Foto: Evaluasi Kinerja Campuran Beraspal Hangat Menggunakan Agregat Slag EAF (Electric Arc Furnace).

Infrastruktur berkelanjutan didukung dengan memperhatikan keseimbangan antara pemenuhan kebutuhan pada masa sekarang dan masa yang akan datang. Dua aspeknya meliputi aspek lingkungan dan sumber daya. Ketersediaan agregat alam semakin lama semakin terbatas maka dari itu diperlukan alternatif material baru sebagai pengganti agregat alam. Agregat Slag EAF(Electric Arc Furnace) merupakan limbah alternatif pengganti agregat yang mendukung aspek sumber daya. Sedangkan untuk mendukung pengurangan emisi gas kaca di sektor industri diperlukan metode khusus untuk mengurangi pemanasan global campuran beraspal hangat yang dapat mendukung pengurangan emisi gas CO2 dan gas rumah kaca dalam aspek lingkungan.

Agregat Slag EAF adalah slag hasil pemisahan dan pendinginan dari proses peleburan baja di dalam tungku tanur listrik. Karakteristik mekanis dan fisik Agregat Slag `menurut penelitian terdahulu (Marta Skaf, 2017) memiliki nilai propertis sebagai berikut: agregat kasar memiliki bentuk yang baik, angularitas tinggi, permukaan yang kasar dan indeks kepipihan yang kecil; memiliki berat jenis yang cukup besar (3,2 – 3,8 g/cm3); porositas dan absorbsi air yang lebih tinggi daripada agregat biasa; sangat kohesif dan memiliki ketahanan yang kuat terhadap deformasi; mikrotekstur baik dan memiliki ketahanan yang tinggi terhadap abrasi; cukup kuat menahan panas dan memiliki konduktivitas elektrik yang lebih tinggi dari agregat biasa.

Sedangkan Campuran Beraspal Hangat (Warm Mix Asphalt) adalah proses yang mengizinkan suhu pemanasannya lebih rendah sekitar 100 – 400 C. Dalam penelitian ini campuran beraspal hangat didapatkan dengan menambahkan zeolite sintesis dengan merk dagang Aspha-Min®. Zeolit Aspha-min® adalah Sodium – Alumunium – Silicate yang telah terkristalisasi secara hidrotermal menjadi serbuk yang halus. Karakteristik zeolit adalah kemampuannya untuk menghilangkan dan menyerap molekul air tanpa merusak strukturnya, sehingga dengan penambahannya ke aspal diharapkan dapat menurunkan suhu pemadatan dan pencampuran dan didapatkan campuran beraspal hangat.

Berdasarkan latar belakang tersebut diperlukan suatu upaya pengembangan tentang penggunaan Campuran Beraspal Hangat (Warm Mix Asphalt) untuk Laston Lapis Antara (AC-BC) dengan bahan aspal pen 60/70 dan zat aditif Zeolit Aspha-Min®  dengan memanfaatkan material agregat slag baja. Diharapkan modifikasi aspal dengan menambahkan zat aditif Zeolit Aspha-Min® selain dapat menurunkan suhu pencampuran, dapat mengoptimalkan nilai karakteristik laboratorium dari campuran beraspal hangat (Warm mix).

Metode Penelitian

Dalam penelitian ini pengujian dilakukan secara bertahap, yaitu terdiri atas pengujian agregat baik agregat alam maupun Agregat Slag EAF, pengujian reologi aspal pen 60/70, pengujian reologi aspal pen 60/70 ditambah Aspha-min® dan pengujian campuran AC – BC.

Pengujian campuran akan dibagi menjadi dua, yaitu pengujian Stabilitas Marshall untuk mendapatkan kadar aspal optimum dan pengujian lanjutan campuran dengan kadar aspal optimum yang didapatkan dari pengujian Marshall. Sedangkan proses pengujian lanjutan campuran yaitu pengujian modulus kekakuan dilakukan menggunakan alat Universal Material Testing Apparatus (UMATTA) dan pengujian retak lelah dengan alat uji kelelehan Servo – Pneumatic Four Point Bending Apparatus.

Penentuan Suhu Pencampuran dan Pemadatan Warm Mix

Untuk penentuan suhu pencampuran dan pemadatan dari campuran beraspal hangat AC-BC dengan zeolit dilakukan dengan trial dan error, dimana suhu pencampuran dan pemadatan diturunkan setiap 100 C sampai dengan 200 C dari suhu pemadatan dan pencampuran hot mix berdasarkan nilai viskositasnya. Dari hasil pengujian, nilai suhu pencampuran campuran beraspal panas tanpa aditif adalah 1540C dan suhu pemadatannya 1420C. Penambahan 0,3% aditif dapat menurunkan suhu sebesar 200 C sehingga suhu pencampuran adalah 1340C dan suhu pemadatannya 1220C sedangkan penambahan 0,5% aditif dapat menurunkan suhu sebesar 100 C sehingga suhu pencampuran adalah 1440C dan suhu pemadatannya 1220C.           

Hasil Pengujian Stabilitas Marshall

Faktor utama yang mempengaruhi nilai stabilitas suatu campuran adalah gradasi agregat dan kadar aspal. Nilai stabilitas menurut spesifikasi umum Bina Marga edisi 2010 revisi 3 dibatasi minimal sebesar 1000 kg untuk campuran Laston modifikasi. Ketiga campuran memenuhi spesifikasi yang disyaratkan yaitu >1000 kg untuk campuran beraspal dapat dilihat pada Gambar 1

Gambar 1 : Hasil Pengujian  Stabilitas Marshall dan Nilai KAO

Dari Gambar 1 terlihat bahwa nilai Kadar Aspal Optimum pada campuran AC-BC 0,3% Zeolit Aspha-Min menghasilkan nilai yang paling besar dari ketiganya dan campuran AC-BC 0% Zeolit Aspha-Min memiliki kadar aspal paling kecil, hal ini menunjukkan bahwa kemampuan mengalir aspal pen 60/70 tanpa tambahan aditif lebih baik sehingga tidak perlu banyak aspal untuk mengisi rongga. Selanjutnya, kadar aspal ini nantinya digunakan untuk penentuan suhu suhu pencampuran dan pemadatan campuran warm – mix.

Hasil Pengujian Stabilitas Rendaman Campuran (Immersion)

Pengujian perendaman Marshall bertujuan untuk mengetahui ketahanan campuran terhadap pengaruh air, yang ditandai dengan hilangnya ikatan antara aspal dan butiran agregat. penting dalam mempertahankan stabilitas. Hasil pengujian seperti pada Gambar 2, tidak menunjukkan sperbedaan hasil yang signifikan dari kedua campuran beraspal.

Gambar 2  Perbandingan nilai Stabilitas Standar dan Stabilitas Rendaman

Dari hasil pengujian, terjadi penurunan nilai stabilitas setelah dilakukan perendaman selama 24 jam. Nilai IKS yang diperoleh untuk campuran beraspal AC-BC 0% Aspha-Min adalah sebesar 91,14% , campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min sebesar 99,75% dan campuran AC-BC 0,5% Aspha-Min sebesar 89,37%. Hal ini menunjukkan bahwa campuran beraspal AC-BC 0,5% Aspha-Min tidak memenuhi spesifikasi persyaratan nilai IKS minimal 90%. Sedangkan campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min memiliki kelekatan antara agregat dan aspal (adhesive) yang lebih baik, tahan terhadap pengaruh air dan suhu, serta menyebabkan campuran menjadi kedap air dan lebih awet karena tidak rentan terhadap pengelupasan.

Hasil Pengujian Modulus Kekakuan Campuran

Modulus resilien merupakan modulus elastisitas yang didasarkan pada deformasi balik. Faktor aspal, gradasi, suhu dan waktu pembebanan memberikan pengaruh terhadap modulus resilien. Semakin tinggi suhu maka semakin kecil nilai modulus resilien hal ini disebabkan karena aspal bersifat visco-elastic yaitu memiliki sifat dapat berubah dari viscous ke elastic atau sebaliknya akibat pengaruh suhu.

 Gambar 3: Hubungan nilai Modulus Resilien dan suhu

Dari kedua jenis campuran aspal tersebut, campuran beraspal warm mix AC-BC 0,5% Aspha-Min memiliki nilai yang lebih besar pada suhu 350. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi kadar zeolit akan mengoreksi gradasi campuran menjadi lebih halus. Gambar 3 menunjukkan persentase penurunan nilai Modulus Resilien terbesar terjadi pada peningkatan suhu pengujian dari 35ºC menjadi 45ºC pada campuran beraspal hangat dengan 0,5% Aspha-Min, hal ini menunjukkan bahwa penambahan Aspha-Min 0,5% membuat campuran lebih sensitif terhadap perubahan suhu.

Hasil Pengujian Retak Lelah Campuran (Fatigue)

Regangan yang diberikan pada campuran yang diuji terdiri dari 3 (tiga) tingkat regangan yaitu 500 με, 600 με, dan 700 με. Pemilihan besar regangan ini didasarkan pada ketentuan AASHTO T 321-03 yang mensyaratkan nilai regangan berkisar antara 250 με – 750 με. Namun pada kondisi di lapangan regangan yang terjadi lebih kecil dari 500 με. Hubungan antara regangan dan umur kelelahan yang dilakukan hingga kondisi runtuh tercapai untuk setiap variasi campuran, disajikan dalam Gambar 8.           

Gambar 4 Perbandingan Umur Kelelahan terhadap Regangan Hasil pengujian

Pada Gambar 4 menunjukkan hasil bahwa campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min memiliki pengulangan hingga runtuh  yang lebih besar dibandingkan campuran lainnya. Sebelumnya dijelaskan bahwa baik campuran AC-BC 0% Aspha-Min dan AC-BC 0,5% Aspha-Min menghasilkan tegangan yang lebih kecil serta memiliki nilai modulus elastisitas yang lebih kecil, sehingga campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min lebih lentur dibanding campuran lainnya. Karena campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min lebih lentur, maka umur kelelahan haruslah lebih lama dibandingkan dengan campuran AC-BC lainnya.

Kesimpulan

Dapat disimpukan bahwa hasil laboratorium campuran beraspal hangat dengan menggunakan campuran agregat slag EAF memenuhi syarat stabilitas marshall, modulus kekakuan dan retak lelah. Sehingga campuran beraspal hangat dengan menggunakan campuran agregat slag EAF dapat dijadikan salah satu alternatif campuran beraspal untuk mendukung infrastruktur berkelanjutan baik  dalam aspek lingkungan (penurunan suhu pencampuran dan pemadatan campuran) dan aspek sumber daya alam (alternatif agregat pengganti). Berdasarkan hasil laboratorium, adapun campuran beraspal hangat AC-BC dengan 0,3% Aspha-Min menghasilkan campuran dengan kinerja yang paling optimum.

Citation :

Astri Natalia Situmorang

Institut Teknologi Bandung

Jurnal Teknik Sipil Edisi Desember 2018 Vol 25 No 3