ANALISIS KELELAHAN (FATIGUE) PADA HOTMIX RECYCLED ASPHALT (HMRA) | Pradani | Jurnal REKAYASA dan MANAJEMEN TRANSPORTASI 782 2653 1 PB

JURNA L
Re ka ya sa d a n M a na je m e n Tra nsp o rta si
Jo urna l o f Tra nsp o rta tio n M a na g e m e nt a nd Eng ine e ring

A NA LISIS KELELA HA N (FA TIG UE) PA DA HO TMIX REC YC LED A SPHA LT (HMRA )
Novita Pradani*

*) Staf Pengajar pada KK Transportasi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik dan Anggota
Pusat Studi Transportasi dan Logistik Universitas Tadulako, Palu

A b strac t
Pa ve me nt Re c yc ling a s a lte rna tive te c hno lo g y in p a ve me nt c o nstruc tio n a nd ma inte na nc e is
c o ntinuo usly de ve lo p e d due to sc a rc ity a nd hig hly c o st o f ma te ria ls. The a im o f this re se a rc h is to mo dify
re c yc le d ma te ria l b y a dding a p o lyme r tha t is c a p a b le to imp ro ve the p hysic a l p ro p e rtie s o f b itume n a nd
the p e rfo rma nc e o f re c yle d mixture . The a sp ha lt mixture in this re se a rc h is AC -We a ring C o urse (AC -WC )
whic h c o nta in Re c la ime d Asp ha lt Pa ve me nt (RAP), fre sh ma te ria l a nd a sp ha lt Pe n 60/70. Pe rc e nta g e RAP
use d is 20% a nd 30% to the to ta l we ig ht o f mixture . Fa tig ue Pe rfo rma nc e o f mixture wa s me a sure d using 4Po int Be nding Te st Ap p a ra tus with stra in c o ntro l. The re sult fro m b itume n c ha ra c te ristic te sts sho wn tha t RAP
b itume n ha s lo we r p e ne tra tio n g ra de a nd hig he r visc o sity va lue . Fa tig ue te st sho wn tha t, rising the
p e rc e nta tio n o f RAP will inc re a se the fa tig ue re sista nc e o f mixture b y hig he r a ve ra g e numb e r o f c yc le s a t
30% RAP mixture (19307 c yc le s). G e ne ra lly, the re se a rc h sho wn tha t RAP c a n b e use d a s a lte rna tive
ma te ria l to the p a ve me nt re ha b ilita tio n. In sp ite o f tha t a tte ntio n o f ma ximum RAP p e rc e nta tio n in mixture

a nd c o nstruc tio n q ua lity c o ntro l sho uld b e ta ke n into a c c o unt.
Ke y wo rd:

Asp ha ltic C o nc re te W e a ring C o urse (AC -WC ), RAP, Fa tig ue

1 . PENDA HULUA N

Salah
satu
kendala
dalam
peningkatan kinerja prasarana jalan adalah
keterbatasan material di beberapa daerah
di Indonesia dalam hal ini material agregat
maupun aspal yang berdampak pada
makin tingginya biaya pembangunan dan
rehabilitasi jalan. Berbagai upaya dilakukan
untuk mengatasi kendala tersebut, salah
satu
cara

yang
saat
ini
sedang
dikembangkan
adalah
pemanfaatan
kembali material perkerasan jalan lama
(recycling) sebagai material perkerasan
jalan baru.

berdampak pada perubahan gradasi dan
durabilitas dari campuran. Disamping itu,
teknologi daur ulang juga memberikan
beberapa manfaat antara lain untuk
mengatasi keterbatasan bahan perkerasan
jalan [Subagio, B.S., 2009] sehingga
teknologi ini bersifat efisien dan efektif serta
dapat mengurangi penggunaan agregat
(45-100%) dan aspal baru (60%) sehingga

nilai ekonomis bahan kupasan meningkat,
hemat energi, dan geometrik jalan dapat
dipertahankan serta melestarikan sumber
daya alam.

Namun berdasarkan hasil penelitian
sebelumnya
dan
aplikasi
penuh
di
lapangan, penggunaan material daur ulang
seringkali menemui beberapa kendala
antara lain menurunnya sifat fisik dari
material daur ulang, mengingat selama
masa layannya telah menerima beban lalu
lintas yang cukup berat. Selain itu material
daur ulang juga memiliki tingkat variabilitas
yang cukup tinggi sehingga dapat

Mengingat bahwa material daur
ulang telah mengalami penurunan sifat fisik
selama masa layan sebelumnya, maka
diperlukan suatu usaha untuk memperbaiki
sifat fisik tersebut. Salah satu upaya yang
dilakukan adalah dengan membatasi
penggunaan material daur ulang dalam
campuran perkerasan jalan. Asphalt Institute
(1988) membatasi penggunaan material
daur ulang 10% sampai 60%..

Jurnal Rekayasa dan Manajemen Transportasi
Volume II No. 1, Januari 2012
Hal. 1 - 7
Studi
ini
bertujuan
untuk
mengevaluasi
karakteristik

Kelelahan
(fatigue) dari campuran panas Laston Lapis
Aus (AC-WC) menggunakan material RAP
(recycling).
Campuran yang digunakan pada
studi ini adalah campuran Beton Aspal Lapis
Aus (AC-WC) yang menggunakan 20% dan
30% material RAP terhadap berat total
campuran serta aspal Pen 60/70.

2 . TINJA UA N PUSTA KA

2.1 Perkerasan Daur Ulang (Re c yling )
Secara umum perkerasan daur
ulang (re c yc ling ) memanfaatkan kembali
material (agregat dan aspal) perkerasan
lama untuk dijadikan sebagai perkerasan
baru yang ditambahkan material baru atau
dan bahan peremaja. Material yang
digunakan untuk metoda daur ulang

adalah bahan kupasan aspal dan bila
diperlukan ditambahkan aspal dan agregat
baru. Bahan kupasan aspal ini mengandung
aspal dan agregat lama. Untuk mencapai
hasil yang memadai pada umumnya aspal
dan agregat lama perlu diperbaharui baik
sifat-sifatnya maupun gradasinya.
Beberapa sifat material RAP yang
bisa digunakan sebagai batasan antara lain
agregat masih mempunyai daya tahan
cukup baik untuk mempertahankan gradasi
(jumlah, ukuran, bentuk dan komposisi
butiran) dan sifat rheologi aspal (penetrasi
atau viskositas) mengalami penurunan,
namun hal ini dapat dikembalikan dengan
penambahan
bahan
peremaja
(re juve na ting a g e nt).

2.2 Lapis Beton Aspal Lapis Aus (AC -WC )
Lapis Beton Aspal adalah lapisan
penutup konstruksi perkerasan jalan yang
mempunyai nilai struktural yang pertama kali
dikembangkan di Amerika oleh The Asp ha lt
Institute dengan nama Asp ha lt C o nc re te
(AC ) . Menurut Bina Marga Dept.PU,
campuran ini terdiri atas agregat bergradasi
menerus dengan aspal keras, dicampur,

2

dihamparkan dan dipadatkan dalam
keadaan panas pada suhu tertentu.
Lapis aus (AC-WC) merupakan
lapisan teratas yang langsung bersentuhan
dengan roda kendaraan. Kekuatan dari
perkerasan beton aspal lapis aus (AC-WC)
diperoleh melalui struktur agregat yang
saling mengunci (inte rlo c king ). Struktur

agregat
yang
saling
mengunci
ini
menghasilkan geseran internal yang tinggi
dan saling melekat bersama oleh lapis tipis
aspal perekat diantara butiran agregat.
Perkerasan beton aspal ini cukup peka
terhadap
variasi
kadar
aspal
dan
perubahan gradasi agregat, hal ini
disebabkan karena beton aspal memiliki
sifat stabilitas tinggi dan relatif kaku, yaitu
tahan terhadap pelelehan plastis namun
cukup peka terhadap retak. Berdasarkan
spesifikasi

baru
campuran
beraspal
Kementerian
Pekerjaan
Umum
2010,
Perkerasan Beton Aspal Lapis Aus (AC-WC)
mempunyai ukuran maksimum agregat
dalam campuran adalah 19 mm.

2.4 Pengujian Kelelahan Dengan Four Point
Bending Apparatus
Kelelahan
merupakan
suatu
fenomena timbulnya retak akibat beban
berulang yang terjadi karena pengulangan
tegangan atau regangan yang batasnya
masih dibawah batas kekuatan material

[Yoder et.al,1975]. Pengujian kelelahan
dilakukan untuk mendapatkan hubungan
antara tegangan dan regangan dengan
umur kelelahan. Pengujian kelelahan dapat
dilakukan dengan beberapa metoda dan
menggunakan berbagai bentuk dan ukuran
benda
uji.
Metoda
umum
untuk
mengevaluasi karakteristik kelelahan beton
aspal adalah pengujian lentur berulang
(re p e a te d fle xura l te st) [Yoder et.al,1975].
Peralatan yang dipakai dalam
penelitian ini adalah mesin uji kelelahan Four
Point
Bending
Apparatus.
Alat

ini
mengakomodasi
pengujian
kelelahan
dengan kontrol regangan (stra in). Mesin uji
ini memiliki sistem pembebanan dengan
tenaga hidrolik. Pada prinsipnya sistem
pengujian
mengakomodasikan
kendali
multi-axis (IMAC S Inte g ra te d Multi-Axis) yang

Ana lisis Ke le la ha n (Fa tig ue ) p a d a Ho tmix Re c yc ling Asp ha lt (HMRA)
No vita Pra da ni

diintegrasikan dengan perangkat
berbasis windows [Rahman, H.,2010].

lunak

Gambar 1. Fo ur-Po int Be nding Ap p a ra tus

3 . METO DE PENELITIA N

Penelitian ini dititikberatkan pada
pengujian laboratorium terhadap kinerja
kelelahan, dimana material yang digunakan
dalam penelitian ini adalah material lama
(RAP) dan material baru. Dari kedua
material tersebut dilakukan pengujian
mengikuti standar SNI (Standar Nasional
Indonesia).
Dalam
pengujian
campuran
terdapat 2 variasi kadar material RAP
terhadap berat total campuran yaitu 20%
material RAP dan 30% material RAP.
Pengujian campuran ini dilakukan sesuai
dengan standar pengujian campuran
beraspal panas. Untuk mendapatkan nilai
Kadar Aspal Optimum (KAO) digunakan
perencanaan dengan Metoda Marshall
dengan Pendekatan Kepadatan Mutlak.
Kadar Aspal Optimum (KAO) diperoleh
untuk
keenam
variasi
campuran.
Selanjutnya masing-masing KAO tersebut,
digunakan dalam pembuatan benda uji
untuk pada pengujian kelelahan.

Persiapan
benda
uji
untuk
pengujian kelelahan (fa tig ue ) terdiri atas
agregat kasar, agregat halus dan filler pada
KAO yang didapatkan dari analisis Marshall
dengan pendekatan kepadatan mutlak,
kemudian dilakukan tahap pencampuran,
pemadatan dan pemotongan. Benda uji
berbentuk balok berukuran lebar nominal
63,5 mm, tinggi 50 mm dan panjang 380 mm
yang digunakan dalam pengujian ini.
Pengujian kelelahan dilakukan dengan Fo ur
Po int Be nd ing Ap p a ra tus, pada suhu
20±1°C, dengan 3(tiga) tingkat regangan
(500 με, 600 με dan 700 με) serta
pembebanan dengan kontrol regangan
(c o ntro lle d -stra in).
Semua
pengujian
dilakukan pada frekuensi 8 Hz (8 siklus
perdetik) dengan pola pembebanan
sinusoidal.
Keruntuhan
ditentukan
berdasarkan jumlah siklus pembebanan
yang mengakibatkan penurunan nilai
modulus kekakuan lentur sebesar 50% dari
nilai awal.

4 . HA SIL DA N PEMBA HA SA N

Aspal yang digunakan dalam
campuran ini adalah aspal dengan
penetrasi 60/70 dan aspal RAP. Penentuan
kandungan aspal pada material RAP perlu
dilakukan
terlebih
dahulu,
kemudian
dilakukan pengujian yang dapat dilihat
pada Tabel 1 dan Tabel 2 sebagai berikut.
Untuk
Pengujian
selanjutnya
dilakukan
penambahan
aspal
lama
kedalam aspal baru (Pen 60/70) diuji untuk
(2) dua campuran dengan perbandingan
RAP 20% dan material baru 80%; RAP 30%
dan material 70%. Hasil pengujian dapat
dilihat pada Tabel 3.

Tabel 1. Kadar Aspal Hasil Ekstraksi dari Re c la ime d Asp ha lt Pa ve me nt (RAP)
Be ra t (g r)
Sa m p e l

(1)

1
2

Ka d a r A sp a l (% )

Sa m p e l

A g re g a t

A sp a l

(2)

(3)

(4) = (2)-(3)

(5)=[(4)/(2)] x100

24,4
25,4

4,88
5,08
4,98

500
475,6
500
474,6
Kadar Aspal Rata-rata

Sumber: Hasil pengujian

3

Jurnal Rekayasa dan Manajemen Transportasi
Volume II No. 1, Januari 2012
Hal. 1 - 7
Tabel 2. Pengujian Sifat –Sifat Aspal Hasil Ekstraksi dari RAP
No

1
2
3

Je nis Pe m e riksa a n

Ha sil Uji

Penetrasi,25°C,100 gr, 5 detik; 0,1 mm
Titik Lembek; °C
Berat Jenis

21,6
57
1,043

Me to d a Uji

SNI 06-2456-1991
SNI 06-2434-1991
SNI 06-2441-1991

Sumber: Hasil pengujian

Gambar 2. Gradasi Rencana dan Gradasi RAP Campuran AC-WC

Tabel 3. Pengujian Pencampuran Aspal Lama dengan Aspal Baru
Ha sil Uji
No

Je nis Pe m e riksa a n

1

Penetrasi,25°C (dmm)

2
3

Titik Lembek, °C
Berat Jenis

2 0% RA P

3 0% RA P

0 % SBS (A 1 )

0 % SBS (B1 )

57,2

56,6

SNI06-2456-1991

51
1,0383

52
1,0396

SNI06-2434-1991
SNI06-2441-1991

Me to d e Pe ng ujia n

Sumber: Hasil pengujian

Agregat yang digunakan meliputi
agregat baru dan agregat dari material
lama (RAP), dilakukan pengujian untuk
menentukan apakah agregat tersebut
masih layak untuk digunakan dalam
pengujian campuran. Hasil pengujian
menunjukkan bahwa agregat RAP masih
layak digunakan. Namun gradasi material
RAP tidak memenuhi spesifikasi sehingga
perlu dilakukan perbaikan gradasi dengan
4

menambahkan agregat baru seperti pada
Gambar 2.
4.1 Pengujian Kadar Aspal Optimum
Berdasarkan
spesifikasi
baru
campuran beraspal dengan Kepadatan
Mutlak, dilakukan perencanaan sesuai
dengan gradasi agregat yang dipilih,
kemudian untuk masing-masing campuran

Ana lisis Ke le la ha n (Fa tig ue ) p a d a Ho tmix Re c yc ling Asp ha lt (HMRA)
No vita Pra da ni

tersebut dilakukan pengujian Marshall
dengan
variasi
kadar
aspal
yang
digunakan.
Hasil
referensi
data
Marshall,
selanjutnya dilakukan pengujian Kepadatan
Mutlak. Dimana penentuan Kadar Aspal
Optimum
dilakukan
dengan
metode
b a rc ha rt. KAO merupakan rentang kadar
aspal yang memenuhi semua syarat kriteria
campuran beraspal, yaitu:
VIM Marshall,
VIM Refusal, VMA, VFB, stabilitas, kelelehan dan
MQ. Nilai Kadar Aspal Optimum (KAO) yang
didapatkan dari masing-masing campuran
digunakan sebagai kadar aspal dalam
perencanaan Pengujian Kelelahan.
Berdasarkan
analisis
Marshall
dengan
metode
kepadatan
mutlak
dihasilkan Kadar Aspal Optimum (KAO),
untuk kandungan 20% RAP yaitu sebesar
5,28%, sedangkan untuk campuran dengan
kandungan 30% RAP sebesar 5,34%.

4.2 Pengujian Fa tig ue
Penentuan Umur Lelah Campuran
Aspal Panas yang Dipadatkan dan
Diberikan Tekukan Fle xura l yang Berulang
(De te rmining the Fa tig ue Life o f C o mp a c te d
Ho t-Mix Asp ha lt Sub je c te d to Re p e a te d
Fle xura l
Be nding ).
Konsep
pengujian
kelelahan dengan pembebanan 4 titik ini,

menggunakan kontrol regangan. Dimana
besarnya regangan ditentukan terlebih
dahulu, kemudian regangan tersebut
berusaha
dipertahankan
dengan
menyesuaikan nilai tegangannya. Kondisi
dimana nilai modulus kekakuan lentur
(fle xura l stiffne ss) telah berkurang sebesar
50% dari nilai awal, maka kondisi ini
dianggap
sebagai
kondisi
fa ilure .
Pengulangan pembebanan (c yc le s) sampai
kondisi fa ilure
disebut sebagai umur
kelelahan.
Pengujian
kelelahan
dilakukan
pada Temperatur 20±1°C, pada balok-balok
dengan 2 (dua) variasi campuran yang
berbeda pada nilai Kadar Aspal Optimum
(KAO). Tiap variasi campuran diuji pada 3
(tiga) tingkat regangan yang berbeda yaitu
500 με, 600 με dan 700 με (AASHTO 2008
mensyaratkan regangan antara 250 – 750
με). Ketiga tingkatan regangan ini berusaha
dipertahankan dengan menyesuaikan nilai
tegangan. Makin besar regangan yang
berusaha dipertahankan maka makin besar
pula
tegangan
yang
terjadi.
Untuk
campuran yang mengandung 20% RAP
menghasilkan tegangan tarik yang lebih
kecil dibandingkan campuran dengan 30%
RAP sehingga beban yang bekerja pada
benda uji dengan 20% RAP lebih kecil dari
pada campuran dengan 30% RAP.

Gambar 3. Grafik Hubungan antara Jumlah Cycles terhadap
Regangan pada Campuran dengan 20% RAP

5

Jurnal Rekayasa dan Manajemen Transportasi
Volume II No. 1, Januari 2012
Hal. 1 - 7

Gambar

4.

Grafik Hubungan antara Jumlah Cycles terhadap
Regangan pada Campuran dengan 20% RAP

Berdasarkan pada Gambar 3 dan
Gambar 4 terlihat bahwa nilai regangan
berbanding
terbalik
dengan
jumlah
pembebanan hingga runtuh, dimana semakin
besar regangan yang diberikan maka jumlah
siklus pembebanan akan semakin pendek. Hal
ini disebabkan karena besarnya regangan
yang diberikan (500 με, 600 με dan 700 με)
menyebabkan semakin besar pula tegangan
yang dihasilkan untuk mempertahankan
regangan tersebut, akibatnya beban yang
diterima campuran akan semakin besar yang
berdampak
kepada
makin
cepatnya
campuran tersebut mengalami keruntuhan.
Secara umum, campuran yang mengandung
30% RAP memiliki ketahanan yang cukup baik
dibandingkan dengan campuran dengan
20% RAP. Hal ini terlihat dari jumlah rata-rata
pengulangan pembebanan hingga runtuh
pada campuran ini yang lebih tinggi dari
pada campuran 20% RAP. Penyebab hasil ini
karena nilai modulus kekakuan lentur
campuran dengan 30% RAP lebih tinggi
dibandingkan dengan campuran 20% RAP.

5 . KESIMPULA N DA N SA RA N

5.1 Kesimpulan
Berdasarkan
hasil
analisis
dan
pembahasan penelitian didapat kesimpulan
sebagai berikut:
6

a.

Nilai hasil penetrasi aspal dengan 20%
aspal RAP, memberikan nilai penetrasi
yang lebih tinggi dibandingkan dengan
aspal dengan 30% RAP.
b. Agregat RAP memenuhi spesifikasi sifat
fisik agregat sehingga dapat digunakan
dalam
perencanaan
campuran,
namun gradasi agregat RAP tidak
memenuhi amplop gradasi
AC-WC
sehingga perlu penambahan agregat
baru.
c. Campuran
dengan
30%
RAP
memberikan kuat fa tig ue rata-rata
tertinggi yaitu sebesar 19370 cycles
dibandingkan
terhadap
campuran
dengan 20% RAP yaitu rata-rata sebesar
12467 c yc le s.
5.2 Saran
Saran-saran yang diusulkan untuk
penelitian selanjutnya antara lain:
a Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut
terhadap campuran AC-WC dengan
persentase RAP yang lebih tinggi, agar
dapat diperoleh persentase RAP yang
optimal terhadap kuat fa tig ue .
b Perlu dilakukan penelitian lanjutan
terhadap kemungkinan menggunakan
tingkat regangan yang lebih rendah
dalam pengujian kelelahan dengan
menggunakan c o ntro lle d stra in, sesuai

Ana lisis Ke le la ha n (Fa tig ue ) p a d a Ho tmix Re c yc ling Asp ha lt (HMRA)
No vita Pra da ni

dengan tingkat regangan yang terjadi
di lapangan serta kemungkinan untuk
melakukan
pengujian
kelelahan
dengan
menggunakan
c o ntro lle d
stre ss.

6 . DA FTA R PUSTA KA

AASHTO., 1998, Sta nda rd Sp e sific a tio ns fo r
Tra nsp o rta tio n
Ma te ria ls
a nd
Me tho d s o f Sa mp ling a nd Te sting ,
Washington D.C, 52-204
Asphalt Institute, 1981, Asp ha lt Ho t mix
Re c yling C o nstruc tio n o f Ho t Mix
Asp ha lt Pa ve me nts, Manual Series
No. 20 (MS-22), The Asphalt Institute
Departemen Pekerjaan Umum, 2008, Ka jia n
d a n Pe ng a wa sa n Uji C o b a Ska la
Pe nuh Re c yling la p isa n Be ra sp a l
d e ng a n
C a mp ura n
Be ra sa p a l
Pa na s,
Pusat
Penelitian
dan
Pengembangan
Jalan
dan
Jembatan

Sugeng B.S., Rahman H. dan Bethary R.T.,
2010,
Kine rja
Fa tig ue
d a ri
C a mp ura n La p is Pe ng ika t (AC -BC )
ya ng Me ma ka i Ma te ria l Ha sil Da ur
Ula ng (Re c yc ling ) da n Po lime r
Ne o p re ne , Jurnal FSTPT. Simposium
XIII Forum Studi Transportasi antar
Perguruan Tinggi, Semarang
Sukirman S., 2003, Be to n Asp a l C a mp ura n
Pa na s. Granit, Jakarta
Tabakovic A., Gibney A., Gilchrist M.D.,
McNally, C., 2010, The Influe nc e o f
Re c yc le d Asp ha lt Pa ve me nt o n 20
mm
Bind e r
C o urse
Mix
Pe rfo rma nc e , Scholl of Architecture,
Landscape and Civil Engineering
and School of Electrical, Electronic
and Mechanical, University Collage
Dublin, Irelend
Yoder E., J., And Witczak, M.W., 1975,
Princ ip le s O f Pa ve me nt De sig n, 2nd
Ed itio n, John Wiley & Sons, Inc., New
York

Huang, Yang H., 2004, Pa ve me nt Ana lysis
a nd De sig n, 2nd Edition, PrenticeHall, Inc., New Jersey
Kementerian Pekerjaan Umum, 2010, Se ksi
6.3 Sp e sifika si C a mp ura n Be ra sp a l
Pa na s
Lubis, Z., Mochtar, B., 2008, Eva lua si Rumusa n
Da ma g e Fa c to r (Eq uiva le nt Axle
Lo a d ) d a la m Pe ra nc a ng a n Siste m
Pe rke ra sa n Le ntur Ja la n Ra ya
Akib a t Ad a nya Mua ta n Be rle b iha n,
Jurnal Teknologi dan Rekayasa Sipil
“Torsi”, Surabaya
Rahman H., 2010, Eva lua si Mo d e l Mo d ulus
Bitume n
Asb uto n
da n
Mo d e l
Mo d ulus
C a mp ura n
ya ng
Me ng a ndung
Bitume n Asb uto n,
Disertasi. Program Magister Teknik
Sipil, Institut Teknologi Bandung
Rilem Report 17, 1998, Bitumino us Binde rs
a nd Mixe s. E & FN Spon an imprint
of Routledge, London
Shell

Bitumen, 2003, The She ll Bitume n
Ha nd b o o k. Published By Shell
Bitumen, U.K.
7