AGREGAT
Pengampu: Siti Fatimah
Prodi Teknik Bangunan dan Landasan POLITEKNIK PENERBANGAN SURABAYA
Konstruksi Perkerasan
Kuat Awet
Perencanaan Tepat
Pelaksanaan Sesuai
Murah
Perkerasan
• Bahan perkerasan runway/jalan mempunyai peranan yang sangat penting dalam menyusun struktur perkerasan
• Daya dukung perkerasan ditentukan sebagian besar oleh karakteristik agregat yang digunakan
• Pemilihan agregat yang tepat dan memenuhi persyaratan
sangat menentukan kualitas perkerasan
Agregat
Agregat atau material granular adalah
sekumpulan batu pecah, kerikil, pasir, atau
mineral lainnya yang merupakan hasil alam atau
hasil buatan
Klasifikasi Jenis Agregat
Terdapat 3 kelompok agregat/batuan yaitu : 1. Batuan beku (igneous rock)
2. Batuan sedimen (sedimentary rock)
3. Batuan malihan (metamorphic rock)
Batuan Beku
• Berasal dari magma yang mendingin dan memadat
• Pada dasarnya ada 2 jenis batuan beku yaitu : 1. Batuan beku dalam
2. Batuan beku luar
Batuan Beku Dalam
• Terbentuk dari magma yang terjebak dalam patahan kulit bumi dan kemudian mendingin dan membeku membentuk struktur kristal
• Batuan jenis ini dijumpai dalam bentuk kristalin
• Contoh batuan ini adalah granit, diorit dan gabro
• Proses pergeseran kulit bumi dan erosi menyebabkan
terangkutnya atau keluarnya batuan beku dalam ke permukaan
sehingga bisa ditambang dan digunakan
Batuan Beku Luar
• Terbentuk dari magma yang keluar ke permukaan bumi selama aktivitas erupsi vulkanis dan aktivitas geologi lainnya
• Karena berada di daerah terbuka, maka magma ini cepat
mendingin dan membentuk struktur batuan seperti kaca,
contohnya kaolit, andesit, obsidian, batu apung dan basal
Batuan Sedimen
• Terbentuk dari endapan sedimen dalam air
• Batuan sedimen ini dapat berupa butiran atau fragmen mineral (contohnya pasir ataupun pasir kelempungan), bekas jasad binatang (contohnya batuan kapur), bekas tanaman (contohnya batu bara)
• Batuan sedimen dapat juga terbentuk dari produk akhir dari
reaksi kimia atau penguapan (contohnya garam dan gipsum)
atau kombinasi dari jenis material ini
Contoh Batuan Sedimen
• Batuan silika dan karbonat
• Batuan sedimen silika adalah batuan sedimen yang banyak mengandung silika
• Batuan sedimen yang banyak mengandung kalsium karbonat
disebut batuan sedimentasi karbonat
Batuan Sedimen
Berdasarkan Cara Terbentuknya
• Batuan sedimen yang terbentuk secara mekanik, seperti konglomerat, breksi, batu pasir, batu lempung, batuan ini termasuk batuan sedimen silika
• Batuan sedimen yang terbentuk secara kimiawi, seperti batu gamping , garam dan gipsum
• Batuan sedimen yang terbentuk secara organik, seperti batu
bara, batu gamping dan opal
Batuan Metamorpik atau Malihan
• Dikenal juga dengan nama batuan malihan berasal dari batuan sedimen atau batuan beku yang telah mengalami perubahan karena tekanan dan panas yang intensif di dalam bumi atau akibat reaksi kimia yang kuat
• Karena kompleksnya proses pembentukan formasi batuan ini, maka agak sulit untuk menentukan bentuk asli dari batuannya
• Beberapa jenis batuan metamorpik memiliki sifat yang berbeda
dengan susunan mineral yang berbentuk lapisan atau bidang
•
Membelah batuan jenis ini sepanjang arah bidang belahnya adalah lebih mudah dari pada membelahnya dalam arah lainnya
•
Batuan metamorpik yang memiliki jenis struktur seperti ini disebut batuan berlapis (berfoliasi)
•
Contoh batuan berfoliasi adalah skis dan flit (terbentuk dari material batuan beku) dan shale (terbentuk dari material batuan sedimentasi)
•
Tidak semua batuan metamorpik memiliki sifat foliasi
•
Batuan marmer (terbentuk dari batuan kapur) dan batuan kwarsit
(terbentuk dari batu pasir) adalah jenis umum dari batuan
metamorpik tanpa foliasi, batuan seperti ini disebut juga batuan
metamorpik yang masif
Klasifikasi Batuan
Batuan Berdasarkan Sumbernya
Batuan atau agregat untuk campuran beraspal umumnya
diklasifikasikan berdasarkan sumbernya, yaitu agregat alam,
agregat hasil pemrosesan, dan agregat buatan atau agregat
artifisial
Agregat Alam (Natural Aggregates)
• Agregat alam adalah agregat yang digunakan dalam bentuk alamiahnya dengan sedikit atau tanpa pemrosesan sama sekali
• Agregat ini terbentuk dari proses erosi alamiah atau proses pemisahan akibat angin, air, pergeseran es, dan reaksi kimia
• Aliran gletser dapat menghasilkan agregat dalam bentuk bongkahan bulat dan batu kerikil, sedangkan aliran air menghasilkan batuan yang bulat licin
• Dua jenis utama dari agregat alam yang digunakan untuk perkerasan jalan adalah pasir dan kerikil
• Jika diklasifikasikan berdasarkan besarnya butiran maka yang disebut kerikil didefinisikan sebagai agregat yang berukuran lebih besar 6,35 mm
• Pasir didefinisikan sebagai partikel yang lebih kecil dari 6,35 mm tetapi lebih besar dari 0,075 mm, sedangkan partikel yang lebih kecil dari 0,075 mm disebut sebagai mineral pengisi (filler)
• Pasir dan kerikil selanjutnya diklasifikasikan menurut sumbernya
• Material yang diambil dari tambang terbuka (open pit) dan digunakan tanpa proses lebih lanjut disebut material dari tambang terbuka (pit run materials) dan bila diambil dari sungai (steam bank) disebut material sungai (steam bank materials)
• Deposit batu koral memiliki komposisi yang bervariasi tetapi biasanya mengandung pasir dan lempung
• Pasir pantai terdiri atas partikel yang agak seragam, sementara pasir sungai sering mengandung koral, lempung dan lanau dalam jumlah yang lebih banyak
Agregat Yang Diproses
•
Agregat yang diproses adalah batuan yang telah dipecah dan disaring sebelum digunakan
•
Pemecahan agregat dilakukan karena tiga alasan :
1. Untuk merubah tekstur permukaan partikel dari licin ke kasar 2. Untuk merubah bentuk partikel dari bulat ke angular
3. Untuk mengurangi serta meningkatkan distribusi dan rentang ukuran partikel
•
Pada batuan krakal yang besar, tujuan pemecahan adalah untuk
mendapatkan ukuran batu yang dapat dipakai, selain itu juga untuk
merubah bentuk teksturnya
• Penyaringan yang dilakukan pada agregat yang telah dipecahkan akan menghasilkan partikel agregat dengan rentang gradasi tertentu
• Mempertahankan gradasi agregat yang dihasilkan adalah suatu faktor yang penting untuk menjamin homogenitas dan kualitas campuran beraspal yang dihasilkan
• Untuk alasan ekonomi, pemakaian agregat pecah yang diambil langsung dari pemecah batu (tanpa penyaringan atau dengan sedikit penyaringan) dapat dibenarkan
• Kontrol yang baik dari operasional pemecahan menentukan apakah gradasi agregat yang dihasilkan memenuhi spesifiikasi pekerjaan atau tidak
• Batu pecah (baik yang disaring atau tidak) disebut agregat pecah dan memberikan kualitas yang baik bila digunakan untuk konstruksi perkerasan jalan
Agregat Buatan
• Agregat ini didapatkan dari proses kimia atau fisika dari beberapa material sehingga menghasilkan suatu material baru yang sifatnya menyerupai agregat
• Beberapa jenis dari agregat ini merupakan hasil sampingan dari proses industri dan dari proses material yang sengaja diproses agar dapat digunakan sebagai agregat atau sebagai mineral pengisi (filler)
• Slag adalah contoh agregat yang didapat sebagai hasil sampingan produksi
• Batuan ini adalah substansi nonmetalik yang timbul ke permukaan dari pencairan/peleburan logam atau biji besi selama proses peleburan
• Pada saat menarik besi dari cetakan, slag ini akan pecah menjadi partikel yang lebih kecil baik melalui perendaman ataupun memecahkannya setelah dingin
•
Pembuatan agregat buatan secara langsung adalah sesuatu yang relatif baru
•
Agregat ini dibuat dengan membakar batuan shilt atau tanah liat dan material lainnya
•
Produk akhir yang dihasilkan biasanya agak ringan dan tidak memiliki daya tahan terhadap keausan yang tinggi
•
Agregat buatan dapat digunakan untuk dek jembatan atau untuk
perkerasan jalan dengan mutu sebaik lapisan permukaan yang
mensyaratkan ketahanan gesek maksimum
Sifat-Sifat Fisik Agregat
•
Pada campuran beraspal, agregat memberikan kontribusi 90-95%
terhadap berat campuran, sehingga sifat-sifat agregat merupakan salah satu faktor penentu dari kinerja campuran tersebut
•
Sifat-sifat fisik/mekanik dalam campuran beraspal diperoleh dari friksi dan kohesi dari bahan pembentuknya
•
Friksi agregat diperoleh dari ikatan antar butir agregat yang saling mengunci (interlocking) dan kekuatannya tergantung pada ukuran butir maupun sifat fisik agregat lainnya
•
Sifat sifat agregat yang mempengaruhi kinerja campuran beraspal
adalah :
• Ukuran butir
• Gradasi
• Kebersihan
• Kekerasan
• Bentuk partikel
• Tekstur permukaan
• Penyerapan
• Kelekatan terhadap aspal
Ukuran Butir
• Ukuran agregat dalam suatu campuran beraspal terdistribusi dari yang berukuran besar sampai ke yang kecil
• Semakin besar ukuran maksimum agregat yang dipakai semakin banyak variasi ukurannya dalam campuran tersebut
• Ada dua istilah yang biasanya digunakan berkenaan dengan ukuran butir agregat, yaitu :
1. Ukuran maksimum, yang didefinisikan sebagai ukuran saringan terkecil yang meloloskan 100% agregat
2. Ukuran nominal maksimum, yang didefinisikan sebagai ukuran saringan terbesar yang masih menahan maksimum dari 10% agregat
• Contoh berikut ini mengilustrasikan perbedaan keduanya :
✓ Hasil analisa saringan menunjukkan 100% lolos saringan 25 mm, agregat paling kasar tertahan pada saringan 19 mm
✓ Dalam hal ini ukuran maksimum agregat adalah 25 mm
dan ukuran nominal maksimumnya adalah 19 mm
Istilah-istilah Digunakan Sehubungan Dengan Ukuran Agregat
•
Agregat kasar : adalah Agregat yang tertahan saringan No. 8 (2,36 mm) pada campuran beraspal atau agregat tertahan saringan No. 4 (4,76 mm) pada lapis pondasi
•
Agregat halus : adalah Agregat yang lolos saringan No. 8 (2.36 mm) pada campuran beraspal atau agregat yang lolos saringan No. 4 (4,76 mm) pada lapis pondasi
•
Mineral pengisi : Fraksi dari agregat halus yang lolos saringan No. 200 (0.075 mm) minimum 75% terhadap berat total agregat
•
Mineral abu : Fraksi dari agregat halus yang 100% lolos saringan No.
200 (0.075 mm)
• Mineral pengisi dan mineral abu dapat terjadi secara alamiah atau dapat juga dihasilkan dari proses pemecahan batuan atau dari proses buatan
• Mineral ini penting artinya untuk mendapatkan campuran yang padat, berdaya tahan dan kedap air
• Walaupun begitu, kelebihan atau kekurangan sedikit saja dari mineral ini akan menyebabkan campuran terlalu kering atau terlalu basah
• Perubahan sifat campuran ini bisa terjadi hanya karena sedikit perubahan dalam jumlah atau sifat dari bahan pengisi atau mineral debu yang digunakan
• Oleh karena itu, jenis dan jumlah mineral pengisi atau debu yang digunakan dalam campuran haruslah dikontrol dengan seksama
Gradasi
• Gradasi agregat adalah pembagian (distribusi) dari variasi ukuran butir agregat yang dinyatakan dalam persen dari berat total
• Seluruh spesifikasi perkerasan mensyaratkan bahwa partikel agregat harus berada dalam rentang ukuran tertentu dan untuk masing masing ukuran partikel harus dalam proporsi tertentu
• Batas gradasi diperlukan sebagai batas toleransi dan merupakan suatu cara untuk menyatakan bahwa agregat yang terdiri atas fraksi kasar, sedang dan halus dengan suatu perbandingan tertentu secara teknis masih diijinkan untuk digunakan
• Jika grafik terletak menuju ke bagian atas dari batas toleransi gradasi, maka agregat dinyatakan lebih halus dan sebaliknya jika kurva menuju ke bagian bawah maka agregat dinyatakan lebih kasar dari yang diinginkan
•
Gradasi agregat mempengaruhi besarnya rongga dalam campuran dan menentukan workabillitas (sifat mudah dikerjakan) dan stabilitas campuran
•
Gradasi agregat ditentukan oleh analisa saringan, dimana contoh agregat harus melalui satu set saringan yang tersusun sedemikian rupa dari ukuran besar hingga kecil
•
Ukuran saringan dinyatakan oleh ukuran bukaan jaringan kawatnya dan nomor saringan menyatakan banyaknya bukaan jaringan kawat per inchi dari saringan tersebut
•
Sebagai contoh misalnya saringan nomor 4 mempunyai bukaan
jaringan kawat (lubang) sebanyak 16 (= 4 x 4 untuk setiap inci persegi)
Ukuran Saringan Menurut ASTM
Penentuan Persentase Berat Agregat
Grafik Gradasi
Gradasi Agregat
•
Gradasi seragam (uniform graded) atau gradasi terbuka (open graded) adalah gradasi agregat dengan ukuran yang hampir sama
•
Gradasi seragam disebut juga gradasi terbuka (open graded) karena hanya mengandung sedikit agregat halus sehingga terdapat banyak rongga/ruang kosong antar agregat
•
Campuran beraspal yang dibuat dengan gradasi ini bersifat porous atau
memiliki permeabilitas yang tinggi, stabilitas rendah dan memiliki
berat isi yang kecil
•
Gradasi rapat (dense graded) adalah gradasi agregat dimana terdapat butiran dari agregat kasar sampai halus, sehingga sering juga disebut gradasi menerus (continues graded) atau gradasi baik (well graded)
•
Campuran dengan gradasi rapat memiliki stabilitas yang tinggi, agak kedap terhadap air dan memiliki berat isi yang besar
•
Gradasi senjang (gap graded) adalah gradasi agregat dengan ukuran agregat yang ada tidak lengkap atau ada fraksi agregat yang tidak ada atau jumlahnya sedikit sekali, sehingga disebut gradasi senjang (gap graded)
•
Campuran agregat dengan gradasi senjang memiliki kualitas peralihan
dari kedua gradasi yang disebutkan di atas
Gradasi Agregat
Kebersihan Agregat
•
Dalam spesifikasi dimasukkan syarat kebersihan agregat, dengan memberikan batasan jenis dan jumlah material yang tidak diinginkan (seperti tanaman, pertikel lunak, lumpur dan lain sebagainya) berada dalam atau melekat pada agregat
•
Agregat yang kotor akan memberikan pengaruh yang jelek pada kinerja perkerasan, seperti berkurangnya ikatan antar aspal dengan agregat yang disebabkan karena banyaknya kandungan lempung pada agregat tersebut
•
Di lapangan, kebersihan agregat sering ditentukan secara visual
•
Kebersihan agregat dapat diuji di laboratorium dengan analisa saringan
basah, yaitu dengan menimbang agregat sebelum dan sesudah dicuci
lalu membandingkannya
•
Sehingga akan memberikan persentase agregat yang lebih halus dari 0,075 mm (No. 200)
•
Pengujian setara pasir (Sand Equivalent Test) adalah satu metoda
lainnya yang biasanya digunakan untuk mengetahui proporsi relatif
dari material lempung yang terdapat dalam agregat yang lolos saringan
No. 4 (4,75 mm)
Kekerasan (Toughness)
• Semua agregat yang digunakan harus kuat, mampu menahan abrasi dan degradasi selama proses produksi dan operasionalnya di lapangan
• Agregat yang akan digunakan sebagai lapis permukaan perkerasan harus lebih keras (lebih tahan) dari pada agregat yang digunakan untuk lapis bawahnya
• Hal ini disebabkan karena lapisan permukaan perkerasan akan menerima dan menahan tekanan dan benturan akibat beban lalu lintas paling besar
• Untuk itu, kekuatan agregat terhadap beban merupakan suatu persyaratan yang mutlak harus dipenuhi oleh agregat yang akan digunakan sebagai bahan jalan
• Uji kekuatan agregat di laboratorium biasanya dilakukan dengan uji abrasi dengan mesin Los Angeles (Los Angeles Abrasion Test), uji beban kejut (Impact Test) dan uji ketahanan terhadap pecah (Crushing Test)
• Dengan pengujian-pengujian ini kekuatan relatif agregat dapat diketahui
Bentuk Partikel Agregat
•
Bentuk partikel agregat dapat dikelompokkan sebagai berikut : bulat
(rounded), lonjong (elongated), kubus (cubical), pipih (flaky), tidak
beraturan (irregular)
• Bentuk butir agregat mempengaruhi workabilitas campuran perkerasan selama penghamparan, yaitu dalam hal energi pemadatan yang dibutuhkan untuk memadatkan campuran, dan kekuatan struktur perkerasan selama umur pelayanannya
• Bentuk pertikel agregat yang bersudut memberikan ikatan antara agregat (agregat interlocking) yang baik yang dapat menahan perpindahan (displacement) agregat yang mungkin terjadi
• Agregat yang bersudut tajam, berbentuk kubikal dan agregat yang memiliki lebih dari satu bidang pecah akan menghasilkan ikatan antar agregat yang paling baik, agregat ini umumnya merupakan hasil pemecahan batu masif atau hasil pemecahan mesin pemecah batu (stone crusher)
• Agregat yang berbentuk bulat dan lonjong dapat ditemui di sungai sungai atau bekas endapan sungai sehingga biasanya permukaannya licin
• Agregat disebut lonjong jika ukuran terpanjangnya lebih dari 1,8 kali diameter rata ratanya
•
Penggunaan agregat yang lonjong dan bulat tidak menghasilkan kepadatan yang baik karena tidak dapat saling mengunci (interlock), demikian pula dengan agregat yang berbentuk pipih (agregat yang ketebalannya lebih tipis dari 0,6 kali diameter rata ratanya)
•
Penggunaan sebagai bahan campuran tidak dapat menghasilkan kepadatan yang baik karena tidak saling mengunci selain juga mudah pecah
•
Dalam campuran beraspal, penggunaan agregat yang bersudut saja atau bulat saja tidak akan menghasilkan campuran beraspal yang baik
•
Kombinasi penggunaan kedua bentuk pertikel agregat ini sangat
dibutuhkan untuk menjamin kekuatan pada struktur perkerasan dan
workabilitas yang baik dari campuran tersebut
Tekstur Permukaan Agregat
• Tekstur permukaan agregat dapat dibedakan atas licin/halus, kasar atau berpori
• Selain memberikan sifat ketahanan terhadap gelincir (skid resistance) pada permukaan perkerasan, tekstur permukaan agregat (baik makro maupun mikro) juga merupakan faktor yang menentukan kekuatan, workabilitas dan durabilitas campuran beraspal
• Permukaan agregat yang kasar akan memberikan kekuatan pada campuran beraspal karena mempunyai gaya gesek yang baik dan dapat menahan agregat tersebut dari pergeseran atau perpindahan sehingga mampu menahan perubahan bentuk akibat beban lalu lintas
• Kekasaran permukaan agregat juga memberikan tahanan gesek yang kuat pada roda kendaraan sehingga akan meningkatkan keamanan kendaraan terhadap slip
• Agregat dengan tekstur permukaan yang sangat kasar memiliki koefisien gesek yang tinggi sehingga agregat tersebut sulit untuk berpindah tempat yang akan menurunkan workabilitasnya
• Penggunaan agregat bertekstur halus dengan proporsi tertentu kadang- kadang dibutuhkan untuk membantu meningkatkan workabilitasnya
• Film aspal lebih mudah merekat pada permukaan yang kasar sehingga akan menghasilkan ikatan yang baik antara aspal dan agregat yang pada akhirnya akan menghasilkan campuran beraspal yang kuat
• Agregat yang berasal dari sungai biasanya memiliki permukaan yang halus dan berbentuk bulat, sehingga untuk dapat menghasilkan campuran beraspal dengan sifat yang baik agregat sungai harus dipecahkan terlebih dahulu
• Pemecahan dimaksudkan untuk menghasilkan tekstur permukaan yang kasar pada bidang pecahnya dan mengubah bentuk butir agregat
Daya Serap Agregat
• Pada agregat yang berpori (porus), keporusan agregat menentukan banyaknya zat cair yang dapat diserap agregat
• Kemampuan agregat untuk menyerap air dan aspal adalah suatu informasi yang penting yang harus diketahui dalam pembuatan campuran beraspal
• Jika daya serap agregat sangat tinggi, agregat akan terus menyerap aspal baik pada saat maupun setelah proses pencampuran agregat dengan aspal di unit pencampur aspal (AMP), yang menyebabkan aspal yang berada pada permukaan agregat, mengikat partikel agregat menjadi lebih sedikit sehingga akan menghasilkan film aspal yang tipis
• Oleh karena itu, agar campuran yang dihasilkan tetap baik agregat porus memerlukan aspal yang lebih banyak dibandingkan dengan yang kurang porus
•
Agregat dengan keporusan atau daya serap yang tinggi biasanya tidak digunakan, tetapi untuk tujuan tertentu pemakaian agregat ini masih dapat dibenarkan asalkan sifat lainnya dapat terpenuhi
•
Air yang terabsorpsi oleh agregat agak sulit untuk dihilangkan seluruhnya walaupun melalui proses pengeringan sehingga hal ini mempengaruhi ikatan antara agregat dan aspal
•
Contoh-contoh material seperti batu apung yang memiliki keporusan
tinggi digunakan karena ringan dan tahan terhadap abrasi, meskipun
demikian perbedaan berat jenis harus dikoreksi mengingat semua
perhitungan didasarkan pada prosentase berat bukan volume
Kelekatan Terhadap Aspal
• Kelekatan agregat terhadap aspal adalah kecenderungan agregat untuk menerima, menyerap dan menahan film aspal
• Daya lekat aspal terhadap agregat dipengaruhi oleh sifat agregat terhadap air
• Agregat hidrophobik (tidak menyukai air) adalah agregat yang memiliki sifat kelekatan terhadap aspal yang tinggi, contoh batu gamping dan dolomit
• Agregat hidrophilik (suka air) adalah agregat yang memiliki kelekatan terhadap aspal yang rendah, sehingga agregat jenis ini cenderung terpisah dari film aspal bila terkena air, contoh kuarsit dan beberapa jenis granit Ada beberapa metoda uji untuk menentukan kelekatan agregat terhadap aspal
