studi durabilitas campuran aspal panas ac – wc

STUDI DURABILITAS CAMPURAN ASPAL PANAS AC – WC
DENGAN PENGGUNAAN FILLER ABU VULKANIK
GUNUNG SINABUNG
TUGAS AKHIR
Ditulis Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Terapan
Oleh
FACHROZI RAFDHAN
NIM : 1105131006
PROGRAM STUDI TEKNIK PERANCANGAN JALAN DAN JEMBATAN
JURUSAN TEKNIK SIPIL
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
PENGARUH PENGGUNAAN FILLER ABU VULKANIK GUNUNG
SINABUNG TERHADAP DURABILITAS CAMPURAN ASPAL PANAS
AC-WC
Oleh
FACHROZI RADHAN
NIM: 1105131006
Abstract
Asphalt concrete layer construction casing layer hard road that has structural
value. One of the asphalt concrete layer kind asphalt concrete - wearing course
(AC-WC) as top-ranking layer in hard road bent. Composers principal materials
aggregate and asphalt, belong kind filler in its use. In this watchfulness is kind
filler that is used vulcanic ash. The Durability of asphalt concrete mixture have
effect to the performance and road serviceability. High durability will indicate the
road that it is more durability and have more resistance from water and weather
effect. The objective of this research is to know the performance of asphalt
concrete about durability with Marshall immersion modified. Marshall immersion
modified that conducted is 30-40 minute, 6, 12, 24 and 72 hours. To See the
durability of asphalt concrete mixture is used retained strength index (IKS) ,
stability deformation index (IPS), the First Durability Index (IDP) and the second
durability index (IDK). This research is asphalt laboratory Politeknik Negeri
Medan. From this research indicated that the durability of asphalt concrete
mixture still in specification of Bina Marga namely that the value of IKS is over
75%. High durability occurred with 6 until 12 hour. The retained strength index
(IKS) decrease with the increasing of saturated duration. The first Stability index,
(IDP) would lost of strengthening except 6 hour saturated. In generally. The
second durability index on variates of saturating in generally would lost of
strengthening, except on 6 hour saturate d increase the strength about 22,69% or
increase 5 142,93kg.
Key word : Asphalt concrete, Vulcanic Ash, Durability, Marshall immersion
Abstrak
i
Lapis Aspal Beton adalah lapisan penutup konstruksi perkerasan jalan yang
mempunyai nilai struktural. Salah satu jenis lapis aspal beton tersebut adalah
Asphalt Concrete – Wearing Course (AC-WC ) sebagai lapisan yang paling atas
dalam perkerasan lentur. Material utama penyusun adalah agregat dan aspal,
termasuk jenis filler dalam penggunaannya. Dalam penelitian ini jenis filler yang
digunakan adalah abu vulkanik. Durabilitas campuran beton aspal mempunyai
pengaruh terhadap kinerja dan umur layanan suatu jalan. Durabilitas yang tinggi
memberikan indikasi bahwa jalan tersebut lebih awet dan mempunyai ketahanan
dari pengaruh cuaca dan air. Penelitian ini bertujuan untuk mengatahui kinerja
durabilitas campuran aspal beton dengan melakukan modifikasi rendaman
Marshall. Modifikasi rendaman Marshall yang dilakukan adalah 30-40 menit, 6,
12, 24 jam dan 72 jam.. Untuk melihat kinerja durabilitas campuran aspal beton
digunakan indikator Indeks Kekuatan Sisa (IKS), Indeks Penurunan Stabilitas,
yaitu Indeks Durabilitas Pertama (IDP) dan Indeks Durabilitas Kedua (IDK).
Penelitian ini dilakukan di laboratorium aspal Politeknik Negeri Medan. Dari hasil
penelitian menunjukkan bahwa durabilitas campuran aspal beton masih memenuhi
persyaratan Spesifikasi Bina Marga 2010 yaitu nilai IKS lebih besar 75%.
Durabilitas tertinggi dicapai dengan lama rendaman 6 sampai 12 jam. Nilai
Indeks Kekuatan Sisa (IKS) menurun dengan meningkatnya durasi rendaman.
Indeks Durabilitas Pertama (IDP) umumnya mengalami kehilangan kekuatan,
kecuali pada rendaman 6 jam mengalami peingkatan kekuatan. Indeks Durabilitas
Kedua (IDK) pada berbagai variasi rendaman umumnya mengalami kehilangan
kekuatan kecuali pada variasi 6 jam justru terjadi penambahan kekuatan sebesar
22,69% atau naik sekitar 142,93 Kg.
Kata kunci: Beton Aspal, Abu Vulkanik, Durabilitas, Marshall Rendaman
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas berkat, rahmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan
baik dan tepat pada waktunya.
Tugas Akhir yang berjudul “STUDI DURABILITAS CAMPURAN
ASPAL PANAS AC – WC DENGAN PENGGUNAAN FILLER ABU
VULKANIK GUNUNG SINABUNG” ini merupakan satu syarat yang harus
dilaksanakan untuk meraih gelar Sarjana Sains Terapan, Pendidikan Program
Studi Teknik Perancangan Jalan dan Jembatan Diploma IV Jurusan Teknik Sipil
Politeknik Negeri Medan.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai
kendala, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, maka Tugas
Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak M. Syahrudin, S.T.,M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan.
2. Bapak Ir. Samsudin Silaen, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik
Negeri Medan.
3. Bapak Amrizal, S.T.,M.T., selaku Kepala Program Studi D-IV TPJJ
4. Ibu Efri Debby EkinolaRitonga, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas
Akhir.
5. Bapak Drs. Kusmadi, S.T., M.T., Selaku Ketua Penguji / Dosen Penguji I
Tugas Akhir.
6. Bapak Fadli, S.T., M.T., Selaku Dosen Penguji II Tugas Akhir.
7. Parman, S.T., M.T., selaku kepala laboratorium Politeknik Negeri Medan.
8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil.
9. Staff dan Teknisi Laboratorium Politeknik Negeri Medan
10. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan baik secara moral
maupun materil.
11. Rizkina Chairunnisa yang telah memberikan dukungan secara moral
iv
12. Seluruh teman – teman mahasiswa TPJJ dan MK Angkatan 2011 atas
kerjasama, dukungan dan semangatnya yang telah diberikan kepada penulis
dalam pelaksanaan Tugas Akhir.
Penulis sudah berusaha semaksimal mungkin untuk menyusun dan menyelesaikan
Tugas Akhir ini. Namun, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini kemungkinan
belum sempurna. Untuk itu, penulis menerima dengan terbuka segala masukanmasukan, kritik, saran, dan pendapat yang bersifat membangun guna memperbaiki
Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir
ini berguna dan bermanfaat bagi siapa saja yang membaca.
Medan,
Agustus 2015
penulis,
Fachrozi Rafdhan
NIM: 1105131006
v
DAFTAR ISI
halaman
ABSTRAK ................................................................................................................. i
PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR ................................................... iii
KATA PENGANTAR ............................................................................................. iv
DAFTAR ISI ............................................................................................................ vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. viii
DAFTAR TABEL .................................................................................................... x
DAFTAR RUMUS ................................................................................................. xii
BAB 1.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................................ 3
1.4 Maksud dan Tujuan ....................................................................................... 3
1.5 Mamfaat Penelitian ........................................................................................ 4
BAB 2. STUDI PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka.......................................................................................... 5
2.2. Dasar Teori .................................................................................................. 6
2.2.1. Aspal ................................................................................................. 6
2.2.2. Fungsi Aspal ..................................................................................... 6
2.2.3. Jenis Aspal ........................................................................................ 7
2.2.4. Lapisan Aspal beton (Laston,AC) ..................................................... 7
2.2.5. AC-WC (Asphalt Concrete – Wearing Course) ................................ 8
2.2.6. Tebal Lapisan dan Toleransi ............................................................. 9
2.2.7. Karateristik Campuran Beraspal Panas ............................................. 9
2.2.8. Agregat ............................................................................................ 15
2.2.9. Filler Abu Vulkanik ........................................................................ 23
2.2.10. Pengujian Marshall ......................................................................... 25
2.2.11. Durabilitas Campuran Aspal Beton ................................................ 29
vi
2.2.12. Studi Pendahulu .............................................................................. 32
BAB 3. METODOLOGI
3.1. Metode Penelitian........................................................................................ 36
3.2. Waktu Penelitian ......................................................................................... 36
3.3. Jenis data ..................................................................................................... 36
3.4. Peralatan ...................................................................................................... 37
3.5. Bahan .......................................................................................................... 37
3.6. Prosedur Pelaksanaan Penelitian ................................................................. 38
3.7. Flow Chart (Bagan Alir) Pelaksanaan pekerjaan ........................................ 42
BAB 4. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengujian ........................................................................................... 42
4.1.1. Hasil Pemeriksaan Bahan ................................................................... 44
4.1.2. Pengujian Marshall untuk nilai KAO (Kadar Aspal Optimum)......... 47
4.1.3. Pengujian Durabilitas Aspal ............................................................... 61
4.1.4. Peritungan IKS (Indeks Kekuatan Sisa) ............................................. 66
4.1.5. Perhitungan IDP (Indeks Durabilitas Pertama) .................................. 68
4.1.6. Perhitungan IDK (Indeks Durabilitas Kedua) .................................... 70
BAB 5. PENUTUP
A. Kesimpulan ....................................................................................... 72
B. Saran ................................................................................................. 73
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Lapisan perkerasan ................................................................................8
Gambar 4.1.1.1. Agregat yang telah diayak untuk persiapan pembuatan benda uji
marshall ......................................................................................................................45
Gambar 4.1.1.2. Aspal cair.........................................................................................46
Gambar 4.1.1.3. Abu vulkanik Gunung Sinabung .....................................................46
Gambar 4.1.2.1. Pengambilan agregat pada bak-bak agregat ....................................47
Gambar 4.1.2.2. Penyaringan agregat ........................................................................47
Gambar 4.1.2.3. Agregat dimasak sebelum dicampur aspal ......................................51
Gambar 4.1.2.4. Agregat yang telah dipanaskan ditimbang ......................................51
Gambar 4.1.2.5. Penambahan aspal pada aregat ........................................................52
Gambar 4.1.2.6. Agregat dan aspal dicampur sambil dipanaskan .............................52
Gambar 4.1.2.7. Mempersiapkan cetakan ..................................................................53
Gambar 4.1.2.8. Memasukkan agregat dalam cetakan (mould) .................................53
Gambar 4.1.2.9. Saat penumbukan benda uji ............................................................54
Gambar 4.1.2.10. Benda uji yang telah siap untuk aspal optimum ............................54
Gambar 4.1.2.11. Pengujian volumetrik ....................................................................54
Gambar 4.1.2.12. Penimbangan benda uji .................................................................55
Gambar 4.1.2.13. Perendaman benda uji ...................................................................55
Gambar 4.1.2.14. Pengujian benda uji marshall ........................................................56
Gambar 4.1.2.15. Benda uji yang telah diuji .............................................................56
viii
Gambar 4.1.3.1. Benda uji yang telah selesai dibuat dan pengujian volumetrik
untuk pengujian durabilitas ........................................................................................63
Gambar 4.1.3.2. Saat perendaman benda uji untuk pengujian durabilitaas ...............63
Gambar 4.1.3.3. Pengujian marshall untuk durabilitas aspal ....................................64
Gambar 4.1.3.4. Benda uji hasil pengujian dengan alat uji marshall ........................64
Gambar 4.1.4.1. Grafik hubungan nilai IKS dengan lama perenddaman ..................67
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Tebal nominal rancangan campuran aspal dan toleransi ..........................9
Tabel 2.2. Ketentuan sifat campuran laston yang dimodifikasi (AC Mod) ...............12
Tabel 2.3. Spesifikasi persyaratan lapis aspal beton ..................................................12
Tabel 2.4. Toleransi campuran beraspal panas ..........................................................13
Tabel 2.5. Ketentuan viskositas dan temperature aspal untuk pencampuran dan
pemadatan ..................................................................................................................13
Tabel 2.6. Ketentuan untuk aspal keras .....................................................................14
Tabel 2.7. Rancangan bahan aspal .............................................................................15
Tabel 2.8. Jenis Agregat berdasarkan kepadatannya .................................................16
Tabel 2.9. Gradasi agregat untuk campuran aspal .....................................................19
Tabel 2.10. Ketentuan agregat kasar ..........................................................................22
Tabel 2.11. Ukuran nominal agregat kasar penampung dingin untuk campuran
aspal............................................................................................................................22
Tabel 2.12. Ketentuan agregat halus ..........................................................................23
Tabel 4.1.1.1. Hasil pengujian agregat .......................................................................44
Tabel 4.1.1.2. Hasil pemeriksaan aspal ......................................................................45
Tabel 4.1.2.1. hasil rencana penggabungan agregat dengan penambahan filler ........48
Tabel 4.1.2.2. Perhitungan hasil pencampuran agregat dengan aspal untuk
pembuatan benda uji marshall....................................................................................49
Tabel 4.1.2.3. Perhitungan kebutuhan aspal untuk pembuatan benda uji ..................50
Tabel 4.1.2.4. Hasil pengujian marshall dengan kadar aspal yang telah
direncanakan ..............................................................................................................57
x
Tabel 4.1.2.6. Spesifikasi sifat – sifat marshall dan dibandingkan dengan sifat –
sifat marshall yang kita dapatkan ...............................................................................58
Tabel 4.1.3.1. Perhitungan kebutuhan aspal untuk pembuatan benda uji ..................62
Tabel 4.1.3.2. Perhitungan berat benda uji marshall ..................................................62
Tabel 4.1.3.3. Hasil pengujian marshall pada kadar aspal optimum untuk
durabilitas ..................................................................................................................65
Tabel 4.1.4.1 Nilai stabilitaas awal pada perhitungan IKS (Indeks Kekuatan Sisa) ..56
Tabel 4.1.4.2. Perhitungan nilai IKS (Indeks Kekuatan Sisa) dengan pengaruh
lama masa perendaman ..............................................................................................67
Tabel 4.1.5.1 Perhitungan IDP (Indeks Durabilitas Pertama) ....................................69
Tabel 4.6.1 Perhitungan IDK (Indeks Durabilitas Kedua) .........................................71
xi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan dan pertumbuhan penduduk sangat pesat di Indonesia. Hal
itu kemudian berdampak pada mobilitas penduduk dimana saat ini pada umumnya
masyarakat
menggunakan
kendaraan
untuk
melaksanakan
kegiatan
dan
aktifitasnya masing-masing. Salah satu sarana pendukung transportasi tersebut
adalah jalan dan merupakan kebutuhan pokok dalam terlaksananya seluruh
kegiatan masyarakat. Dengan alasan tersebut maka diperlukan peningkatan
struktur jalan yang menuntun para ahli untuk meningkatkan kuantitas maupun
kualitas jalan yang nantinya akan bermanfaat untuk masa depan transportasi di
Indonesia.
Konstruksi jalan akan mengalami kerusakan setelah mengalami masa
penggunaan tertentu. Sehingga bahan yang digunakan harus memenuhi kriteria
dan persyaratan kelayakan sesuai dengan kebutuhan konstruksi jalan yang harus
dipenuhi. Selain itu beban lalulintas, temperatur permukaan, kondisi cuaca
maupun faktor air sangat berperan dalam mempercepat tingkat kerusakan.
Dukungan dari lapisan AC-WC (Asphalt Concrete - Wearing Course) terhadap
unsur–unsur yang dapat merusak lapisan tersebut juga sangat berpengaruh. Lapis
aus AC-WC (Asphalt Concrete - Wearing Course) merupakan lapisan paling atas
dari laston yang mengalami kontak langsung dengan kendaraan yang melintas di
atasnya. Laston lapis aus mempunyai tekstur yang lebih halus dibandingkan
dengan laston lapis antara maupun laston lapis pondasi. Disamping sebagai
pendukung beban lalulintas, lapisan ini mempunyai fungsi utama sebagai
pelindung konstruksi di bawahnya dari kerusakan akibat pengaruh air dan cuaca,
sebagai lapisan aus dan menyediakan permukaan jalan yang rata dan tidak licin.
Secara umum bahan yang digunakan untuk pencampuran aspal panas antara lain
agregat kasar, agregat halus, bahan pengisi (Filler) dan aspal. Agregat kasar
biasanya menggunakan batu pecah yang diambil dari hasil pemecahan batu yang
menggunakan mesin dan diayak sesuai dengan spesifikasi tertentu, begitu juga
dengan agregat halus yang diambil dari hasil ayakan batu pecah sesuai dengan
1
spesifikasi tertentu serta filler sendiri biasanya adalah abu batu yang diambil dari
hasil sampingan proses pemecahan batu namun ada juga yang menggantinya
dengan bahan lain. Banyaknya perusahan yang bergerak di bidang konstruksi
sangat menginginkan bahan pengisi (filler) yang mudah didapatkan atau
menggunakan bahan lokal. Karena dari segi biaya yang dikeluarkan juga akan
lebih murah dibandingkan biasanya karena bahan tersebut merupakan bahan lokal
dan hasil alam. Bahan ini juga mudah didapatkan, apalagi jika bertempat tinggal
di daerah gunung berapi yang masih aktif serta kita dapat menggunakannya
dengan jumlah yang cukup banyak. Namun bahan ini tidak selalu ada dikarenakan
bahan ini hasil dari proses alam. Pada penelitian ini abu vulkanik yang digunakan
adalah abu vulkanik yang didapat dari letusan Gunung Sinabung pada tanggal 03
Januari 2014.
Pada penelitian ini penulis juga ingin meneliti nilai durabilitas yang
didapatkan dari penggantian bahan pengisi atau filler dengan abu vulkanik
Gunung Sinabung. Durabilitas itu sendiri adalah suatu sifat campuran aspal yang
berhubungan dengan ketahanan suatu campuran aspal dari hancurnya suatu
perkerasan yang telah dibuat dengan campuran tersebut yang diakibatkan
pengaruh cuaca, air dan beban lalulintas. Dibahasnya tentang durabilitas
dikarenakan adanya indikasi bahwa cuaca yang tidak menentu dan curah hujan
yang tinggi mengakibatkan perkerasan aspal menjadi terendam oleh air hujan dan
lama kelamaan akan menjadi rapuh. Dengan kata lain penulis ingin meneliti nilai
durabiltas yang dihasilkan dari penggantian bahan pengisi (filler) dengan abu
vulkanik khususnya pada lapisan AC-WC (Asphalt Concrete-Wearing Course).
1.2. Rumusan Masalah
Dengan berpedoman pada latar belakang di atas, penulis ingin meninjau
segi teknis dan analitis yaitu:
1. Bagaimanakah pengaruh variasi lama perendaman terhadap nilai durabilitas
campuran aspal panas AC-WC (Asphalt Concrete-Wearing Course) dengan
penggunaan sebagian filler abu vulkanik Gunung Sinabung.
2
1.3. Batasan Masalah
Mengingat dengan adanya keterbatasan yang penulis bahas, sehingga
pembahasan yang lebih rinci pada penelitian ini sebagai berikut:
1. Penelitian dilakukan di Politeknik Negeri Medan.
2. Agregat dan aspal yang digunakan berasal dari Politeknik Negeri Medan.
3. Adanya penggunaan Filler Abu Vulkanik Gunung Sinabung.
4. Spesifikasi yang digunakan ialah Spesifikasi Bina Marga 2010.
5. Penelitian dimulai dengan pemeriksaan kadar aspal Optimum dengan variasi
kadar aspal mulai dari 5% sampai 7% dengan uji marshall 2x75 tumbukan.
6. Penelitian durabilitas aspal memakai kadar aspal optimum yang telah dicari
dengan modifikasi variasi lama perendaman dari waktu normal, 6 jam, 12 jam
24 jam dan 72 jam.
7. Tidak membuat pembanding pada penelitian ini, karena hanya meneliti
pengaruh penggantian filler dengan abu vulkanik Gunung Sinabung pada
durabilitas aspal.
1.4. Maksud dan Tujuan
Berdasarkan pada perumusan masalah diatas, maka maksud dan tujuan tugas
akhir ini adalah:
1. Eksperimen yang dilakukan ini bertujuan untuk menambah wawasan dan
pemahaman serta bermanfaat bagi ilmu pengetahuan terhadap penggunaan
fungsi dari material yang tidak dipakai dan merupakan bahan lokal dari hasil
letusan Gunung Sinabung yaitu abunya yang dikenal dengan abu vulkanik
yang digunakan nantinya sebagai pengganti filler dalam campuran aspal
panas, khusunya untuk lapisan AC-WC (Asphalt Concrete-Wearing Course)
yang akan ditinjau nantinya dalam pengujian marshall (Stability, Void in the
mix (VIM), Density, Void in mineral agregat (VMA), Flow, Marshall Quotient
2. Dengan menggunakan kadar aspal optimum yang didapat kita dapat menguji
durabilitas dan mengetahui bagaimana proses dan hasil nilai durabilitas
dengan memodifikasi lama masa perendaman benda ujianya.
3
1.5. Manfaat Penelitian
1. Mengembangkan pengetahuan khususnya pada lapisan perkerasan yaitu pada
pencampuran aspal panas.
2. Menambah alternative penggunaan filler yang lebih ekonomis dan ramah
lingkungan serta merupakan bahan lokal.
3. Untuk mengetahui tingkat durabilitas yang dihasilkan dengan pencampuran
abu vulkanik Gunung Sinabung sebagai filler, dan variasi lama perendaman
pada pengujian durabilitas.
4