5 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Aspal penting untuk jalan yang dipadatkan serta lapisan konstuksi tertentu, yang meliputi: ketebalan, kekuatan, kekakuan dan kemantapan tertentu yang dapat mensirkulasikan beban lalu lintas di atasnya dan menyesuaikannya dengan tanah dasar. aspal, agregat dan bahan pengisi (filler) berfungsi sebagai bahan penyusun perkersan aspal. Untuk memperoleh perkerasan jalan yang memiliki kualiatas baik akan membutuh bahan-bahan penyusun perkerasan jalan yang berkualitas baik.
Dari penelitian sebelumnya yang telah dilakukan yaitu, Latif Suparma, 2014 “ Potensi Penggunaan Limbah Kelapa Sawit Sebagai Agregat Pengisi Pada Campuran HRS-Base ”. Dalam penelitiannya menunjukkan apabila jumlah abu cangkang sawit semakin tinggi maka akan meningkatkan kebutuhan aspal yang semakin besar. Dari hasil uji karakteristik campuran menunjukkan abu cangkang sawit dan abu serat sawit mampu menahan deformasi tetapi tidak cukup baik terhadap tarik dan retak.
Fajri Munawarah dkk (2019) “ Substitusi Abu Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Material Pengisi Pada Campuran AC-WC”. Hasil pengujian dengan abu cangkang sawit pada stabilitas dan flow lebih besar dibandingkan dengan stabilitas dan flow yang diperoleh dari campuran aspal menggunakan debu batu.Mukhlis dkk (2015),
“ Pengaruh Modifikasi Aspal Dengan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Kinerja Campuran Beton Aspal Lapis Aus (AC-WC)”, Dalam penelitiannya menyatakan penambahan abu cangkang sawit yang digunakan untuk pengikat aspal mengakibatkan aspal lebih keras serta kurangnya pengaruh terhadap suhu tinggi apabila seamakin banyak abu cangkang yang digunakan pada aspal.
Mukhlis et al., (2018). “ Kinerja Marshall Immersion Pada Campuran Asphalt Concrete Wearing Course (AC-WC) Dengan Penambahan Cangkang Sawit Sebagai Subtitusi Agregat Halus”. Dalam penelitiannya menyatakan kadar aspal optimum (KAO) akan semakin meningkat apabila dilakukan penambahn kadar
6 cangkang kelapa sawit, serta nilai marshall immersion akan semakin menurun dengan meningkatnya cangkang sawit.
Sartika Nisumanti dan Muhamaad Yusuf (2019).” Pengaruh Arang Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Pengganti Filler Aspal Penetrasi 60/70”. Dalam penelitiannya menyatakan semakin bertambah banyak arang cangkang kelapa sawit yang dipakai untuk filler pada campuran, laston akan meningkatkan stabilitas.
Chaira dan Edi Mawardi (2018).” utilization of palm shells fly ash as filler on the mixture of Asphalt Concrete Wearing Course (AC–WC)”. Dalam penelitiannya menyatakan sifat fisik Retona Blend aspal dengan cangkang sawit pada lapisan AC- WC sebagian besar telah memenuhi spesifikasi yang disyaratkan dengan nilai KAO 5.51%.
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Beton Aspal Lapis Aus (AC-WC)
Lapisan aus yaitu lapisan aspal terkait tepat pada ban kendaraan, diisyaratkan lapisan dengan kedap air, aman terhadap iklim juga memiliki kekasatan yang diperlukan dengan syarat nominal 4 cm. Lapisan aus permukaan mempunyai fungsi :
a. Lapisan perkerasan menahan beban roda harus memiliki kekuatan yang besar agar mampu menahan beban sampai umur layan.
b. Lapisannya kedap air, mampu mengatasi air yang berada diatas lapisan sehingga tidak sampai ke lapisan dibawahnya.
c. Lapis aus, menerima gesekan karena pengereman kendaraan.
d. Lapisan untuk menyebarkan tumpukan beban agar dipikul merata.
Dengan memanfaatkan pengikat aspal, dapat membuat lapisan tahan air, stabilitas tinggi dan kekokohan yang panjang (Silvia Sukirman,2012). Ketentuan sifat campuran laston (AC) terdapat pada spesifikasi umum bina marga 2018 divisi 6 tabel 6.3.3.1c hal 6 - 45.
2.2.2. Agregat
Wahyudi (2010) Agregat merupakan partikel mineral berbentuk butiran-butiran umumnya digunakan untuk bahan material pada semen seperti : material pengisi,
7 beton, lapis pondasi, dan lain- lain. Secara umum agregat dibagi menjadi 2 fraksi yaitu :
a. Agregat halus
Agregat lolos ayakan No.8 (2,36 mm) tertahan ayakan No.200 (0,075 mm) dikategorikan kedalam agregat halus. Agregat halus berfungsi menambah stabilitas campuran dengan penguncian (interlocking) antar butir serta dapat mengisi ruang kosong antar butir. Ketentuan agregat halus dapat dilihat pada spesifikasi umum bina marga 2018 divisi 6 tabel 6.3.2.2 hal 6 – 38.
b. Agregat Kasar
Material tertahan ayakan No.8 (2.36 mm) dikategorikan agregat kasar.
Agregat untuk lapisan perkerasan jalan yaitu agregat diameter 2,36 mm – 19 mm. Ketentuan agregat kasar dapat dilihat pada spesifikasi umum bina marga 2018 divisi 6 tabel 6.3.2.1a hal 6 – 37.
2.2.3. Aspal
Ciri aspal ialah perekat warna hitam cokelat tua yang memiliki kandungan bitumen dan akan mencair apabila dipanaskan, aspal juga disebut bitumen karena bahan dasar utamanya ialah hydrocarbon (Bukhari dkk 2017). Umumnya aspal yang digunakan berasal dari proses destilasi minyak bumi, namun tidak sedikit pula yang memakai aspal alam yang terletak di Pulau Buton. Proses penyulingan aspal merupakan tahap yang paling penting untuk menghasilkan aspal sesuai dengan kegunaannya seperti : membuat pencampuran aspal, melindungi atap, dan lainnya Aspal atau bitumen meliputi :
a. Aspal alam meliputi : Aspal gunung dan aspal danau. Indonesia memiliki aspal alam dapat ditemui pada Pulau Buton, sulawesi Tenggara umumnya disebut aspal buton.
b. Aspal buatan meliputi :
- Aspal minyak diperoleh dari penyulingan minyak bumi.
- Tar diperoleh dari penyulingan batu bara.
Aspal buatan meliputi beberapa bentuk seperti : cair, padat dan emulsi
Aspal padat diperoleh dengan menyuling lagi minyak bumi yang sudah disuling dengan suhu sama namun, dengan tekanan yang lebih kecil (hampa udara). Aspal
8 cair (cutback asphalt) diperoleh dengan melarutkan aspal keras berbasis minyak, juga dapat diperoleh dengan pemurnian/destilasi.Ter diperoleh dari proses destilasi pada suhu tinggi untuk pembangunan jalan umumnya digunakan ter yang berasal dari batu bara. Syarat dan ketentuan aspal keras penetrasi 60/70 sesuai bina marga 2018 divisi 6 tabel 6.3.2.5 hal 6 -40.
2.2.4. Bahan Pengisi (filler)
Bahan pengisi yaitu agregat berbutir halus lolos saringan No. 200 (0,075 mm) Bahan pengisi (filler) berfungsi mengisi kekosongan antar partikel pada sampel yang dapat menaikkan bahan aspal untuk mengurangi ketidakberdayaannya terhadap suhu. Agregat berbutir halus lolos ayakan No.200 (0,075 mm) serta tidak
≤ 75 % dari beratnya dikategorikan sebagai bahan pengisi. Memiliki ciri berupa abu tabur semen, fly ash, semen (PC), debu batu kapur, serta abu batu yang harus kering tanpa ada gumpalan (Sukirman, S.,2003). Pada penelitian ini, filler yang dipakai yaitu abu cangkang kelapa sawit, limbah hasil pembakaran cangkang kelapa sawit pada pengolahan kelapa sawit (PKS) berbentuk bundar, halus dan bersifat pozolanik.
2.2.5. Sifat-Sifat Campuran Beraspal
Perkerasan lentur jalan raya merupakan rancangan campuran aspal yang mencakup pemilihan dan penentuan proporsi material sesuai yang diharapkan. Perancangan campuran bertujuan agar memperoleh campuran yang efektif pada gradasi agregat dan aspal, sehingga menjadikan pencampuran aspal sebagai berikut :
a. Stabilitas
Stabilitas adalah kesanggupan pencampuran aspal dalam menahan dan menerima beban dinamis atau statis tanpa ada mengubah bentuk semula, seperti bergelombang, melendut, bergeser,alur bleeding, dan hal lainnya.
b. Kelenturan (flexibility)
Kelenturan yaitu kemampuan campuran aspal mengatasi deformasi karena penula-ngan beban lalu lintas tanpa adanya keretakan.
c. Keawetan/daya tahan (durabilitas)
Durabilitas adalah kemampuan pencampuran beraspal menjaga sifatnya dari dampak perubahan lingkungan.
9 d. Impermeabilitas (Impermeabilitas)
Impermeabilitas berfungsi untuk mencegah air dan udara masuk ke dalam perkerasan aspal.
e. Kemudahan Pelaksanaan (Workabilitas)
Workabilitas bertujuan agar campuran aspal yang sudah dicampur,dihamparkan dan dipadatkan tanpa mengalami masalah hingga mencapai tingkat pemadatan yang ideal.
f. Tahan geser atau kekasatan (Skid Resistance)
Kekasatan bertujuan untuk menahan kekuatan geser yang muncul karena gesekan.
g. Pemadatan
Pemadatan bertujuan agar mengecilkan rongga serta menambah kepadatan optimal.
h. Temperatur
Temperatur pada campuran aspal perlu diperhatikan karena akan mempengaruhi vikositas aspal saat pemadatan.
2.2.6. Gradasi Agregat
Gradasi agregat bertujuan mendistibusikan partikel sesuai dengan ukuran agar saling mengisi dan engunci atau interlocking dimana gradasi mampu memengaruhi satabilitas dalam pencampuran (Bukhari,et al, 2007 : 18, Sukirman,199 :45) Gradasi agregat terbagi menjadi tiga bagian yaitu :
a. Gradasi seragam (Uniform Graded), merupakan campuran mempunyai ukuran kurang lebih sama, menggunakan batu yang sedikit lebih halus sehingga tidak dapat mengisi ruang di antara agregat. Dan menghasilkan gradasi agregat lapisan jalan yang seragam dengan permeabilitas tinggi, stabilitas kurang baik serta berat volume yang semakin rendah.
Gambar 2.1. Gradasi Seragam (Uniform Graded)
10 b. Gradasi rapat (Dense Graded), ialah agregat yang mana jumlah agegat halus dan kasarnya seimbang, sehingga gradasi ini sering disebut juga dengan gradasi bagus karena gradasi rapat mampu menciptakan campuran aspal dengan stabilitas baik.
Gambar 2.2. Gradasi Rapat (Dense Graded)
c. Gradasi senjang (Gap Graded),merupakan gradasi yang berbeda dari dua gradasi yang disebutkan sebelumnya, dibandingkan gradasi seragam dan gradasi rapat, dimana gradasi senjang merupakan gradasi yang mudah dipadatkan
Gambar 2.3. Gradasi Senjang (Gap Graded)
Gradasi agregat dalam campuran aspal, ditunjukan dalam persen terhadap berat agregat dan berat pengisi, dimana harus memenuhi batas - batas yang telah ditetapkan, pada penelitian ini gradasi yang dipakai adalah gradasi nilai tengah dari spesifikasi AC-WC dapat dilihat pada pada spesifikasi umum bina marga 2018 divisi 6 tabel 6.3.2.3. hal 6 – 39.
2.2.7. Abu Cangkang Kelapa Sawit
Menurut Suparma, et al. (2014) berat jenis abu cangkang kelapa sawit sebesar 2,166. Unsur silika (SiO2) bersifat reaktif dan aktivitas pozzolanik baik terdapat pada abu cangkang kelapa sawit sehingga mampu bereaksi untuk bahan yang keras dan kaku.
11 Berdasarkan penelitian oleh Hutahean (2007) kandungan pada abu cangkang kelapa sawit yaitu :
Tabel 2.1 Unsur Kimia Abu Cangkang Kelapa Sawit
Unsur Kimia Persentase (%)
Silikon dioksida (SiO2) 58,02
Aluminium oksida (Al2O3) 8,70
Besi oksida (Fe2O3) 2,60
Kalsium oksida (CaO) 12,65
Magnesium oksida (MgO) 4,23
Sumber : hutahean (2007)
2.2.8. Kadar Aspal
Dalam perencanaan pencampuran beraspal, perkiraan awal untuk kadar aspal optimum diperoleh apabila sudah memilih dan menggabung dari tiga fraksi agregat.
Perhitungan awal kadar aspal rencana dihitung dengan rumus 2.1
Pb = 0,035 (%CA) + 0,045 (%FA) + 0,18 (%FF) + K (2.1) Ketereangan:
Pb = Perkiraan kadar aspal optimum CA = Angka presentase agregat kasar FA = Angka presentase agregat halus FF = Angka presentase filler
K = Konstanta (0,5-1,0) 2.2.9. Kadar Aspal Optimum
Kadar aspal optimum yang menyebabkan terjadinya pencampuran aspal yang baik, yang penentuannya dari hasil marshall quotient, stabilitas, flow, rongga udara dalam campuran (VIM), rongga udara dalam mineral agregat (VMA), serta variasi terhadap kadar aspal awal perencanaan. Semakin besar kadar aspal maka aspal akan menyebabkan aspal menjadi leleh keluar (blending) dan apabila kadar aspal semakin kecil maka aspal akan mudah runtuh.
2.3. Uji Marshall
Pada pengujian marshall menggunakan alat yaitu : proving ring (cincin penguji) kapasitas 2500 gram yang lengkap dengan arloji, hal ini bertujuan sebagai pengukur stabilitas campuran dan mengetahui kelelehan (flow).
12 2.3.1. Parameter Marshall
Pada percobaan dengan menggunakan metode marshall ada beberapa data yang harus memenuhi karakteristik campuran antara lain :
a. Stabilitas
Hasil stabilitas yaitu dipengaruhi oleh : kadar aspal, penetrasi, gesekan, sifat saling mengunci (interlocking) pada agregat. Semakin tinggi nilai stabilias maka aspal
akan kaku sehingga menyebabkan berkurangnya keawetan pada jalan.
Nilai stabilitas dihitung dengan menggunakan rumus 2.2
S = p x q (2.2) Keterangan :
S = Nilai stabilitas
p = Pembacaan arloji stabilitas x kalibrasi alat q = Nilai koreksi benda uji
b. Kelelehan (flow)
Ketahanan flow berfungsi agar aspal dapat menerima beban secara berulang tanpa mengakibatkan keretakan aspal. Semakin meningkat nilai kelelehan maka campuran menjadi plastis serta mudah berbentuk jika menerima beban lalu lintas, namun semakin menurun nilai kelelehan maka aspal akan lebih kaku dan pada masa layan akan mengalami keretakan.
c. Marshall Quotient (MQ)
Marshall quotient berfungsi untuk mengetahui kekakuan dan fleksibilitas pada pencampuran. Semakin tinggi angka marshall quotient mengakibatkan kekakuan semakin tinggi pula yang berpengaruh pada keretakan, sedangkan semakin nilai marshall euotient rendah maka campuran pada aspal akan semakin lemur. Nilai MQ diperoleh dengan menggunakan rumus 2.3
MQ = S
F (2.3)
Keterangan :
MQ = Marshall Quotient (kg/mm) S = Nilai stabilitas terkoreksi (kg) F = Nilai flow (mm)
13 d. Kepadatan (density)
Kepadatan adalah kerapatan suatu campuran setelah pemadatan. Kepadatan dipengaruhi oleh : gradasi pencampuran, jumlah pemadatan, temperature, kadar aspal , kualitas dan bahan penyusun. Semakin meningkat nilai kepadatan maka akan besarnya kerapatan pada pencampuran mengakibatkan kedap terhadap air dan udara. Nilai kepadatan diperoleh menggunakan persamaan 2.4 dan 2.5
g = c
f (2.4)
𝑓 = 𝑑 − 𝑒 (2.5)
Keterangan
g = nilai density (gr/cc)
c = berat benda uji sebelum direndam air (gr) d = berat benda uji dalam keadaan jenuh (gr) e = berat dalam air (gr)
f = volume benda uji (cm3 ) e. Void in mix (VIM)
VIM yaitu persentase volume rongga udara diperoleh dalam pencampuran aspal. Nilai VIM mempengaruhi daya tahan lapis perkerasan, apabila nilaiVIM tinggi maka semakin rendah rongga dalam pencampuran menyebabkan campuran aspal menjadi porus dan aspal mudah teroksidasi.
Penetuan nilai VIM diperoleh dari persamaan 2.6
VIM = 100 x Gmm - Gmb Gmm (2.6) Keterangan:
VIM = Rongga udara campuran, persen total campuran Gmm = Berat jenis maksimum
Gmb = Berat jenis bulk campuran padat f. Void in mineral aggregate (VMA)
VMA yaitu ruang rongga diantara partikel agregat perkerasan meliputi rongga udara dan volume aspal efektif. Apabila nilai VMA semakin kecil akan berpengaruh pada durabilitas sedangkan apabila nilai VMA semakin
14 besar maka akan berpengaruh pada stabilitas. Penentuan nilai VMA dihitung dengan menggunakan rumus pada 2.7 dan 2.8
a. Terhadap Berat Campuran Total
VMA = 100 x Gmb x ps Gsb (2.7) b. Terhadap Berat Agregat Total
VMA = 100 - Gmb
Gsb x 100
(100+pb) x 100 (2.8) Keterangan
VMA = Rongga diantara mineral agregat, persen volume bulk Gsb = Berat jenis bulk agregat
Gmb = Berat jenis bulk campuran padat
Ps = Kadar agregat persen terhadap berat total campuran Pb = Kadar aspal persen terhadap berat total campuran g. Void filled with asphlat (VFA)
VFA yaitu persentase rongga terisi aspal pada campuran sesudah pemadatan, meliputi : temperature, gradasi dan kadar aspal. Pada nilai VFA diperoleh data stabilitas, fleksibilitas dan durabilitas. Semakin meningkat nilai VFA maka akan mengakibatkan bleeding, sedangkan apabila nilai VFA semakin menurun maka lapisan aspal akan mudah retak dan menipis jika terjadi penambahan beban yang menyebabkan aspal mudah teroksidasi dan lapis perkerasan tidak tahan lama. Penentuan nilai VFA diperoleh dari persamaan 2.9
VFA = 100 x (VMA−VIM)
Gmm (2.9) 2.4. Immersion Test
Sifat campuran untuk menahan kerusakan akibat paparan cuaca, air dan lalu lintas disebut daya tahan. Salah satu metode yang digunakan untuk menguji kuat tarik campuran perkerasan aspal menurut ASTMD107596 adalah Metode Uji Kompresi Terendam. Sehubungan dengan Bina Marga 2018, Divisi 6, indeks ketahanan campuran berada di atas (≥90%) dan campuran memiliki ketahanan yang cukup baik terhadap kerusakan akibat pengaruh air, suhu dan cuaca. Untuk mengetahui nilai Index of Retained Strength (IRS) aspal yang dinyatakan dalam persen dapat
15 dilihat pada persamaan 2.10
IRS = S1
S2 𝑥 100% (2.10) Keterangan:
IRS = Nilai Indeks Kekuatan Sisa
S1 = Kuat Tekan Benda Uji Kering (KN) S2 = Kuat Tekan Benda Uji Direndam (KN) 2.5. Volumetrik Campuran Aspal Beton
Hasil aspal beton dipengaruhi volumetrik pencampuran aspal beton. Volumetrik campuran aspal yaitu campuran aspal yang sudah dipadatkan. Volumetrik campuran aspal beton meliputi :
2.5.1. Berat Jenis (specific Grafity)
Berat jenis yang akan diuji terdiri dari 3 jenis yaitu : a. Berat jenis bulk agregat
Berat jenis bulk agregat yaitu proporsi antar berat total yang terlihat disekitar dalam satuan volume, pada suhu tertentu dengan berat air sulingan dalam volume yang sama pada suhu tertentu. Dapat ditulis pada persamaan 2.11
Gsb=P1+P2+…+PnP1
G1+G2P2+…+GnPn (2.11) Keterangan:
Gsb = Berat jenis bulk
P1, P2.... Pn = persentase tiap fraksi agregat G1,G2...Gn = Berat jenis bulk tiap fraksi agregat b. Berat jenis efektif agregat
Berat jenis efektif yaitu proporsi antar total di udara pada volume dan suhu berat air sulingan yang sama. Dapat ditulis pada persamaan 2.12
Gse = Pmm−PbPmm
Gmm−PbGb (2.12)
Keterangan:
Gse = Berat jenis efektif agregat
Pmm = Persentase berat total campuran (100%) Gmm = Berat jenis maksimum campuran
Pb = Kadar aspal berdasarkan berat jenis maksimum (%)
16 Gb = Berat jenis aspal
c. Berat jenis maksimum campuran
Berat jenis maksimum kombinasi dari tiap-tiap kadar aspal untuk perhitungan kadar rongga dari setiap kadar aspal. Dapat ditulis pada persamaan 2.13
Gmm= PsPmm
Gse+GbPb
(2.13)
Keterangan:
Gmm = Berat jenis maksimum campuran Pmm = Persentase berat total campuran (100%)
Pb = Kadar aspal berdasarkan berat jenis maksimum (%) Ps = Kadar agregat persen terhadap berat total campuran Gse = Berat jenis efektif agregat
Gb = Berat Jenis Aspal 2.5.2. Kadar Aspal Efektif
Kadar aspal total yang dikurang dengan banyaknya aspal terserap oleh partikel agregat. Dapat ditulis pada persamaan 2.14
Pbe = Pb x Pba
100 x Ps (2.14)
Keterangan:
Pbe = Kadar aspal efektif, persen total agregat
Pb = Kadar aspal persen terhadap berat total campuran Pba = Penyerapan aspal, persen total agregat
Ps = Kadar agregat, persen terhadap berat total campuran 2.5.3. Penyerapan Aspal
Penyerapan suatu campuran yaitu persentase terhadap total berat agregat.dapat ditulis pada persamaan 2.15
Pba = 100 x Gse−Gsb
Gsb x Gse x Gb (2.15) Keterangan:
Pba = Penyerapan aspal, persen total agregat Gsb = Berat jenis bulk agregat
Gse = Berat jenis efektif agregat Gb = Berat jenis aspal
