Modifikasi Lateks ( Hevea brasilliensis) dan Bitumen dalam Peningkatan Kekuatan Aspal
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan semakin pesatnya perkembangan lalu lintas dan perubahan cuaca yang
terjadi, ini akan sangat bepengaruh pada kualitas permukaan jalan yang tidak
jarang akan mengakibatkan kerusakan fisik dan menjadi penyebab utama
ketidaknyamanan pengguna jalan. Bila kerusakan pada permukaan jalan tidak
segera ditindak lanjuti, maka besar kemungkinan akan mempengaruhi kerusakan
pada struktur lapisan di bawahnya. Untuk jenis permukaan jalan yang lentur,
kondisi fisik dari lapisan permukaan jalan sangat dipengaruhi oleh komposisi
campuran yang ada pada aspal.
Aspal didefinisikan sebagai material perekat (comentitious), berwarna hitam
atau coklat tua. Aspal berfungsi sebagai perekat batuan baik agregat maupun filler
menjadikan hal yang sangat penting untuk dipertahankan kemampuanya terhadap
kelekatan, titik lembek dan kelenturannya. Untuk mempertahankan atau
meningkatkan sifat-sifat aspal tersebut maka diperlukan penambahkan
bahan
aditif atau bahan pengikat (binder) pada aspal (Sukirman, 2003).
Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai bahan pengerat material material pada aspal adalah bitumen. Bitumen biasanya ditemukan sebagai bahan
yang berwarna coklat kehitaman , yang diperoleh dari hasil destilasi minyak
mentah . Dan secara luas telah digunakan sebagai bahan pengikat mineral –
mineral yang ada pada jalan, trotoar, dan juga sebagai bahan tahan air yang
digunakan dalam pembuatan atap. Bitumen memiliki kombinasi penyusun yang
sangat baik karena dapat tahan terhadap air dan bersifat sebagai bahan perekat
yang telah lama digunakan lebih dari 5000 tahun. Bitumen merupakan bahan
termoplastik yang keberadaannya di alam cukup melimpah, akan tetapi bitumen
memiliki sifat mekanik yang lemah dimana mudah rapuh di dalam keadaan dingin
Universitas Sumatera Utara
14
dan dapat cepat melunak dan mencair di dalam keadaan panas. Salah satu metode
yang digunakan untuk menguatkan bitumen adalah mencampurkannya dengan
bahan polimer. (McNally, 2011)
Jun Li (2007) telah melakukan penelitian dengan menggunakan GMA - g –
LDPE yang dimodifikasi dengan bitumen dari Qinhuangdao. Hasil yang didapat
ialah bitumen yang dimodifikasi dengan GMA - g – LDPE memiliki sifat yang
tahan rutting lebih baik pada suhu dan kelelehan yang tinggi , dan ketahanan retak
pada suhu rendah dibandingkan dengan bitumen yang dimodifikasi dengan LDPE
Azliandry (2011) telah melakukan penelitian tentang pemanfaatan karet SIR20 sebagai bahan aditif dalam pembuatan aspal polimer dengan adanya dikumil
peroksida dan divenil benzene menggunakan proses ekstruksi. Hasil karakterisasi
yang diperoleh menunjukkan bahwa penambahan 95 gram aspal dan 5 gram karet
SIR -20 efektif dalam meningkatkan sifat mekanis dari campuran aspal dimana
dihasilkan kekuatan tekan maksimum sebesar 0,75 MPa. Sifat fisik menghasilkan
penyerapan air sebesar 0,42%. Analisis termal menghasilkan suhu Tg 368°C dan
suhu Tm 490°C. Analisis struktur permukaan SEM memperlihatkan adanya
perbedaan permukaan setelah karet SIR-20 ditambahkan kecampuran aspal.
Gonzales (2011) telah melakukan penelitian tentang pengolahan modifikasi
bitumen dengan karet ban remah dan zat polimer tambahan. Dimana hasil yang
didapatkan bahwa semua zat polimer tambahan yang digunakan berhasil
meningkatkan sifat reologi pada bahan pengikatnya. Dalam waktu pengerjaan 2 –
3 jam dapat menyebabkan peningkatan kekuatan pada bitumen dan bertambahnya
keelastisan dari karet ban remah yang digunakan.
Hermawan (2013) telah melakukan penelitian tentang pemanfaatan lignin
isolat bahan pengikat alami (natural binder) dari kayu pinus (pinus merkusii
jungh et de vriese) sebagai penguat aspal. Hasil penelitiannya menunjukkan
bahwa campuran yang optimum adalah berupa lignin isolat dan aspal dengan
perbandingan 40:60 yang memberikan kepadatan dan kuat tekan yang baik, dan
sebanyak 40 gram lignin yang berfungsi sebagai penahan air. Hasil uji morfologi
dengan SEM-EDS dapat dilihat berupa butiran-butiran kecil diatas aspal modifier
yang mengindikasikan bahwa butiran tersebut adalah poliuretan yang hanya
Universitas Sumatera Utara
15
berinteraksi sebagian akibat poliuretan terlalu cepat mengeras pada aspal, sifat
termal dengan DSC menunjukkan bahwa kapasitas kalor untuk variasi optimum
antara lignin isolat : aspal (40:60) sebesar 0,0000608 J/oC. Hasil pengujian FTIR
diperoleh bahwa aspal modifier yang dihasilkan terjadi interaksi kimia yaitu
gugus NCO dari poliuretan dengan MDI berlebih bereaksi dengan gugus hidroksil
dari aspal.
Berdasarkan uraian diatas, maka penulis ingin mencoba melakukan penelitian
tentang modifikasi lateks dan bitumen dalam peningkatan kekuatan aspal. Dimana
dengan adanya penambahan lateks sebagai bahan polimer dan bitumen sebagai
bahan perekatnya dapat membantu menaikkan sifat mekanik bitumen agar lebih
baik kinerjanya untuk merapatkan material penyusun yang ada di dalam aspal dan
juga dapat menguatkan agregat kasar dan halus yang di tambahkan ke dalam
aspal tersebut.
Universitas Sumatera Utara
16
1.2 Perumusan Masalah
Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah:
1.
Apakah aspal dapat bercampur secara sempurna dengan menggunakan bahan
pengikat alami dari lateks (Hevea brasilliensis) yang telah direaksikan
dengan bitumen.
2.
Berapakah perbandingan yang optimum antara campuran aspal modifikasi
dengan lateks (Hevea brasilliensis) dan bitumen.
3.
Apakah pemanfaatan pencampuran lateks (Hevea brasilliensis) efektif dalam
meningkatkan sifat mekanik dan sifat termal dari aspal.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1.
Aspal yang digunakan yaitu aspal produksi asal Iran dengan type grade 60/70
yang diperoleh dari distributor PT. Gudang Aspal 51, Medan Sumatera Utara
2.
Bahan pengikat yang digunakan yaitu lateks dari pohon karet (Hevea
brasilliensis) yang terdapat di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara
3.
Bahan perekat yang digunakan yaitu bitumen cair dengan type bitumen
penetration 60/70 produksi asal Malaysia yang diperoleh dari Inspectorate
Malaysia SDN. BHD Malaysia
4.
Bahan agregat halus yang digunakan merupakan pasir yang diperoleh dari
toko panglong CV. Setia Jaya, Medan Sumatera Utara
5.
Bahan agregat kasar yang digunakan merupakan batu kerikil yang diperoleh
dari toko panglong CV. Setia Jaya, Medan Sumatera Utara
6.
Analisis dan karakterisasi yang dilakukan adalah Analisa Sifat Ketahanan
Terhadap Air dengan Uji Serapan Air (Water Absorption Test), analisa Sifat
Mekanik dengan Uji Kuat Tekan (Compressive Strength Test), dan analisa
Sifat Morfologi dengan Uji Transmission Electron Microscopy (TEM)
7.
Spesimen uji berbentuk kubus ukuran sisi 5 cm.
Universitas Sumatera Utara
17
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah diatas maka, tujuan penelitian ini adalah :
1.
Untuk mengetahui teknik pencampuran aspal dengan menggunakan lateks
( Hevea brasilliensis) yang telah direaksikan dengan bitumen.
2.
Untuk mengetahui optimasi campuran antara aspal modifikasi dengan lateks
( Hevea brasilliensis) dan bitumen.
3.
Untuk mengetahui karakteristik sifat mekanik dan sifat morfologi dari aspal
modifikasi yang telah direaksikan dengan campuran lateks (Hevea
brasilliensis) dan bitumen
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat :
1.
Sebagai informasi mengenai pemanfaatan bitumen sebagai bahan tambahan
dalam modifikasi aspal yang dapat meningkatkan sifat mekanik dan sifat
morfologi dari aspal.
2.
Sebagai alternatif dimana bitumen merupakan suatu bahan tambahan yang
keberadaannya melimpah di Indonesia, pengolahan cukup sederhana, bahan
yang ramah lingkungan dan sekaligus diharapkan dapat memberikan
sumbangan yang positif terhadap pengembangan teknologi konstruksi
perkerasan jalan di Indonesia.
1.6 Metodologi Percobaan
Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini
dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :
1.
Tahapan Preparasi Agregat Halus dan Agregat Kasar
2.
Tahapan Pembuatan Aspal Modifier
Pada tahapan ini variasi lateks (Hevea brasilliensis) direaksikan terlebih
dahulu dengan bitumen selanjutnya dicampurkan dengan variasi aspal, dan
ditambahkan dengan agregat halus dan batu kerikil. Campuran tersebut yang
kemudian diblending menggunakan mixer, dan dicetak melalui Hot
Compressor.
Universitas Sumatera Utara
18
3.
Tahapan Karakterisasi Aspal Modifier
Untuk karakterisasi yaitu dengan analisa Sifat Ketahanan Terhadap Air
dengan Uji Serapan Air (Water Absorption Test) , analisa Sifat Mekanik
dengan Uji Kuat Tekan (Compressive Strength Test), dan analisa Sifat
Morfologi dengan Uji Transmission Electron Microscopy (TEM).
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
-
Variabel Bebas : - Bitumen cair, aspal dan lateks dengan variasi
perbandingan (v/v/v) :
20 : 75 : 5 ; 20 : 70 : 10 ; 20 : 65 : 15 ; 20 : 60 : 20 ; 20
: 55 : 25 ; 0 : 80 : 20 dan 20 : 80 : 0 .
-
Variabel Tetap
: - Agregat pasir halus 100 mesh 300 gram
- Agregat Batu Kerikil 50 gram
-
Variabel Terikat : - Uji Serapan Air (Water Absorption Test)
- Uji Kuat Tekan(Compressive Strength Test)
- Uji Transmission Electron Microscopy (TEM)
1.7
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Analisa Sifat
Mekanik dengan Uji Kuat Tekan (Compressive Strength Test) di Laboratorium
Penelitian Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Analisa
Sifat Morfologi dengan Uji Transmission Electron Microscopy (TEM) di
Laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan semakin pesatnya perkembangan lalu lintas dan perubahan cuaca yang
terjadi, ini akan sangat bepengaruh pada kualitas permukaan jalan yang tidak
jarang akan mengakibatkan kerusakan fisik dan menjadi penyebab utama
ketidaknyamanan pengguna jalan. Bila kerusakan pada permukaan jalan tidak
segera ditindak lanjuti, maka besar kemungkinan akan mempengaruhi kerusakan
pada struktur lapisan di bawahnya. Untuk jenis permukaan jalan yang lentur,
kondisi fisik dari lapisan permukaan jalan sangat dipengaruhi oleh komposisi
campuran yang ada pada aspal.
Aspal didefinisikan sebagai material perekat (comentitious), berwarna hitam
atau coklat tua. Aspal berfungsi sebagai perekat batuan baik agregat maupun filler
menjadikan hal yang sangat penting untuk dipertahankan kemampuanya terhadap
kelekatan, titik lembek dan kelenturannya. Untuk mempertahankan atau
meningkatkan sifat-sifat aspal tersebut maka diperlukan penambahkan
bahan
aditif atau bahan pengikat (binder) pada aspal (Sukirman, 2003).
Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai bahan pengerat material material pada aspal adalah bitumen. Bitumen biasanya ditemukan sebagai bahan
yang berwarna coklat kehitaman , yang diperoleh dari hasil destilasi minyak
mentah . Dan secara luas telah digunakan sebagai bahan pengikat mineral –
mineral yang ada pada jalan, trotoar, dan juga sebagai bahan tahan air yang
digunakan dalam pembuatan atap. Bitumen memiliki kombinasi penyusun yang
sangat baik karena dapat tahan terhadap air dan bersifat sebagai bahan perekat
yang telah lama digunakan lebih dari 5000 tahun. Bitumen merupakan bahan
termoplastik yang keberadaannya di alam cukup melimpah, akan tetapi bitumen
memiliki sifat mekanik yang lemah dimana mudah rapuh di dalam keadaan dingin
Universitas Sumatera Utara
14
dan dapat cepat melunak dan mencair di dalam keadaan panas. Salah satu metode
yang digunakan untuk menguatkan bitumen adalah mencampurkannya dengan
bahan polimer. (McNally, 2011)
Jun Li (2007) telah melakukan penelitian dengan menggunakan GMA - g –
LDPE yang dimodifikasi dengan bitumen dari Qinhuangdao. Hasil yang didapat
ialah bitumen yang dimodifikasi dengan GMA - g – LDPE memiliki sifat yang
tahan rutting lebih baik pada suhu dan kelelehan yang tinggi , dan ketahanan retak
pada suhu rendah dibandingkan dengan bitumen yang dimodifikasi dengan LDPE
Azliandry (2011) telah melakukan penelitian tentang pemanfaatan karet SIR20 sebagai bahan aditif dalam pembuatan aspal polimer dengan adanya dikumil
peroksida dan divenil benzene menggunakan proses ekstruksi. Hasil karakterisasi
yang diperoleh menunjukkan bahwa penambahan 95 gram aspal dan 5 gram karet
SIR -20 efektif dalam meningkatkan sifat mekanis dari campuran aspal dimana
dihasilkan kekuatan tekan maksimum sebesar 0,75 MPa. Sifat fisik menghasilkan
penyerapan air sebesar 0,42%. Analisis termal menghasilkan suhu Tg 368°C dan
suhu Tm 490°C. Analisis struktur permukaan SEM memperlihatkan adanya
perbedaan permukaan setelah karet SIR-20 ditambahkan kecampuran aspal.
Gonzales (2011) telah melakukan penelitian tentang pengolahan modifikasi
bitumen dengan karet ban remah dan zat polimer tambahan. Dimana hasil yang
didapatkan bahwa semua zat polimer tambahan yang digunakan berhasil
meningkatkan sifat reologi pada bahan pengikatnya. Dalam waktu pengerjaan 2 –
3 jam dapat menyebabkan peningkatan kekuatan pada bitumen dan bertambahnya
keelastisan dari karet ban remah yang digunakan.
Hermawan (2013) telah melakukan penelitian tentang pemanfaatan lignin
isolat bahan pengikat alami (natural binder) dari kayu pinus (pinus merkusii
jungh et de vriese) sebagai penguat aspal. Hasil penelitiannya menunjukkan
bahwa campuran yang optimum adalah berupa lignin isolat dan aspal dengan
perbandingan 40:60 yang memberikan kepadatan dan kuat tekan yang baik, dan
sebanyak 40 gram lignin yang berfungsi sebagai penahan air. Hasil uji morfologi
dengan SEM-EDS dapat dilihat berupa butiran-butiran kecil diatas aspal modifier
yang mengindikasikan bahwa butiran tersebut adalah poliuretan yang hanya
Universitas Sumatera Utara
15
berinteraksi sebagian akibat poliuretan terlalu cepat mengeras pada aspal, sifat
termal dengan DSC menunjukkan bahwa kapasitas kalor untuk variasi optimum
antara lignin isolat : aspal (40:60) sebesar 0,0000608 J/oC. Hasil pengujian FTIR
diperoleh bahwa aspal modifier yang dihasilkan terjadi interaksi kimia yaitu
gugus NCO dari poliuretan dengan MDI berlebih bereaksi dengan gugus hidroksil
dari aspal.
Berdasarkan uraian diatas, maka penulis ingin mencoba melakukan penelitian
tentang modifikasi lateks dan bitumen dalam peningkatan kekuatan aspal. Dimana
dengan adanya penambahan lateks sebagai bahan polimer dan bitumen sebagai
bahan perekatnya dapat membantu menaikkan sifat mekanik bitumen agar lebih
baik kinerjanya untuk merapatkan material penyusun yang ada di dalam aspal dan
juga dapat menguatkan agregat kasar dan halus yang di tambahkan ke dalam
aspal tersebut.
Universitas Sumatera Utara
16
1.2 Perumusan Masalah
Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah:
1.
Apakah aspal dapat bercampur secara sempurna dengan menggunakan bahan
pengikat alami dari lateks (Hevea brasilliensis) yang telah direaksikan
dengan bitumen.
2.
Berapakah perbandingan yang optimum antara campuran aspal modifikasi
dengan lateks (Hevea brasilliensis) dan bitumen.
3.
Apakah pemanfaatan pencampuran lateks (Hevea brasilliensis) efektif dalam
meningkatkan sifat mekanik dan sifat termal dari aspal.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1.
Aspal yang digunakan yaitu aspal produksi asal Iran dengan type grade 60/70
yang diperoleh dari distributor PT. Gudang Aspal 51, Medan Sumatera Utara
2.
Bahan pengikat yang digunakan yaitu lateks dari pohon karet (Hevea
brasilliensis) yang terdapat di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara
3.
Bahan perekat yang digunakan yaitu bitumen cair dengan type bitumen
penetration 60/70 produksi asal Malaysia yang diperoleh dari Inspectorate
Malaysia SDN. BHD Malaysia
4.
Bahan agregat halus yang digunakan merupakan pasir yang diperoleh dari
toko panglong CV. Setia Jaya, Medan Sumatera Utara
5.
Bahan agregat kasar yang digunakan merupakan batu kerikil yang diperoleh
dari toko panglong CV. Setia Jaya, Medan Sumatera Utara
6.
Analisis dan karakterisasi yang dilakukan adalah Analisa Sifat Ketahanan
Terhadap Air dengan Uji Serapan Air (Water Absorption Test), analisa Sifat
Mekanik dengan Uji Kuat Tekan (Compressive Strength Test), dan analisa
Sifat Morfologi dengan Uji Transmission Electron Microscopy (TEM)
7.
Spesimen uji berbentuk kubus ukuran sisi 5 cm.
Universitas Sumatera Utara
17
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah diatas maka, tujuan penelitian ini adalah :
1.
Untuk mengetahui teknik pencampuran aspal dengan menggunakan lateks
( Hevea brasilliensis) yang telah direaksikan dengan bitumen.
2.
Untuk mengetahui optimasi campuran antara aspal modifikasi dengan lateks
( Hevea brasilliensis) dan bitumen.
3.
Untuk mengetahui karakteristik sifat mekanik dan sifat morfologi dari aspal
modifikasi yang telah direaksikan dengan campuran lateks (Hevea
brasilliensis) dan bitumen
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat :
1.
Sebagai informasi mengenai pemanfaatan bitumen sebagai bahan tambahan
dalam modifikasi aspal yang dapat meningkatkan sifat mekanik dan sifat
morfologi dari aspal.
2.
Sebagai alternatif dimana bitumen merupakan suatu bahan tambahan yang
keberadaannya melimpah di Indonesia, pengolahan cukup sederhana, bahan
yang ramah lingkungan dan sekaligus diharapkan dapat memberikan
sumbangan yang positif terhadap pengembangan teknologi konstruksi
perkerasan jalan di Indonesia.
1.6 Metodologi Percobaan
Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini
dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :
1.
Tahapan Preparasi Agregat Halus dan Agregat Kasar
2.
Tahapan Pembuatan Aspal Modifier
Pada tahapan ini variasi lateks (Hevea brasilliensis) direaksikan terlebih
dahulu dengan bitumen selanjutnya dicampurkan dengan variasi aspal, dan
ditambahkan dengan agregat halus dan batu kerikil. Campuran tersebut yang
kemudian diblending menggunakan mixer, dan dicetak melalui Hot
Compressor.
Universitas Sumatera Utara
18
3.
Tahapan Karakterisasi Aspal Modifier
Untuk karakterisasi yaitu dengan analisa Sifat Ketahanan Terhadap Air
dengan Uji Serapan Air (Water Absorption Test) , analisa Sifat Mekanik
dengan Uji Kuat Tekan (Compressive Strength Test), dan analisa Sifat
Morfologi dengan Uji Transmission Electron Microscopy (TEM).
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
-
Variabel Bebas : - Bitumen cair, aspal dan lateks dengan variasi
perbandingan (v/v/v) :
20 : 75 : 5 ; 20 : 70 : 10 ; 20 : 65 : 15 ; 20 : 60 : 20 ; 20
: 55 : 25 ; 0 : 80 : 20 dan 20 : 80 : 0 .
-
Variabel Tetap
: - Agregat pasir halus 100 mesh 300 gram
- Agregat Batu Kerikil 50 gram
-
Variabel Terikat : - Uji Serapan Air (Water Absorption Test)
- Uji Kuat Tekan(Compressive Strength Test)
- Uji Transmission Electron Microscopy (TEM)
1.7
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Analisa Sifat
Mekanik dengan Uji Kuat Tekan (Compressive Strength Test) di Laboratorium
Penelitian Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Analisa
Sifat Morfologi dengan Uji Transmission Electron Microscopy (TEM) di
Laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
Universitas Sumatera Utara