commit to user
46
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Metode Penelitian
Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah Metode Eksperimental yaitu mengadakan kegiatan percobaan dan penelitian untuk menentukan suatu
hasil. Tujuan dari eksperimen ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemakaian
filler portland cement
, pemakaian
filler
limbah karbit dan pemakaian
filler
limbah batubara terhahap karakteristik Marshall dan durabilitas serta permeabilitas pada
perkerasan jalan yang memakai Campuran Aspal Beton. Disamping itu juga diadakan pengujian
Indirect Tensile Strength ITS
dan
Unconfined Compressive Strength UTS.
3.2. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Jalan Raya Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.3. Bahan dan Alat Penelitian
3.3.1. Bahan
Bahan-bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : a.
Agregat Agregat kasar atau kecil berasal dari perusahaan pemecah batu PT. Panca
Dharma Boyolali Jawa Tengah
b. Portland Cement
Semen yang digunakan adalah semen Portland yang diproduksi oleh PT. Semen Nusantara
c. Limbah Karbit
Limbah karbit didapat dari limbah pengelasan karbit di sekitar daerah Klaten
commit to user 47
d. Limbah Batubara
Limbah Batubara didapat dari PT. Jaya Mix Sukoharjo-Surakarta. e.
Aspal penetrasi 6070 produksi PERTAMINA yang diperoleh dari Lab. Jalan Raya Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS.
3.3.2. Peralatan
Perlatan laboratorium yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : a.
Satu set saringan b.
Satu set kompor, pengaduk dan spatula c.
Beberapa Cetakan benda uji
mould
berdiameter 10 cm dengan tinggi 8 cm d.
Satu set alat pemadat yang terdiri alat penumbuk dan landasan pemadat e.
Dongkrak hidrolik f.
Bak perendam
water bath
yang dilengkapi pengaruh suhu g.
Satu set alat
Marshall Test
h. Jangka sorong dan Thermometer
3.4. Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data dilaksanakan dengan metode eksperimental terhadap beberapa benda uji berbagai kondisi perlakuan yang diuji di
laboratorium. Untuk beberapa hal pada pengujian bahan, digunakan data sekunder yang dikarenakan keterbatasan alat dan waktu yang tersedia pada Laboratorium
Jalan Raya, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik UNS.
Jenis data pada penelitian ini dikelompokkan menjadi dua yaitu data primer dan data sekunder.
3.4.1. Data Primer
Data ini merupakan data yang didapat langsung melalui serangkaian kegiatan percobaan yang dilakukan sendiri dengan mengacu pada manual yang
ada. Untuk pengujian terhadap campuran aspal beton dengan pengujian
Marshall,
data hasil pengujian pertama untuk mendapatkan nilai-nilai
Marshall
campuran aspal beton dengan agregat yang sudah tersedia. Data hasil pengujian
Marshall
commit to user 48
yang kedua untuk mendapatkan nilai-nilai
Marshall
campuran aspal beton dengan menggunakan
filler
semen portland,
filler
limbah karbit dan
filler
limbah batubara. Data-data yang termasuk ke dalam data primer sebagai berikut :
Pemeriksaan tinggi dan berat benda uji Data
Job Mix
campuran Pembacaan alat
Marshall
yang terdiri dari stabilitas dan
flow
Data uji permeabilitas Data uji UCS
Unconfined Compressive Strength
Data uji ITS
Indirect Tensile Strength
3.4.2. Data Sekunder
Data ini merupakan data yang didapat secara tidak langsung didapat dari penelitian lain untuk bahan atau jenis yang sama. Data sekunder yang diperoleh
adalah data pemeriksaan aspal keras dan agregat yang akan dipakai dalam campuran yang meliputi :
Penetrasi, Titik lembek, Titik nyala, Daktilitas, dan Berat Jenis aspal Keausan dengan mesin
Los Angeles
untuk CA, MA Kelekatan batuan terhadap aspal untuk CA, MA
Penyerapan agregat terhadap air untuk CA, MA, dan FA Berat jenis semu untuk CA, MA, dan FA
Analisa saringan Kadar Aspal Optimum KAO
3.4.3. Variabel Data
Variabel-variabel dalam penelitian ini dibagi menjadi dua, yaitu variabel bebas dan variabel terikat. Untuk lebih jelasnya, diuraikan sebagai berikut :
a.Variabel Bebas Variabel bebas adalah variabel yang keberadaannya tidak dipengaruhi oleh
variabel lain. Dalam penelitian ini variasi kadar aspal dan variasi kadar
filler
merupakan variabel bebas.
commit to user 49
b. Variabel Terikat Variabel terikat adalah adalah variabel yang keberadaannya dipengaruhi oleh
variabel bebas. Dalam penelitian ini stabilitas, Rongga Dalam Campuran VIM dan Hasil Bagi Marshall
Marshall Quotient
merupakan variabel terikat.
3.5. Pemeriksaan dan Pengujian Bahan Penelitian
Untuk memperoleh campuran sesuai dengan standard Bina Marga, maka metarial yang digunakan terlebih dahulu diperiksa. Dari pemeriksaan tersebut
akan didapat data primer. Pemeriksaan tersebut meliputi pemeriksaan agregat yang dipakai dalam pembuatan campuran yaitu :
1. Pemeriksaan Aspal
Pemeriksaan penetrasi aspal keras Pemeriksaan titik lembek dan titik bakar
Pemeriksaan daktilitas Pemeriksaan berat jenis
2. Pemeriksaan Agregat
Pemeriksaan analisis saringan agregat Pemeriksaan keausan agregat
Pemeriksaan berat jenis agregat Pemeriksaan kelekatan terhadap aspal
3. Pemeriksaan dan Pengujian Briket Campuran Aspal
Pemeriksaan berat briket Pembacaan Aspal
Pembacaan
Flow
commit to user 50
3.5.1. Aspal
Aspal yang digunakan dalam penelitian ini adalah aspal keras penetrasi 6070 Pertamina. Adapun pemeriksaan dan persyaratannya adalah sebagai berikut:
1. Pemeriksaan penetrasi aspal keras PA-0301-76 ASTM D-5-71
Untuk menentukan penetrasi bitumen keras dengan memasukkan jarum penetrasi tertentu, ke dalam bitumen dengan suhu 25
C dengan syarat 6,0 –
7,9 mm. 2.
Pemeriksaan titik lembek PA-0303-76 ASTM D-26-70 Untuk menentukan titik lembek aspal yaitu antara 48
C sampai 58 C
3. Pemeriksaan titik nyala PA-0303-76 ASTM D-98-52
Untuk menentukan suhu yang terbaca saat terlihat nyala sekilas pada bidang atas permukaan aspal saat diadakan pemanasan di atas api dengan suhu
minimum 200 C
4. Pemeriksaan daktilitas PA-0306-76 ASTM D-113-69
Untuk mengukur jarak terpanjang yang dapat ditarik antara dua cetakan yang berisi aspal keras sebelum putus pada suhu 25
C dan kecepatan 5 cmmenit dengan syarat minimum 100 mm
5. Pemeriksaan berat jenis PA-0307-76 ASTM D-70-72
Untuk menentukan berat jenis bitumen keras dan ter dengan piknometer. Berat jenis bitumen atau ter adalah perbandingan antara berat bitumen atau ter
dan berat air suling dengan isi yang sama pada suhu 25 C dengan syarat
minimum 1 grcc.
3.5.2. Agregat
Agregat kasar dan agregat halus berasal dari mesin pemecah batu
Stone Cruiser
PT Panca Dharma Surakarta. Pemeriksaan agregat meliputi : 1.
Pemeriksaan gradasi agregat PB-0201-76 ASTM C-136-93 Pemeriksaan ini untuk mengetahui gradasi dari masing-masing agregat guna
mengetahui komposisi masing-masing agregat dalam campuran. Pemeriksaan gradasi menggunakan diameter saringan yang sesuai dengan spec rencana.
commit to user 51
2. Pemeriksaan keausan agregat PB-0206-76
Pemeriksaan ini untuk menentukan ketahanan agregat terhadap keausan 3.
Pemeriksaan berat jenis agregat halus PB-0203-76 ASTM C-128-93 Pemeriksaan ini untuk mengetahui berat jenis agregat halus
4. Pemeriksaan berat jenis agregat kasar PB-0202-76 ASTM C-127-88
Pemeriksaan ini untuk mengetahui berat jenis agregat kasar 5.
Pemeriksaan berat jenis filler PB-0108-76 Pemeriksaan ini untuk mengetahui berat jenis
filler
.
3.5.3. Pengujian Briket Campuran Aspal Beton
Pengujian Campuran Aspal Beton dilakukan sesuai prosedur
Marshall
PC-0201- 76
3.6. Tahap Persiapan Penelitian di Laboratorium
3.6.1 Persiapan
Beberapa persiapan yang dilakukan berupa pengumpulan bahan yang diperlukan dalam pelaksanaan penelitian yaitu agregat, aspal,
filler
, penyedia peralatan, perencanaan
job mix
serta pengumpulan literatur penunjang penelitian.
3.6.2 Pemeriksaan Bahan
Bahan yang akan digunakan dalam penelitian seperti agregat dan aspal terlebih dahulu dilakukan pengujian dan pemeriksaan bahan. Pemeriksaan
dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat bahan dan mencocokkannya dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
3.6.3. Perencanaan Rancang Campuran
Job Mix Formula
Perencanaan rancang campuran meliputi perencanaan gradasi agregat yang sesuai dengan spesifikasi yang dipakai, penentuan kadar aspal dan pengukuran
komposisi masing-masing fraksi baik agregat, aspal maupun
filler
.
commit to user 52
3.6.4. Pembuatan Benda Uji
a. Campuran Aspal Beton yang terdiri dari agregat, aspal dan
filler
ditimbang sesuai dengan prosentase perhitungan, dipanaskan di atas kompor hingga
mencapai suhu ±150 C.
b. Aspal yang telah ditimbang sesuai kebutuhan dicurahkan ke tempat
pencampuran yang berisi agregat, kemudian diaduk sampai kondisi homogen lalu didinginkan hingga suhu ± 140
C c.
Menyiapkan
mould
dan diberi alas kertas pada bagian dasar
mould
d. Campuran Aspal Beton dituang ke dalam
mould
, kemudian ditusuk-tusuk dengan spatula, lalu bagian atas juga diberi alas kertas.
e. Memadatkan campuran dengan alat penumbuk sebanyak 75 kali tumbukan
pada setiap sisi penampang
mould
. f.
Setelah pemadatan selesai, benda uji dileluarkan dari
mould
dengan menggunakan dongkrak hidrolik, lalu benda uji didinginkan pada suhu ruang.
g. Selanjutnya benda uji direndam dalam water bath pada suhu 60
C selama antara 20-30 menit sebelum diadakan pengetesan.
h.
Tahap akhir masing-masing benda uji dikeringkan dengan lap, kemudian diadakan pengetesan dengan alat
Marshall.
3.6.5. Pengujian benda uji dengan berbagai variasi Kadar
Filler
Benda uji briket dibuat masing-masing tiga buah untuk setiap variasi kadar
filler
, dengan kadar aspal optimum sebesar 6 dari data sekunder. Benda uji dibuat dengan variasi kadar
filler
4; 5; 6; 7 dan 7,91 Setelah briket benda uji dibuat, kemudian dilakukan pengujian Marshall
untuk mengetahui nilai stabilitas bacaan dan kelelehan plastis
flow
. Dengan kedua nilai itu dapat dihitung nilai stabilitas hitungan, VIM dan Marshall Quotient
dengan menggunakan rumus-rumus yang ada pada Bab II. Hasil perhitungan yang diperoleh kemudian dibandingkan dengan batas-batas karakteristik yang
disyaratkan oleh Direktorat Jenderal Bina Marga dalam buku I : Rancang Campur Aspal Panas Dengan Durabilitas Tinggi, 1998. Kemudian dilakukan analisa data
terhadap nilai-nilai tersebut.
commit to user 53
3.6.6. Uji Durabilitas
Setelah ditetapkan besarnya kadar aspal optimum sebesar 6, kemudian benda uji dibuat kembali dengan menambahkan masing-masing
filler Portland
cement
dan menambahkan
filler
limbah karbit, dan
filler
limbah batu bara dengan kadar sebesar 4, 5, 6, 7 dan 7,91 terhadap berat
filler
yang digunakan. Untuk pelaksanaan uji durabilitas, setiap benda uji dilakukan perendaman dengan
variasi waktu 0,5 jam ; 1 x 24 jam 1 hari; 7 x 24 jam 7 hari dan 14 x 24 jam 14 hari.
Tabel 3.1 Variasi Kadar Aspal Optimum dan Kadar
Filler
Waktu Perendaman jam
Kadar Filler 4
5 6
7 7,91
0,5 3
3 3
3 3
1 x 24 3
3 3
3 3
7 x 24 3
3 3
3 3
14 x 24 3
3 3
3 3
3.6.7. Uji Permeabilitas
Langkah – langkah dalam pengujian ini adalah sebagai berikut :
a. Pada pengujian permeabilitas, prosedur pengujian dilakukan dengan mesin
AF16. Dalam pengujian permeabilitas mencakup 4 hal, yaitu : pemasangan bejana rembesan, pengaliran air, pengujian dan penyelesaian.
1. Pemasangan bejana rembesan
a. Melepas sekrup dan baut pada 8 posisinya, yang mengencangkan bejana penyerap dan penutup, kemudian melepaskan penutupnya.
b. Cincin O dipasang pada permukaan bawah penutup. c. Memasukkan plat berlubang dan batu pori kedalam bejana penyerap.
d. Mengatur letak benda uji yang telah dipersiapkan sehingga terletak ditengah batu pori.
e. Mengisi celah antara benda uji dan permukaan dalam bejana dengan lilin atau
paraffin
.
commit to user 54
f. Memasang penutup bejana penyerap pada bejana memeriksa apakah cincin O sudah terpasang, kemudian mengencangkan dengan sekrup dan
baut pada 8 posisinya.
2. Suplai air
a. Membuka katup suplai air 4 dan ventilasi udara 5, menghubungkan pipa karet pensuplai air pada ujung katup4, kemudian air dialirkan.
b. Mengecek ketinggian air dalam tangki dengan ketinggian tabung skala akumulasi tekanan tangki 7. Untuk menurunkan konsumsi gas, air diisi
sebanyak mungkin dalam tangki. c. Bila air diisi penuh, katup suplai air 4 dan ventilasi udara 5 ditutup.
d. Memutar katup pengatur tekanan 2 berlawanan arah jarum jam, kemudian membuka lubang suplai tekanan pada bagian atas silinder nitrogen
1, tekanan tertinggi akan ditunjukkan pada skala alat ukur tekanan 150 kgcm
2
. e. Membuka katup suplai tekanan 3, memutar katup pengatur tekanan 2
untuk menghimpun tekanan 2-3 kgcm
2
petunjuk 50 kgcm
2
pada alat ukur tekanan.
f. Membuka ventilasi udara dari bejana dan bejan penyerap 10, kemudian membuka katup sumber suplai 8 dan katup suplai 11 untuk menyuplai air.
g. Memeriksa apakah udara ikut keluar bersama air saat air meluap melalui ventilasi udara, kemudian menutup katup suplai 11 dan menutup ventilasi
udara.
3. Pengujian
a. Memeriksa apakah katup suplai 11 tertutup. Bila uji tekanan menunjukkan 10 kgcm
2
atau lebih, katup penghenti dibiarkan tertutup 12. b. Mengatur pengujian tekanan yang dikehendaki dengan memutar katup
pengatur tekanan 2 searah jarum jam.
Catatan :
terdapat selisih waktu antara kerja katup pengatur tekanan 2 dan gerakan jarun jam penunjuk skala tekanan. Oleh karenanya satu kali oper asi
commit to user 55
katup pengatur tekanan dianggap selisih setelah mencapai tekanan yang dikehendaki, dan saat mengamati gerakan jarum penunjuk setelah posisinya
tetap perlahan - lahan katup pengatur tekanan diputar lagi searah jarum jam untuk mengatur tekanan uji.
c. apabila penetuan tekanan lebih besar dari tekana uji yang dikehendaki tutuplah katup pengatur samping 2, ventilasi udara 5 dibuka akumulasi
tekanan tangki air untuk menurunkan tekanan menjadi lebih rendah dari tekanan uji, kemudian ventilasi udara dittutup. Katup dibuka lagi dan katup
pengatur tekanan 2 diperiksa untuk tekanan uji dengan benar. d. Membuka katup suplai 11 untuk memberikan tekanan benda uji.
e. Apabila air menetes dari pipa pengumpul sudah konstan, kemudian dicatat waktu yang diperlukan untuk mengisi air pada tabung pengukur sebanyak
1000 cm
2
.
4. Penyelesaian
a. Menutup katup suplai 11, menutup katup pengatur tekanan kesamping 2 berlawanan arah jarum jam untuk mengembalikan pada posisis angka 0.
b. Membuka ventilasi udara 5 untuk melepaskan tekanan, searah jarum jam penunjuk kembali ke angka 0, menutup semua katup.
c. Membuka ventilasi udara bejana penyerap 10, melepas bejananya, mengambil benda uji, kemudian peralatan dibersihkan.
Kemudian dengan data yang diperoleh dari uji permeabilitas dengan menggunakan alat permeabilitas AF-16, dilakukan perhitungan dengan
menggunakan rumus permeabilitas.
3.6.8. Uji
Uncofined Compressive Stength
UCS
Langkah-langkah dalam pengujian ini adalah sebagai berikut : a. Meletakkan benda uji ke mesin UCS
b. Menghidupkan mesin UCS, dan menurunkan pendesak bagian atas sehingga
mendekati benda uji. Setelah itu apabila pendesak mulai menekan benda uji,
commit to user 56
maka jarum penunjuk pada manometer mesin desak akan bergerak sesuai dengan besarnya pembebanan.
c. Pada saat beban telah mencapai maksimum, maka salah satu dari jarum
penunjuk jarum berwarna hitam akan kembali ke posisi semulanol. Jarum lain jarum berwarna merah tetap menunjukkan angka pembebanan
maksimum. d.
Mencatat beban maksimum. e.
Mengeluarkan benda uji untuk dilakukan pengujian pada benda uji lainnya. f.
Dilakukan lagi kegiatan seperti prosedur diatas sampai benda uji terakhir. g.
Kemudian dilakukan penghitungan dengan menggunakan rumus kuat desak.
3.6.9. Uji
Indirect Tensile Strength
ITS
Langkah –langkah dalam pengujian ini adalah sebagai berikut :
a. Meletakkan benda uji pada mesin
Marshall Test
yang sudah dimodifikasi. b.
Setiap benda uji diukur terlebih dahulu tinggi keempat sisinya dan dihitung rata
–ratanya untuk menjadi patokan tinggi setiap benda uji. Kemudian diukur diameter setiap benda uji.
c. Menaruh benda uji diatas mesin ITS, dan dilakukan pembebanan.
Pembebanan dihentikan setelah mencapai maksimum pada saat jarum indikator pembebanan berhenti dan berbalik arah. Pada saat itu dilakukan
pembacaan besarnya nilai
Indirect Tensile Strength
ITS dan deformasi meter.
d. Mengeluarkan benda uji untuk dilakukan pengujian pada benda uji lainnya.
e. Dilakukan lagi kegiatan seperti prosedur diatas sampai benda uji terakhir.
f. Kemudian dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus kuat tarik tak
langsung.
commit to user 57
3.7. Tahap Pelaksanaan Penelitian di Laboratorium
Pada penelitian ini dilakukan beberapa tahap pelaksanaan di laboratorium untuk mendapatkan data yang selanjutnya akan dianalisa yaitu :
Tahap I : Pengujian Bahan Data yang dipakai adalah data sekunder
Gambar 3.1
. Flow Chart
Pengujian Bahan Mulai
Persiapan Benda Uji
Pemasangan Benda Uji
Aspal 1.
Penetrasi 2.
Titik Lembek 3.
Titik Nyala 4.
Titik Bakar 5.
Daktilitas Agregat
1. Keausan
2. Gradasi
Spesifikasi Bahan
Digunakan Untuk bahan Penelitian Selesai
Memenuhi Tidak
commit to user 58
Tahap II : Mencari Kadar Aspal Optimum Data yang dipakai adalah data sekunder
Gambar 3.2
. Flow Chart
Pengujian Kadar Aspal Optimum Mulai
Bahan Memenuhi Spesifikasi
Perencanaan Campuran Dengan Berbagai Kadar Aspal : 4,5, 5, 5,5, 6 dan 6,5 dari Berat Total Agregat
Pembuatan Benda Uji Tanpa Penggantian
Filler Portland Cement
, Limbah Karbit, maupun Limbah Batu Bara Dengan Jumlah
Tumbukan 2 x 75 kali Persiapan Marshall Test
Perendaman Benda Uji Dalam
Water Bath
Selama 30 Menit dengan Suhu 60 C
Uji Marshall dan Analisa
Penentuan Kadar Aspal Optimum
Selesai
commit to user 59
Tahap III : Pengujian Campuran Aspal Beton Dengan
Filler Portland Cement
,
Filler
Limbah Karbit dan
Filler
Limbah Batubara
Mulai
Bahan Memenuhi Spesifikasi
Pencampuran Agregat +
Filler
Portland Cement ,
Filler
Limbah Karbit,
Filler
Limbah Batubara dengan Kadar 4, 5, 6, 7, 7,91 dari Berat total agregat atau 50,56,
63,21, 75,85, 88,49, 100 dari Berat Filler yang digunakan+ Aspal Kadar Aspal Optimum Pada Suhu
150 C
Pembuatan Benda Uji Dengan Jumlah Tumbukan 2 x 75 Kali
Persiapan Marshall Test
A
commit to user 60
Gambar 3.3.
Flow Chart
Pengujian Campuran Aspal Beton Dengan
Filler Portland Cement
,
Filler
Limbah Karbit dan
Filler
Limbah Batubara A
Analisa Data Stabilitas, VIM, Marshall
Quotient dan Durabilitas
Spesifikasi Campuran Aspal Beton LASTON
Bina Marga
Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
commit to user 61
3.8. Tahap Analisis Data