Analyze of Optimum Bitumen Content and Temperature Compact For Split Mastic Asphalt With Waste Plastic High Density Poly Ethylene (HDPE) As Partial Replacement Of Aggregate
Analisis Optimum Bitumen Content dan Suhu Pemadatan Pada
Campuran Split Mastic Asphalt (SMA) dengan Limbah Plastik
High Denstity Poly Ethylene (HDPE) Sebagai Pengganti Sebagian
Agregat
Analyze of Optimum Bitumen Content and Temperature Compact For Split
Mastic Asphalt With Waste Plastic High Density Poly Ethylene (HDPE) As
Partial Replacement Of Aggregate
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
M FAUZAN AROFA
I0113074
PROGRAM STUDI SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
Analisis Optimum Bitumen Content dan Suhu Pemadatan Pada
Campuran Split Mastic Asphalt (SMA) dengan Limbah Plastik
High Denstity Poly Ethylene (HDPE) Sebagai Pengganti Sebagian
Agregat
Analyze of Optimum Bitumen Content and Temperature Compact For Split
Mastic Asphalt With Waste Plastic High Density Poly Ethylene (HDPE) As
Partial Replacement Of Aggregate
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
M FAUZAN AROFA
I0113074
PROGRAM STUDI SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
iv
MOTTO
“Sesungguhnya sebaik-baiknya manusia adalah yang dapat memberi manfaat
untuk orang lain”
(Muhammad SAW)
“Hidupmu Pilihanmu, Jangan Menyesal Atas Keputusan Yang Telah Kamu Buat”
(M Fauzan Arofa)
PERSEMBAHAN
Semua hasil ini saya persembahkan buat orang-orang yang saya sayangi yang
selama ini selalu ada buat saya,
Ayah dan Bunda terimakasih atas doa, didikan dan dukungannya semoga selalu
diberi kesehatan dan selalu dalam lindungan Allah Subhana Wata’ala
Saudaraku, M Faris Fitriansyah dan Nadhira Kamiliyah atas doan dan semua hal
yang telah kalian berikan
ABSTRAK
M Fauzan Arofa, 2017. Analisis Optimum Bitumen Content dan Suhu
Pemadatan Pada Campuran Split Mastic Asphalt (SMA) dengan Limbah
Plastik High Denstity Poly Ethylene (HDPE) Sebagai Pengganti Agregat.
Skripsi, Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Salah satu permasalahan dalam kontruksi perkerasan jalan adalah adanya bahan baku yang tidak dapat diperbaharui yaitu aggregat. Dilain pihak Indonesia mempunyai permasalahan lain yaitu melimpahnya limbah yang sulit terurai kembali seperti plastik. Penelitian sebelumnya telah membuktikan bahwa plastik yang digunakan sebagai pengganti sebagian aggregat dapat meningkatkan nilai stabilitas pada campuran aspal beton lapis aus (Gunadi,2013). Dalam penelitian kali ini, plastik tutup botol bekas HDPE akan dielaborasi sebagai pengganti sebagian aggregat pada campuran SMA. Tujuan penelitian ini untuk mengidentifikasi apakah limbah plastik sebagai aggregat memberikan pengaruh terhadap karakteristik Marshall serta mendapatkan suhu terendah pemadatan yang dapat diterapkan pada campuran SMA.
Metode pembuatan benda uji yang digunakan adalah Central Composite Design (CCD) dengan tahap pertama menggunakan variasi kadar aspal dan variasi kadar plastik yang tersebar dalam 9 kombinasi. Pada tahap kedua menggunakan variasi suhu pemadatan sebesar tersebar dalam 5 variasi suhu. Hasil pengujian dianalisis menggunakan software minitab.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai stabilitas terbesar pada kombinasi aspal 6,5% dan plastik 40% yaitu sebesar 2597.76 kg. Nilai flow terbesar 10.9 mm pada kombinasi aspal 7% plastik 30%. Sedangkan nilai marshall quotient (MQ) terbesar 314.183 pada kombinasi aspal 6.5% plastik 40%. Hasil ini menunjukkan bahwa plastik HDPE terbukti dapat meningkatkan karakteristik marshall dengan hasil terendah pun telah memiliki nilai stabilitas, flow dan MQ yang jauh diatas rata-rata. Kadar aspal optimum pada penelitian ini sebesar 6.95% dan kadar plastik optimum sebesar 33.5721% yang didapatkan dengan menggunakan program minitab. Pada penelitian ini juga dengan adanya variasi suhu pemadatan
◦
memiliki stabilitas terkecil yaitu pada suhu 100 C sebesar 1117.3kg dan terbesar
◦
pada suhu 140 C sebesar 2077.71kg. Hal ini menunjukkan bahwa suhu dibawah standar suhu pemadatan dapat diterapkan untuk mempermudah pengendalian suhu di lapangan karena telah memiliki nilai stabilitas yang tinggi jauh melebihi syarat stabilitas campuran split mastic asphalt (SMA).
Kata Kunci : SMA , Plastik HDPE, Central Composite Design (CCD), Marshall
v
ABSTRACT
M Fauzan Arofa, 2017. Analyze of Optimum Bitumen Content and
Temperature Compact For Split Mastic Asphalt With Waste Plastic High
Density Poly Ethylene (HDPE) As Replacement Of Aggregate. Skripsi,
Department Of Civil Engineering Faculty of Enggineering Sebelas Maret University. One of the problems in pavement contruction is the existence of non renewable raw material, aggregates. Besides, Indonesian have a problem there are many waste material that hard to decompose such as plastic. In other research there is a fact that plastic can raise stability of Asphalt Concreate (Gunadi,2013). Research this time using waste boottle plastic HDPE as partial replacement of aggregate in Split Mastic Asphalt (SMA). The purpose of this research is identification that waste plastic as aggregate can give an effect to characteristic of marshall and to get the lowest temperature compact that can be applied for SMA. Method that use for create specimens in this research is Central Composite Design (CCD) with the first stage using varied of asphalt content and varied of plastic which is spread in 9 combinations. The second stage use the varied of temperature compact which is spread in 5 variations. Test results were analyzed using minitab software.
The results showed that the highest stability values occurs in combination of 6.5% asphalt and 40% plastic is 2597.76 kg. The highest flow values is 10.9 mm occur in combination of 7% asphalt 30% plastic. Meanwhile the highest values of marshall quotient (MQ) is 314.183 that occurs in combination of 6.5% asphalt 40% plastic. These results suggest that HDPE plastic have been shown to improve the characteristic of marshall, with the lowest still having high stability and flow value. The optimum of SMA with plastic as replacement aggregate for asphalt is 6.95% and plastic is 33.5721% that using minitab program. In this research with the varied of temperature compact the lowest values of stability is 1117.3kg at
◦ ◦
100 C and the highest is 2077.71 kg at 140
C. This shows that temperatures below the standard of compaction temperatures can be applied to facilitate temperature control in the field because it has a high stability value far beyond the requirement of split mastic asphalt mixture.
Keyword : SMA , Plastic HDPE, Central Composite Design (CCD), Marshall
vi
PRAKATA
- – Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat Nya, penulis dapat menyelasikan penelitian ini yang berjudul “Analisis Optimum
Bitument Content (OBC) dan Suhu Pemadatan Pada Campuran Split Mastic Asphalt
(SMA) Dengan Plastik High Density Poly Ethylene (HDPE) Sebagai Pengganti
Sebagian Aggregat”” dengan baik dan lancar. Penelitian ini disusun sebagai syarat untuk meraih gelar sarjana teknik di Program Studi Teknik Sipil Universitas Sebelas
Maret. Dengan adanya penelitian ini, penulis berharap semoga penelitian ini dapat berguna bagi para pembaca untuk menambah pengetahuan secara teori ang diperoleh di bangku kuliah. Dalam penulisan tugas akhir ini penulis mendapat bantuan dan bimbingan berbagai pihak sehingga semuanya dapat berjalan lancar. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih, kepada: 1.
Wibowo, S.T, DEA, selaku ketua program studi teknik sipil Universitas Sebelas Maret.
2. Ir.Sunarmasto, M.T, selaku pembimbing akademik yang telah membimbing selama proses perkuliahan.
3. Ir. Djoko Sarwono, M.T, selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan skripsi.
4. Ir. Djumari, M.T, selaku dosen pembimbing 2 yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan skripsi.
5. Ir. Agus Sumarsono, M.T, selaku ketua laboratorium jalan raya fakultas teknik Universitas Sebelas Maret yang telah mengizinkan penggunaan laboratorium sebagai tempat penelitian.
6. Naufa Amelia, S.Kg atas doa , bantuan dan dukungannya bukan hanya selama proses skripsi tapi selama kebersamaan kita.
vii
7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2013 yang telah memberi bantuan dan dorongan.
8. Pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa tugas ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga tugas ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya mahasiswa teknik.
Surakarta, September 2017 Penulis
viii
DAFTAR ISI
9 2.2.2 Material Perkerasan Jalan SMA ..............................................
16
13 2.2.2.2 Aggregat ..................................................................................
12 2.2.2.1.3 Pemerikasaan Aspal .............................................................
11 2.2.2.1.2 Sifat-Sifat Aspal ....................................................................
11 2.2.2.1.1 Jenis-Jenis Aspal ..................................................................
11 2.2.2.1 Aspal ........................................................................................
HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv ABSTRAK ...................................................................................................... v ABSTRACT .................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii DAFTAR ISI .................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ................................................................ xv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ....................................................................................
6 2.2 Dasar Teori ..........................................................................................
5 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................................
4 1.5 Manfaat Penelitian ...............................................................................
4 1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................
3 1.3 Batasan Masalah ..................................................................................
1 1.2 Rumusan Masalah ...............................................................................
9 2.2.1 Split Mastic Asphatl (SMA) .....................................................
2.2.2.2.1 Klasifikasi Aggregat .............................................................
27 2.2.5.1 Central Composite Design (CCD) ...........................................
37 3.4.3 Satu Set Alat Uji Titik Nyala dan Titik Bakar ........................
36 3.4.2 Satu Set Alat Uji Titik Lembek ................................................
36 3.4.1 Satu Set Alat Uji Penetrasi Bitumen .......................................
35 3.4 Peralatan Penelitian .............................................................................
35 3.3 Bahan Penelitian ..................................................................................
35 3.2.2 Data Sekunder .........................................................................
34 3.2.1 Data Primer ...............................................................................
32 3.2 Teknik Pengumpulan Data ..................................................................
30 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Metodologi Penelitan ..........................................................................
30 2.2.8 Software Minitab .....................................................................
29 2.2.7 Uji Marshall .............................................................................
28 2.2.6 Suhu Pemadatan ......................................................................
27 2.2.5.2 Rotatability ..............................................................................
26 2.2.5 Central Composite and Rotatable Design ...............................
17 2.2.2.2.2 Sifat-Sifat Agregat .................................................................
26 2.2.4 Teknik Pencampuran Plastik ...................................................
26 2.2.3.5 Daur Ulang Plastik HDPE .......................................................
26 2.2.3.4 Kerugian Plastik HDPE ...........................................................
25 2.2.3.3 Keuntungan Plastik HDPE ......................................................
25 2.2.3.2 Produk Plastik HDPE ..............................................................
25 2.2.3.1 Karakteristik Plastik HDPE .....................................................
23 2.2.3 Plastik HDPE (High Density Poly Ethylene) ...........................
23 2.2.2.4 Bahan Tambah .........................................................................
22 2.2.2.3 Bahan Pengisi (Mineral Filler) ................................................
21 2.2.2.2.7 Berat Jenis (Specific Gravity) ...............................................
20 2.2.2.2.6 Daya Lekat Terhadap Aspal .................................................
20 2.2.2.2.5 Bentuk dan Tekstur Aggregat ...............................................
18 2.2.2.2.4 Daya Tahan Aggregat ...........................................................
17 2.2.2.2.3 Gradasi .................................................................................
37
3.4.4 Satu Set Alat Uji Daktilitas Bitumen........................................
51 3.6.2 Pembuatan Factorial Plot ........................................................
78 LAMPIRAN ..................................................................................................
77 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
75 5.2 Saran .................................................................................................
73 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ...............................................................................................
4.2.2 Kadar Aspal dan Kadar Plastik Optimum Berdasarkan Karakteristik Marshall .............................................................. 71 4.2.3 Pengaruh Suhu Pemadatan Terhadap Karakteristik Marshall .
65
4.2.1 Pengaruh Variasi Kadar Aspal dan Kadar Plastik HDPE Terhadap Stabilitas, flow, MQ, VIM, VMA dan VFB ............................
65
56 4.2 Pembahasan .........................................................................................
54 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil .................................................................................................
53 3.6.4 Penentuan Kadar Optimum .....................................................
52 3.6.3 Pembuatan Countour dan Surface Plot ...................................
51 3.6.1 Analisis Hasil Marshall ...........................................................
37 3.4.5 Satu Set Alat Uji Berat Jenis Aspal ..........................................
50 3.6 Analisis Data Dengan Minitab ............................................................
49 3.5.5 Pengujian Benda Uji (Marshall Test) ......................................
47 3.5.4 Pelaksanaan Pembuatan Benda Uji .........................................
43 3.5.3 Perencanaan Komposisi Campuran .........................................
40 3.5.2 Persiapan Pembuatan Benda Uji .............................................
40 3.5.1 Perencanaan Jumlah Benda Uji ...............................................
39 3.5 Pembuatan Benda Uji ..........................................................................
39 3.4.10 Satu Set Alat Uji Marshall ........................................................
39 3.4.9 Satu Set Alat Uji Abrasi Aggregat Kasar .................................
38 3.4.8 Satu Set Alat Uji Berat Aggregat Halus ...................................
38 3.4.7 Satu Set Alat Uji Berat Aggreagt Kasar ...................................
38 3.4.6 Satu Set Alat Uji Berat Jenis Plastik ........................................
76
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Alat Penetrasi ..........................................................................
52 Gambar 3.10 Output Analyze Response Surface Design dan Options ..........
67
66 Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap MQ ........
65 Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap Flow ......
55 Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap Stabilitas
55 Gambar 3.18 Kotak Dialog dan Output Response Optimizer ......................
54 Gambar 3.17 Kotak Dialog Pembuatan Response Optimizer ........................
54 Gambar 3.16 Output Countour dan Surface Plot ..........................................
54 Gambar 3.15 Kotak Dialog Countour dan Surface Plot ...............................
53 Gambar 3.14 Kotak Dialog Pembuatan Countour dan Surface Plot .............
53 Gambar 3.13 Output Factorial Plot ..............................................................
53 Gambar 3.12 Kotak Dialog Factorial Plot ....................................................
52 Gambar 3.11 Kotak Dialog Pembuatan Factorial Plot ................................
13 Gambar 2.2 Alat Uji Titik Lembek ............................................................
14 Gambar 2.3 Alat Uji Titik Nyala dan Titik Bakar .......................................
51 Gambar 3.8 Kotak Dialog Analyze Response Surface .................................
51 Gambar 3.7 Tampilan Input Data ................................................................
51 Gambar 3.6 Output Yang Dihasilkan ..........................................................
50 Gambar 3.5 Kotak Dialog Menu Factors dan Options ...............................
50 Gambar 3.4 Kotak Dialog Penentuan Jumlah Variabel dan Pengulangan Data ..........................................................................................
41 Gambar 3.3 Kotak Dialog Masuk Orde II ....................................................
33 Gambar 3.2 Central Composite and Rotatable Design Dua Variabel ........
27 Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian .............................................
19 Gambar 2.7 Central Composite Design (CCD) ...........................................
16 Gambar 2.6 Jenis Gradasi Aggregat ............................................................
15 Gambar 2.5 Alat Uji Viskositas .................................................................
14 Gambar 2.4 a.Cetakan Daktilitas b.Alat Daktilitas .....................................
52 Gambar 3.9 Kotak Dialog Analyze Response Surface Design dan Options .
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap VIM .......69 Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap VMA .....
70 Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Kadar Aspal dan Plastik Terhadap VFB .......
71 Gambar 4.7 Countour Plot Stabilitas dan Flow Terhadap Kadar Aspal Dengan Kadar Plastik ............................................................................ 72
Gambar 4.8 Surface Plot Stabilitas dan Flow Terhadap Kadar Aspal DenganKadar Plastik ............................................................................ 72
Gambar 4.9 Optimazation Plot Stabilitas dan Flow Terhadap Kadar AspalDengan Kadar Plastik ............................................................... 72
Gambar 4.10 Optimazation Plot Stabilitas Dengan Flow Terhadap Kadar AspalDengan Kadar Plastik ............................................................... 73
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Persyaratan Campuran Split Mastic Asphalt ..........................
58 Tabel 4.5 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 6.29% dan Plastik 30
74
64 Tabel 4.13 Karakteristik Campuran SMA Pengaruh Suhu Pemadatan ......
62 Tabel 4.12 Karakteristik Campuran Split Mastic Asphalt (SMA) ..............
62 Tabel 4.11 Contoh Data Kebutuhan Aggregat Kombinasi 1 a ...................
61 Tabel 4.10 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 6.95% dan Plastik 33.5721% ..................................................................................
61 Tabel 4.9 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 7.7071% dan Plastik 30%% .......................................................................................
60 Tabel 4.8 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 6.5% dan Plastik 20% dan 40% ...........................................................................................
60 Tabel 4.7 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 7% dan Plastik 15,86%, 30% dan 44.14 % ......................................................................
59 Tabel 4.6 Kebutuhan Plastik Dalam Kadar Aspal 6.5% dan Plastik 20% dan 40% ...........................................................................................
10 Tabel 2.2 Spesifikasi Gradasi Split Mastic Asphalt ..................................
10 Tabel 2.3 Sifat-Sifat Gradasi ....................................................................
57 Tabel 4.3 Gradasi Aggregat Pada Campuran SMA Variasi Kadar Aspal dan Kadar Plastik ............................................................................
56 Tabel 4.2 Karakteristik Aspal Penetrasi 60/70 .........................................
47 Tabel 4.1 Karakteristik Aggregat ............................................................
47 Tabel 3.3 Perencanaan Jumlah Benda Uji Penelitian Tahap 1 .................
41 Tabel 3.2 Perencanaan Jumlah Benda Uji Penelitian Tahap 1 Rotatable Method Design ..........................................................................
28 Tabel 3.1 Kode dan Nilai Variasi Variabel .............................................
24 Tabel 2.6 Central Composite Design ......................................................
24 Tabel 2.5 Syarat Mineral Fiber ................................................................
19 Tabel 2.4 Syarat Serat Sellulosa ...............................................................
58 Tabel 4.4 Gradasi Aggregat Pada Campuran SMA Variasi Suhu Pemadatan.................................................................................
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
SMA = Split Mastic Asphalt HDPE = High Density Poly Ethylene CCD = Central Composite Design PMB = Polymer Modified Bitumen ◦C
= Derajat Celcius % = Prosentase / Perse MQ = Marshall Quotient
VIM = Void In Mixture
VMA = Void Mineral Aggregate
VFB = Void Filled with Bitumen AASHTO = American Standard Testing Method SNI = Standar Nasional Indonesi ASTM = American Standard Testing Method NAPA = National Asphalt Pavement Association NaCl = Natrium Klorida CA = Coarse Aggregate FA = Fine Aggregate mm = milimeter gr = gram Kg = Kilogram cc = Sentimeter Kubik SSD = Saturated Surface Dry Gmb = Berat Jenis Campuran Padat (Bulk Density) Gmm = Berat Jenis Maksimum Campuran Gsb = Berat Jenis Bulk Aggregat Gse = Berat Jenis Effektif Aggregat Gsa = Berat Jenis Total Aggregat Gpl = Berat Jenis Plastik Gfb = Berat Jenis Fiber
Gac = Berat Jenis Aspal Pba = Penyerapan Aspal Vac = Volume Aspal terhadap Campuran