa campuran (sampel kawalan) dan bitumen campuran dengan serbuk getah.
Nilai penusukan yang di perolehi daripada bitumen kawalan adalah PEN 95 dan nilai penusukan daripada Petunjuk : ---- Kandungan getah 5% ---- Kandungan getah 10% ---- Kandungan getah 15% ---- Kandungan getah 20% ---- Kandungan getah 25%
Commented [NABAB9]: Ruangan Kesimpulan perlu merangkan tentang hubungkait di antara hasil kajian dengan objektif kajian.
bitumen campuran serbuk getah pada peratusan 5%, 10%, 15%, 20%,dan 25% adalah PEN 106, PEN 110, PEN 112, PEN 118, dan PEN 126. Jika dilihat perbezaan antara kedua-dua nilai penusukan bitumen kawalan dan bitumen ubahsuai adalah semakin meningkat. Kedua-dua nilai ini juga memenuhi spesifikasi JKR/SPJ/1988 (amended 1998). Maka, apa yang dapat di simpulkan di sini adalah serbuk getah yang di campurkan bersama bitumen, boleh di gunakan memandangkan nilai penusukan melepasi spesifikasi. Ini menunjukkan penggunaan serbuk getah mampu meningkatkan kelembutan bitumen dan penggunaannya boleh diterima pakai.
Nilai suhu titik lembut pada bitumen kawalan adalah 40.3°C. Manakala, 41.3°C, 40.5°C, 41.0°C, 41.5°C, dan 39.8°C bagi peratusan 5%, 10%, 15%, 20%,dan 25% untuk bitumen terubahsuai. Jika dilihat antara kedua- dua nilai bitumen kawalan dan bitumen terubahsuai adalah tidak begitu ketara. Berpandukan pada nomograf indeks penusukan pada Rajah 4.4, kedua-dua nilai tersebut memenuhi spesifikasi JKR/SPJ/1988 (amended 1998). Ini memberikan kenyataan bahawa penggunaan serbuk getah ke dalam bitumen adalah sesuai dan dapat meningkatkan suhu titik lembut bitumen.
Keseluruhan kajian menyatakan tentang peratusan kandungan serbuk getah tayar terpakai yang sesuai di tambahkan ke dalam bitumen untuk kesan yang efektif dan optimum. Daripada kajian yang telah di jalankan, didapati kandungan peratusan serbuk getah yang harus di tambah ke dalam bitumen supaya menghasilkan kualiti premix yang memenuhi spesifikasi JKR/SPJ/1988 (amended 1998) adalah sebanyak 20%.
Secara keseluruhannya, serbuk getah tayar terpakai mampu menggantikan penggunaan bitumen dalam premix sebanyak 20%. Kesannya pada pengunaan jalan raya adalah dapat mengurangkan bunyi kerana nilai kelembutan yang lebih tinggi berbanding bitumen terkawal, ia juga memenuhi spesifikasi JKR/SPJ/1988 (amended 1998).
RUJUKAN
Aiza Syuhaniz (2006). Laporan industri. Jabatan Kimia Fakulti Sains, Universiti Teknologi Malaysia. Tidak Diterbitkan.
Becker et. al. (2001). Impact event at the permian-trissic boundary: evidence from extraterrestrial noble gases in fullerenes. Retrieved from http://www.sciencemag.org/content/291/5508/1530
Che Ros dan Mohd Rosli (1998). Nota kejuruteraan jalan raya dan lalulintas. Johor Bahru: Universiti Teknologi Malaysia.
Harold N. Atkins (2003). Highway material, soil, and concrete fourth edition. Upper Saddle River, New Jersey. Imtiaz(1995). Use of waste materials in highway construction. Park Ridge, Washington: Noyes data
Corporation.
JKR (1998). Standard specification for road work. (JKR/SPJ/1988). Kuala Lumpur: JKR
Mohamad Rehan,Meor Othman dan Asri Hasan (2001). Rekabentuk jalan raya untuk jurutera. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa Dan Pustaka.
Mohd Suhaimi (2001). Kesan pemanasan suhu melampau terhadap campuran berbitumen acw20. UTM: Tesis Ijazah Sarjana Muda. Tidak Diterbitkan.
Ratnasamy M., Radin Omar R.O.(2001). Highway materials. Serdang: Universiti Putra Malaysia.
Siti Asmah (2004). Kesan jermang besi ke atas bitumen asli. UTM: Tesis Ijazah Sarjana Muda. Tidak Diterbitkan. Thompson, P.D. Rubber in bituminous road materials. Research Note RN/3775/PDT, 1960)
