Studi Pengaruh Penggunaan Abu Gunung Vulkanik Sinabung Sebagai Filler Terhadap Karakteristik Campuran Aspal Beton Lapis Lapisan Pondasi Atas (AC-Base)
STUDI PENGARUH PENGGUNAAN ABU GUNUNG VULKANIK
SINABUNG SEBAGAI FILLER TERHADAP KARAKTERISTIK
CAMPURAN ASPAL BETON LAPIS LAPISAN PONDASI ATAS (ACBASE)
TUGAS AKHIR
MUHAMMAD TAUFIQ
10 0404 098
Dosen Pembimbing
Ir.Indra Jaya Pandia, MT
NIP. 19560618 198601 1 001
BIDANG STUDI TRANSPORTASI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
-2017-
1
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Dengan segala kerendahan hati, saya panjatkan Puji dan Syukur kepada Tuhan
Yang Maha Esa, karena dengan berkat dan rahmat - Nya saya dapat menyelesaikan
penulisan Tugas Akhir ini.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam
menempuh ujian sarjana pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara. Judul Tugas Akhir ini adalah :
Studi Pengaruh Penggunaan Abu Gunung
Vulkanik Sinabung Sebagai Filler Terhadap Karakteristik Campuran Aspal Beton Lapis
Lapisan Pondasi Atas (AC-Base) .
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Maka
pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih
yang setulusnya kepada :
1. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia MT, sebagai pembimbing dalam penulisan Tugas Akhir
ini.
2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, sebagai kordinator Tugas Akhir Sub Jurusan
Transportasi.
3. Bapak Medis Sejahtera Surbakti,ST,MT sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik
USU.
4. Bapak Ir. Andy Putra Rambe, MBA, sebagai Sekretaris Jurusan Sipil Fakultas Teknik
USU.
5. Bapak, Ibu Dosen dan seluruh staf dan pengawai Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
6. Kepada Bang Dian dan seluruh staff di AMP Karya Murni Patumbak.
2
Universitas Sumatera Utara
7. Sahabat-sahabat : Dice Dachi, Arby Sihite, Monica Sari, Agave Yonathan, DJ Afiz, Lae
Frans, Fanny, Prisquila, Jernih, Pak Patra, Lae Torang, Dek Resdy, Michael
Tambunan, Aziz Oemry, Steven Rajagukguk, Bram Siallagan, Lamtris, Wahyu
Ramdani, dan seluruh rekan – rekan saya mahasiswa Angkatan 2010, 2011,2012
juga adik-adik : Akmal, Rio Kibo, Cicilia, Dek Ohang, Ivan Meang, dan semua
mahasiswa Angkatan 2013 Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
8. Sahabat seperjuangan dalam menyelesaikan tugas akhir Andrico Manurung serta
abang dan kakak yang sudah saya anggap seperti abang dan kakak kandung saya
sendiri yang tiada hentinya memberikan saya semangat Bang Rizki Aqsha
Nasution,ST serta Rezky Ariessa Dewi,ST,MT.
Pada kesempatan ini saya menyampaikan terima kasih dan penghargaan setinggi
– tingginya kepada Orang tua saya, Bapak Dr. Humaizi MA. Dan Ibu Nurrahmah SE. yang
telah banyak memberikan kasih sayang, cinta, semangat, doa, dan pengorbanan juga
materil serta kesabaran selama ini menunggu sampai akhirnya sekarang saya dapat
menyelesaikan studi penelitian tugas akhir ini. Dan kepada adik terhebat saya :
Muhammad Khairy terima kasih untuk doa dan dukungannya.
Saya menyadari banyak kekurangan pada tulisan ini dan masih jauh dari
kesempurnaan. Saya mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi
kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, saya berharap kiranya tulisan ini dapat
memberikan manfaat bagi penulis dan juga bagi para pembacanya.
Medan, Juni 2017
Penulis,
MUHAMMAD TAUFIQ
10 0404 098
3
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Filler merupakan salah satu bahan yang berfungsi sebagai pengisi ronggarongga dari suatu campuran beraspal. Macam bahan pengisi yang dapat digunakan
ialah: abu batu, kapur padam, portland cement (PC),dll. Persentase yang kecil
pada filler terhadap campuran beraspal, bukan berarti tidak mempunyai efek yang
besar pada sifat-sifat Marshall. Meletusnya Gunung Sinabung beberapa waktu lalu
di daerah Tanah Karo,Sumatera Utara banyak menyisakan material yang
tertumpah dari hasil letusannya. Tulisan ini mencoba meneliti abu vulkanik yang
berasal dari letusan Gunung Sinabung dapat dimanfaatkan sebagai filler dalam
campuran aspal karena jumlahnya yang sangat banyak. Filler adalah salah satu
bahan yang digunakan dalam campuran lapisan Asphalt Concrete-Base (lapis
lapisan pondasi atas). Dalam Penelitian ini pembuatan benda uji (bricket)
dicampur secara panas (hot mix) pada suhu 1500C dan mengacu pada Spesifikasi
Bina Marga 2010 (Divisi VI).
Pada penelitian ini digunakan variasi abu vulkanik Gunung Sinabung 1%,
2%, 3%, dan 4%. Dari data Marshall Test yang didapatkan, yang memenuhi
seluruh persyaratan yang spesifikasi Departemen Pekerjaan Umum tahun 2010
adalah filler abu vulkanik sebesar 3%. Dimana diperoleh nilai stabilitasnya
sebesar 1986 kg, flow sebesar 4.10 mm, MQ sebesar 484 kN/mm, VIM sebesar
4.22% dan VIM PRD 3.46%, VMA sebesar 14.85%, dan VFB nya sebesar
71.62%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kandungan filler 3% yang memenuhi
seluruh persyaratan Marshall Test.
Kata kunci : filler, abu vulkanik gunung sinabung, lapisan AC-Base, campuran
panas (hot mix), spesifikasi Bina Marga 2010.
4
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
i
ABSTRAK
iii
DAFTAR ISI
iv
DAFTAR TABEL
vii
viii
DAFTAR GAMBAR
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Umum
1
1.2. Latar Belakang
2
1.3. Perumusan Masalah Penelitian
3
1.4. Tujuan Penelitian
4
1.5. Manfaat Penelitian
4
1.6. Batasan Masalah.......................................................................................4
1.7. Metodologi Pembahasan.......................................................................... 5
1.8. Sistematika Penulisan........................................................................ ......6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Perkerasan Secara Umum……………………………………………….7
2.2. Kriteria dan Fungsi Lapisan Pada Perkerasan Lentur
15
2.3. Bahan Campuran Aspal Panas
19
2.3.1. Agregat
2.3.1.1. Sifat Agregat
19
20
5
Universitas Sumatera Utara
2.3.1.2. Klasifikasi Agregat
20
2.3.1.3. Jenis Agregat dan Persyaratan Sifat Agregat
21
2.3.1.4. Sifat-Sifat Fisik Agregat dan Hubungannya Dengan
Kinerja Campuran………………………………...26
2.3.2. Aspal
27
2.3.2.1. Jenis Aspal
27
2.3.2.2. Komposisi Aspal
29
2.3.2.3. Sifat Aspal
29
2.3.2.4. Pemeriksaan Properties Aspal
31
2.4. Marshall Test
35
2.4.1. Pengujian Marshall Untuk Campuran
36
2.4.2. Berat Isi Benda Uji Padat
38
2.4.3. Pengujian Stabilitas dan Flow
38
2.4.4. Pengujian Volumetrik
39
2.5. Analisa Campuran Beraspal
2.6.1. Rumusan Perhitungan dan Parameternya
2.6. Evaluasi Hasil Uji Marshall
42
42
47
2.6.1. Stabilitas
48
2.6.2. Kelelehan
48
2.6.3. VMA
49
2.6.4. VIM
49
2.6.5. VFA
50
2.6.6. Pengaruh Pemadatan
50
6
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Persiapan Penelitian
52
3.2. Bagan Alir……………………………………………………………...54
3.3. Pelaksanaan
57
3.3.1. Spesifikasi Bahan Baku Penelitian
57
3.3.2. Perancangan Campuran dengan Metode Marshall
58
3.3.3. Analisis dan Pembahasan
59
3.4. Kesimpulan dan Saran
60
BAB IV ANALISIS DATA
4.1. Pengujian Material
61
4.1.1. Hasil dan Analisis Pengujian Aspal
61
4.1.2. Hasil dan Analisis Pengujian Agregat
64
4.2. Perumusan Campuran Benda Uji Marshall
77
4.3. Pembuatan Benda Uji Marshall
82
4.4. Hasil Pengetesan Benda Uji Marshall Filler Abu Vulkanik
83
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
93
5.2. Saran
94
DAFTAR PUSTAKA
95
LAMPIRAN
7
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Ketentuan Sifat Campuran Laston (AC)
9
Tabel 2.2 Perbedaan Perkerasan Lentur dan Perkerasan Kaku
14
Tabel 2.3 Ketentuan Agregat Kasar untuk Campuran Beton Aspal
22
Tabel 2.4 Ketentuan Agregat Halus untuk Campuran Beton Aspal
23
Tabel 2.5 Gradasi Bahan Pengisi
24
Tabel 2.6 Kandungan dalam Semen Portland dan Abu Vulkanik Sinabung
24
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sifat Fisik Aspal Keras Penetrasi 60/70
61
Tabel 4.2 Perhitungan Berat Jenis Agregat
67
Tabel 4.3 Data Marshall dalam Mencari KAO
78
Tabel 4.4 Gradasi Agregat Gabungan Cold-Bin AC-Base
81
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Indeks Kekuatan Sisa (IKS)
87
Tabel 4.6 Data Marshall Pengunaan Abu Vulkanik Gunung Sinabung
89
8
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lapisan Perkerasan Lentur
12
Gambar 2.2 Lapisan Perkerasan Kaku
13
Gambar 2.3 Lapisan Perkerasan Komposit
14
Gambar 2.4 Hubungan Volum dan Rongga Density Benda Uji Campur
Panas Padat
39
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
54
Gambar 4.1 Grafik Analisa Saringan
72
Gambar 4.2 Gambar Hasil Marshall Test
80
Gambar 4.3 Grafik Gradasi Kasar AC-Base
81
Gambar 4.4 Grafik Nilai Stabilitas Variasi Filler Abu Vulkanik
83
Gambar 4.5 Grafik Nilai MQ Variasi Filler Abu Vulkanik
84
Gambar 4.6 Grafik Nilai Flow Variasi Filler Abu Vulkanik
84
Gambar 4.7 Grafik Nilai VIM Variasi Filler Abu Vulkanik
85
Gambar 4.8 Grafik Nilai VMA Variasi Filler Abu Vulkanik
86
Gambar 4.9 Grafik Nilai VFB Variasi Filler Abu Vulkanik
86
Gambar 4.10 Gambar Hasill Marshall Test
92
9
Universitas Sumatera Utara
SINABUNG SEBAGAI FILLER TERHADAP KARAKTERISTIK
CAMPURAN ASPAL BETON LAPIS LAPISAN PONDASI ATAS (ACBASE)
TUGAS AKHIR
MUHAMMAD TAUFIQ
10 0404 098
Dosen Pembimbing
Ir.Indra Jaya Pandia, MT
NIP. 19560618 198601 1 001
BIDANG STUDI TRANSPORTASI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
-2017-
1
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Dengan segala kerendahan hati, saya panjatkan Puji dan Syukur kepada Tuhan
Yang Maha Esa, karena dengan berkat dan rahmat - Nya saya dapat menyelesaikan
penulisan Tugas Akhir ini.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam
menempuh ujian sarjana pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara. Judul Tugas Akhir ini adalah :
Studi Pengaruh Penggunaan Abu Gunung
Vulkanik Sinabung Sebagai Filler Terhadap Karakteristik Campuran Aspal Beton Lapis
Lapisan Pondasi Atas (AC-Base) .
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Maka
pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih
yang setulusnya kepada :
1. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia MT, sebagai pembimbing dalam penulisan Tugas Akhir
ini.
2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, sebagai kordinator Tugas Akhir Sub Jurusan
Transportasi.
3. Bapak Medis Sejahtera Surbakti,ST,MT sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik
USU.
4. Bapak Ir. Andy Putra Rambe, MBA, sebagai Sekretaris Jurusan Sipil Fakultas Teknik
USU.
5. Bapak, Ibu Dosen dan seluruh staf dan pengawai Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
6. Kepada Bang Dian dan seluruh staff di AMP Karya Murni Patumbak.
2
Universitas Sumatera Utara
7. Sahabat-sahabat : Dice Dachi, Arby Sihite, Monica Sari, Agave Yonathan, DJ Afiz, Lae
Frans, Fanny, Prisquila, Jernih, Pak Patra, Lae Torang, Dek Resdy, Michael
Tambunan, Aziz Oemry, Steven Rajagukguk, Bram Siallagan, Lamtris, Wahyu
Ramdani, dan seluruh rekan – rekan saya mahasiswa Angkatan 2010, 2011,2012
juga adik-adik : Akmal, Rio Kibo, Cicilia, Dek Ohang, Ivan Meang, dan semua
mahasiswa Angkatan 2013 Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
8. Sahabat seperjuangan dalam menyelesaikan tugas akhir Andrico Manurung serta
abang dan kakak yang sudah saya anggap seperti abang dan kakak kandung saya
sendiri yang tiada hentinya memberikan saya semangat Bang Rizki Aqsha
Nasution,ST serta Rezky Ariessa Dewi,ST,MT.
Pada kesempatan ini saya menyampaikan terima kasih dan penghargaan setinggi
– tingginya kepada Orang tua saya, Bapak Dr. Humaizi MA. Dan Ibu Nurrahmah SE. yang
telah banyak memberikan kasih sayang, cinta, semangat, doa, dan pengorbanan juga
materil serta kesabaran selama ini menunggu sampai akhirnya sekarang saya dapat
menyelesaikan studi penelitian tugas akhir ini. Dan kepada adik terhebat saya :
Muhammad Khairy terima kasih untuk doa dan dukungannya.
Saya menyadari banyak kekurangan pada tulisan ini dan masih jauh dari
kesempurnaan. Saya mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi
kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, saya berharap kiranya tulisan ini dapat
memberikan manfaat bagi penulis dan juga bagi para pembacanya.
Medan, Juni 2017
Penulis,
MUHAMMAD TAUFIQ
10 0404 098
3
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Filler merupakan salah satu bahan yang berfungsi sebagai pengisi ronggarongga dari suatu campuran beraspal. Macam bahan pengisi yang dapat digunakan
ialah: abu batu, kapur padam, portland cement (PC),dll. Persentase yang kecil
pada filler terhadap campuran beraspal, bukan berarti tidak mempunyai efek yang
besar pada sifat-sifat Marshall. Meletusnya Gunung Sinabung beberapa waktu lalu
di daerah Tanah Karo,Sumatera Utara banyak menyisakan material yang
tertumpah dari hasil letusannya. Tulisan ini mencoba meneliti abu vulkanik yang
berasal dari letusan Gunung Sinabung dapat dimanfaatkan sebagai filler dalam
campuran aspal karena jumlahnya yang sangat banyak. Filler adalah salah satu
bahan yang digunakan dalam campuran lapisan Asphalt Concrete-Base (lapis
lapisan pondasi atas). Dalam Penelitian ini pembuatan benda uji (bricket)
dicampur secara panas (hot mix) pada suhu 1500C dan mengacu pada Spesifikasi
Bina Marga 2010 (Divisi VI).
Pada penelitian ini digunakan variasi abu vulkanik Gunung Sinabung 1%,
2%, 3%, dan 4%. Dari data Marshall Test yang didapatkan, yang memenuhi
seluruh persyaratan yang spesifikasi Departemen Pekerjaan Umum tahun 2010
adalah filler abu vulkanik sebesar 3%. Dimana diperoleh nilai stabilitasnya
sebesar 1986 kg, flow sebesar 4.10 mm, MQ sebesar 484 kN/mm, VIM sebesar
4.22% dan VIM PRD 3.46%, VMA sebesar 14.85%, dan VFB nya sebesar
71.62%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kandungan filler 3% yang memenuhi
seluruh persyaratan Marshall Test.
Kata kunci : filler, abu vulkanik gunung sinabung, lapisan AC-Base, campuran
panas (hot mix), spesifikasi Bina Marga 2010.
4
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
i
ABSTRAK
iii
DAFTAR ISI
iv
DAFTAR TABEL
vii
viii
DAFTAR GAMBAR
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Umum
1
1.2. Latar Belakang
2
1.3. Perumusan Masalah Penelitian
3
1.4. Tujuan Penelitian
4
1.5. Manfaat Penelitian
4
1.6. Batasan Masalah.......................................................................................4
1.7. Metodologi Pembahasan.......................................................................... 5
1.8. Sistematika Penulisan........................................................................ ......6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Perkerasan Secara Umum……………………………………………….7
2.2. Kriteria dan Fungsi Lapisan Pada Perkerasan Lentur
15
2.3. Bahan Campuran Aspal Panas
19
2.3.1. Agregat
2.3.1.1. Sifat Agregat
19
20
5
Universitas Sumatera Utara
2.3.1.2. Klasifikasi Agregat
20
2.3.1.3. Jenis Agregat dan Persyaratan Sifat Agregat
21
2.3.1.4. Sifat-Sifat Fisik Agregat dan Hubungannya Dengan
Kinerja Campuran………………………………...26
2.3.2. Aspal
27
2.3.2.1. Jenis Aspal
27
2.3.2.2. Komposisi Aspal
29
2.3.2.3. Sifat Aspal
29
2.3.2.4. Pemeriksaan Properties Aspal
31
2.4. Marshall Test
35
2.4.1. Pengujian Marshall Untuk Campuran
36
2.4.2. Berat Isi Benda Uji Padat
38
2.4.3. Pengujian Stabilitas dan Flow
38
2.4.4. Pengujian Volumetrik
39
2.5. Analisa Campuran Beraspal
2.6.1. Rumusan Perhitungan dan Parameternya
2.6. Evaluasi Hasil Uji Marshall
42
42
47
2.6.1. Stabilitas
48
2.6.2. Kelelehan
48
2.6.3. VMA
49
2.6.4. VIM
49
2.6.5. VFA
50
2.6.6. Pengaruh Pemadatan
50
6
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Persiapan Penelitian
52
3.2. Bagan Alir……………………………………………………………...54
3.3. Pelaksanaan
57
3.3.1. Spesifikasi Bahan Baku Penelitian
57
3.3.2. Perancangan Campuran dengan Metode Marshall
58
3.3.3. Analisis dan Pembahasan
59
3.4. Kesimpulan dan Saran
60
BAB IV ANALISIS DATA
4.1. Pengujian Material
61
4.1.1. Hasil dan Analisis Pengujian Aspal
61
4.1.2. Hasil dan Analisis Pengujian Agregat
64
4.2. Perumusan Campuran Benda Uji Marshall
77
4.3. Pembuatan Benda Uji Marshall
82
4.4. Hasil Pengetesan Benda Uji Marshall Filler Abu Vulkanik
83
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
93
5.2. Saran
94
DAFTAR PUSTAKA
95
LAMPIRAN
7
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Ketentuan Sifat Campuran Laston (AC)
9
Tabel 2.2 Perbedaan Perkerasan Lentur dan Perkerasan Kaku
14
Tabel 2.3 Ketentuan Agregat Kasar untuk Campuran Beton Aspal
22
Tabel 2.4 Ketentuan Agregat Halus untuk Campuran Beton Aspal
23
Tabel 2.5 Gradasi Bahan Pengisi
24
Tabel 2.6 Kandungan dalam Semen Portland dan Abu Vulkanik Sinabung
24
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sifat Fisik Aspal Keras Penetrasi 60/70
61
Tabel 4.2 Perhitungan Berat Jenis Agregat
67
Tabel 4.3 Data Marshall dalam Mencari KAO
78
Tabel 4.4 Gradasi Agregat Gabungan Cold-Bin AC-Base
81
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Indeks Kekuatan Sisa (IKS)
87
Tabel 4.6 Data Marshall Pengunaan Abu Vulkanik Gunung Sinabung
89
8
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lapisan Perkerasan Lentur
12
Gambar 2.2 Lapisan Perkerasan Kaku
13
Gambar 2.3 Lapisan Perkerasan Komposit
14
Gambar 2.4 Hubungan Volum dan Rongga Density Benda Uji Campur
Panas Padat
39
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
54
Gambar 4.1 Grafik Analisa Saringan
72
Gambar 4.2 Gambar Hasil Marshall Test
80
Gambar 4.3 Grafik Gradasi Kasar AC-Base
81
Gambar 4.4 Grafik Nilai Stabilitas Variasi Filler Abu Vulkanik
83
Gambar 4.5 Grafik Nilai MQ Variasi Filler Abu Vulkanik
84
Gambar 4.6 Grafik Nilai Flow Variasi Filler Abu Vulkanik
84
Gambar 4.7 Grafik Nilai VIM Variasi Filler Abu Vulkanik
85
Gambar 4.8 Grafik Nilai VMA Variasi Filler Abu Vulkanik
86
Gambar 4.9 Grafik Nilai VFB Variasi Filler Abu Vulkanik
86
Gambar 4.10 Gambar Hasill Marshall Test
92
9
Universitas Sumatera Utara