Pengunaan Surfaktan Polivinil Alkohol Sebagai Bahan Aditif Dalam Pembuatan Aspal Emulsi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dewasa ini infrastruktur jalan raya di Indonesia masih merupakan masalah
besar karena sebahagian jalan raya ini perlu peremajaan atau perbaikan setiap
tahunnya dan ini sangat memerlukan dana yang tidak sedikit dari Anggaran
Pendapatan Belanja Negara (APBN) setiap tahun. Oleh karena itu perlu dicari
solusi untuk dapat mengurangi pengeluaran tersebut. Salah satu yang sangat
memungkinkan untuk menghindari kerugian negara adalah dengan mengkaji
parameter ketahanan aspal dan kualitasnya. Jika dilihat kekuatan atau ketahanan
dari jalan yang dibuat begitu cepat rusak, tentu banyak faktor yang
menyebabkannya. Hal ini jika dipandang dari sudut sains kimia boleh jadi akibat
kurang kuatnya ikatan kimia antara aspal dengan agregatnya (Tamrin, 2011).
Aspal konvensional dengan penetrasi 60/70 yang biasa digunakan sebagai
bahan campuran panas (hotmix) cenderung memiliki viskositas dan titik lembek
yang rendah, mudah dipengaruhi oleh suhu dan beban yang melintas diatasnya.
Suhu yang tinggi disiang hari dan ditambah dengan adanya beban dari lalu lintas
yang besar akan semakin memperbesar kemungkinan perkerasan jalan mengalami
kerusakan yang permanen. Sementara itu, terkait dengan curah hujan yang tinggi,
air hujan akan sering menggenangi permukaan jalan. Tipikal kerusakan karena
pengaruh air adalah lubang. Sekali lubang terbentuk maka air akan tertampung
didalamnya sehingga dalam hitungan minggu lubang yang semula kecil dapat
membesar lebih cepat. Selain itu, kerusakan pada jalan aspal umumnya berkaitan
dengan roda yang berat, peningkatan tekanan ban,eskalasi atau meningkatnya
jumlah lalu lintas (Brown, 1990).
Salah satu upaya untuk mengatasi kekurangan dari aspal konvensional
penetrasi 60/70 adalah dengan menggunakan aspal modifikasi sebagai material
campuran.Para peneliti aspal telah memfokuskan perhatian pada sifat–sifat
pemodifikasi aspal yang diperoleh dari interaksi antara komponen aspal dan aditif
polimer.Dalam hal ini terlihat bahwa keterpaduan aditif polimer yang sesuai
Universitas Sumatera Utara
kedalam campuran aspal dapat dipersiapkan sifat – sifat yang dibutuhkan untuk
meningkatkan kontribusi pengikat aspal untuk kinerja pengaspalan (Terrel, 1986).
Penggunaan aspal emulsi untuk campuran perkerasan jalan meningkat
secara luas di negara-negara yang sedang berkembang.Keuntungan-keuntungan
aspal emulsi dapat terjadi karena tidak diperlukannya pemanasan waktu
pencampuran dengan batuan bahan jalan, dan relatif bebas polusi.Meskipun
penerapan aspal emulsi lebih banyak berhubungan dengan kegiatan pemeliharaan
jalan, pada hakekatnya pengunaan aspal emulsi sebagai bahan perekat lapis pondasi
atas untuk kondisi Indonesia dapat dianggap sebagai penelitian yang berguna
(Muharabanta, 2007).
Penggunaan campuran polimer aspal merupakan tren yang semakin
meningkat tidak hanya karena faktor ekonomi, tetapi juga demi mendapatkan
kualitas aspal yang lebih baik dan tahan lama.Modifikasi polimer aspal yang
diperoleh dari interaksi antara komponen aspal dengan bahan aditif polimer dapat
meningkatkan sifat-sifat dari aspal tersebut.(Pei-Hung, 2000).
Tujuan
modifikasi
aspal
adalah
untuk
memperluas
daya
guna,
meningkatkan kualitas dan memudahkan pemakaian.Modifikasi dapat dilakukan
dengan penambahan material tertentu seperti karet, polimer, resin, fiber dan lainlainnya. Disamping itu dapat juga dibuat dalam bentuk emulsi dengan penambahan
emulsifier (Daswiyanto, 1998).
Emulsifier atau zat pengemulsi merupakan senyawa yang mempunyai
aktifitas permukaan (surface-active agent) sehingga dapat menurunkan tegangan
permukaan (surface tension) antara udara-cairan dan cairan-cairan yang terdapat
dalam suatu sistem.Kemampuan menurunkan tegangan permukaan menjadi hal
yang menarik disebabkan oleh struktur kimianya yang mampu menyatukan dua
senyawa yang berbeda polaritasnya (Sibuea, 2003).
Surfaktan digunakan secara luas dan ditemukan dalam berbagai aplikasi
seperti pada industri perminyakan karena kemampuannya yang baik sekali dalam
mempengaruhi sifat-sifat permukaan dan antarmuka.Sifat yang luar biasa dari
Universitas Sumatera Utara
larutan encer surfaktan berasal dari keberadaan gugus hidrofilik (kepala) dan gugus
hidrofobik (ekor) pada molekulnya.Gugus polar atau ionik biasanya berinteraksi
kuat dengan lingkungan berair melalui interaksi dipol-dipol (Schramm, 2000).
Berdasarkan gugus hidrofilik, surfaktan dibagi menjadi tiga, yaitu ionik
(kationik dan anionik), nonionik (gugus hidrofilik tidak bermuatan), dan amfoterik
(dapat bermuatan positif dan negatif). Umumnya surfaktan nonionik mengandung
rantai poli(etilen oksida) sebagai gugus hidrofilik. Poli(etilen oksida) adalah
polimer yang larut dalam air (Tharwat 2005). Rantai poli(etilen oksida) dari
surfaktan non ionik biasanya sangat panjang sedangkan rantai yang sedang dan
lebih pendek dimiliki oleh surfaktan kationik (Holmberg,2003).
Polivinil
alkohol
dapat
membentuk
film
yang
sangat
baik,bersifatpengemulsi dan perekat.PVA dalam bentuk serat dibuat sebagai
penguat dalam beton.PVA juga tahan terhadap minyak, lemak dan pelarut, tidak
berbau dan tidak beracun.Memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan fleksibilitas,
serta oksigen yang tinggi dan sifat aromanya sebagai penghalang.Namun sifat ini
tergantung pada kelembaban , dengan kata lain, dengan kelembaban tinggi lebih
banyak menyerapair, yang bertindak sebagai peliat, sehingga mengurangi kekuatan
tarik, tetapi meningkatkan elongasi dan kekuatan sobek. PVA memiliki titik leleh
230°C
dan
180–190°C
(356-374oF)
hidrolisissebagianmasing-masing
terurai
untuk
nilai
dengan
hidrolisis
cepat
di
penuh
dan
atas
200
°C.(http://id.wikipedia.org/wiki/Polivinil_alcohol).
Berdasarkan uraian diatas, maka peneliti ingin mencoba melakukan
penelitian tentang pembuatan aspal emusi dengan penambahan surfaktan Polivinil
Alkohol.Diharapkan dalam penelitian ini penggunaan surfaktan tersebut dapat
meningkatkan sifat-sifat fisik dan kimia dari aspal emulsi yang dihasilkan.
1.2
Permasalahan
Universitas Sumatera Utara
Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah:
1.
ApakahPolivinil Alkoholdapat digunakan sebagai surfaktan dalampembuatan
aspal emulsi.
2.
Apakah surfaktanPolivinil Alkohol efektif dalam meningkatkan Viskositas,
Jumlah% padatan dan sifat morfologi dari campuran aspal emulsi.
1.3
Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1.
Sampel yang digunakan yaitu aspal produksi asal Iran dengan type grade 60/70
diperoleh dari distributor PT. Gudang Aspal 51 Medan Sumatera Utara
2.
Surfaktan yang digunakan adalah Polivinil Alkohol dengan kemurnian 99%
3.
Analisis dan karakterisasi yang dilakukan adalah Uji Viskositas, Uji %
Padatan, dan Uji FTIR
1.4
Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah diatas maka, tujuan penelitian ini adalah :
1.
Untuk mengetahui Polivinil Alkohol dapat digunakan sebagai surfaktan
dalampembuatan aspal emulsi sehingga dapat mengikat agregat dengan baik.
2.
Untuk mengetahui Apakah surfaktan
Polivinil Alkohol efektif dalam
meningkatkan Viskositas, % Jumlah padatan dan sifat morfologi dari
campuran aspal emulsi, sehingga dapat memberikan data modifikasi aspal
emulsi yang paling baik.
1.5
Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat :
1.
Sebagai informasi tambahan mengenai penggunaan surfaktan Polivinil
Alkohol Sebagai bahan aditif dalam pembuatan aspal emulsi.
2.
Sebagai solusi alternatif terhadap permasalahan pembangunan jalan lalu lintas
agar kualitas aspal sebagai bahan dasar jalan raya lebih baik dan lebih tahan
lama.
Universitas Sumatera Utara
1.6
Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini
dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :
1.
Tahapan Preparasi Aspal dan Surfaktan
2.
Tahapan Pembuatan Aspal Emulsi
Pada tahapan ini ditimbang variasi aspal dan dipanaskan 120oC dan variasi air
dipanaskan 55oC dan ditambah surfaktan kemudian dicampurkan secara
bertahap dan diaduk dengan agitator sampai homogen .
3.
Tahapan Karakterisasi Aspal Emulsi
Untuk karakterisasi yaitu dengan Uji Viskositas,Uji % Padatan,Ujigugus
fungsi dengan FTIR
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
-
Variabel Bebas : Aspal, Air danSurfaktan dengan variasi perbandingan (b/b)
dalam 100 gram : 55:35:10; 60:30:10; 65:25:10; 70:20:10;75:15:10.
-
Variabel Tetap: Penambahan surfaktan 10 g, dan pengadukan dengan
agitator dengan kecepatan 500 rpm selama 5 menit.
-
1.7
Variabel Terikat : Viskositas,% Padatan, Gugus fungsi dengan FTIR
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium
Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera
Utara.Analisis FTIR dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU
Medan, Analisis Uji Viskositas di lakukan di PT. Smart, Tbk (Sinarmas Group)
Belawan – Medan.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dewasa ini infrastruktur jalan raya di Indonesia masih merupakan masalah
besar karena sebahagian jalan raya ini perlu peremajaan atau perbaikan setiap
tahunnya dan ini sangat memerlukan dana yang tidak sedikit dari Anggaran
Pendapatan Belanja Negara (APBN) setiap tahun. Oleh karena itu perlu dicari
solusi untuk dapat mengurangi pengeluaran tersebut. Salah satu yang sangat
memungkinkan untuk menghindari kerugian negara adalah dengan mengkaji
parameter ketahanan aspal dan kualitasnya. Jika dilihat kekuatan atau ketahanan
dari jalan yang dibuat begitu cepat rusak, tentu banyak faktor yang
menyebabkannya. Hal ini jika dipandang dari sudut sains kimia boleh jadi akibat
kurang kuatnya ikatan kimia antara aspal dengan agregatnya (Tamrin, 2011).
Aspal konvensional dengan penetrasi 60/70 yang biasa digunakan sebagai
bahan campuran panas (hotmix) cenderung memiliki viskositas dan titik lembek
yang rendah, mudah dipengaruhi oleh suhu dan beban yang melintas diatasnya.
Suhu yang tinggi disiang hari dan ditambah dengan adanya beban dari lalu lintas
yang besar akan semakin memperbesar kemungkinan perkerasan jalan mengalami
kerusakan yang permanen. Sementara itu, terkait dengan curah hujan yang tinggi,
air hujan akan sering menggenangi permukaan jalan. Tipikal kerusakan karena
pengaruh air adalah lubang. Sekali lubang terbentuk maka air akan tertampung
didalamnya sehingga dalam hitungan minggu lubang yang semula kecil dapat
membesar lebih cepat. Selain itu, kerusakan pada jalan aspal umumnya berkaitan
dengan roda yang berat, peningkatan tekanan ban,eskalasi atau meningkatnya
jumlah lalu lintas (Brown, 1990).
Salah satu upaya untuk mengatasi kekurangan dari aspal konvensional
penetrasi 60/70 adalah dengan menggunakan aspal modifikasi sebagai material
campuran.Para peneliti aspal telah memfokuskan perhatian pada sifat–sifat
pemodifikasi aspal yang diperoleh dari interaksi antara komponen aspal dan aditif
polimer.Dalam hal ini terlihat bahwa keterpaduan aditif polimer yang sesuai
Universitas Sumatera Utara
kedalam campuran aspal dapat dipersiapkan sifat – sifat yang dibutuhkan untuk
meningkatkan kontribusi pengikat aspal untuk kinerja pengaspalan (Terrel, 1986).
Penggunaan aspal emulsi untuk campuran perkerasan jalan meningkat
secara luas di negara-negara yang sedang berkembang.Keuntungan-keuntungan
aspal emulsi dapat terjadi karena tidak diperlukannya pemanasan waktu
pencampuran dengan batuan bahan jalan, dan relatif bebas polusi.Meskipun
penerapan aspal emulsi lebih banyak berhubungan dengan kegiatan pemeliharaan
jalan, pada hakekatnya pengunaan aspal emulsi sebagai bahan perekat lapis pondasi
atas untuk kondisi Indonesia dapat dianggap sebagai penelitian yang berguna
(Muharabanta, 2007).
Penggunaan campuran polimer aspal merupakan tren yang semakin
meningkat tidak hanya karena faktor ekonomi, tetapi juga demi mendapatkan
kualitas aspal yang lebih baik dan tahan lama.Modifikasi polimer aspal yang
diperoleh dari interaksi antara komponen aspal dengan bahan aditif polimer dapat
meningkatkan sifat-sifat dari aspal tersebut.(Pei-Hung, 2000).
Tujuan
modifikasi
aspal
adalah
untuk
memperluas
daya
guna,
meningkatkan kualitas dan memudahkan pemakaian.Modifikasi dapat dilakukan
dengan penambahan material tertentu seperti karet, polimer, resin, fiber dan lainlainnya. Disamping itu dapat juga dibuat dalam bentuk emulsi dengan penambahan
emulsifier (Daswiyanto, 1998).
Emulsifier atau zat pengemulsi merupakan senyawa yang mempunyai
aktifitas permukaan (surface-active agent) sehingga dapat menurunkan tegangan
permukaan (surface tension) antara udara-cairan dan cairan-cairan yang terdapat
dalam suatu sistem.Kemampuan menurunkan tegangan permukaan menjadi hal
yang menarik disebabkan oleh struktur kimianya yang mampu menyatukan dua
senyawa yang berbeda polaritasnya (Sibuea, 2003).
Surfaktan digunakan secara luas dan ditemukan dalam berbagai aplikasi
seperti pada industri perminyakan karena kemampuannya yang baik sekali dalam
mempengaruhi sifat-sifat permukaan dan antarmuka.Sifat yang luar biasa dari
Universitas Sumatera Utara
larutan encer surfaktan berasal dari keberadaan gugus hidrofilik (kepala) dan gugus
hidrofobik (ekor) pada molekulnya.Gugus polar atau ionik biasanya berinteraksi
kuat dengan lingkungan berair melalui interaksi dipol-dipol (Schramm, 2000).
Berdasarkan gugus hidrofilik, surfaktan dibagi menjadi tiga, yaitu ionik
(kationik dan anionik), nonionik (gugus hidrofilik tidak bermuatan), dan amfoterik
(dapat bermuatan positif dan negatif). Umumnya surfaktan nonionik mengandung
rantai poli(etilen oksida) sebagai gugus hidrofilik. Poli(etilen oksida) adalah
polimer yang larut dalam air (Tharwat 2005). Rantai poli(etilen oksida) dari
surfaktan non ionik biasanya sangat panjang sedangkan rantai yang sedang dan
lebih pendek dimiliki oleh surfaktan kationik (Holmberg,2003).
Polivinil
alkohol
dapat
membentuk
film
yang
sangat
baik,bersifatpengemulsi dan perekat.PVA dalam bentuk serat dibuat sebagai
penguat dalam beton.PVA juga tahan terhadap minyak, lemak dan pelarut, tidak
berbau dan tidak beracun.Memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan fleksibilitas,
serta oksigen yang tinggi dan sifat aromanya sebagai penghalang.Namun sifat ini
tergantung pada kelembaban , dengan kata lain, dengan kelembaban tinggi lebih
banyak menyerapair, yang bertindak sebagai peliat, sehingga mengurangi kekuatan
tarik, tetapi meningkatkan elongasi dan kekuatan sobek. PVA memiliki titik leleh
230°C
dan
180–190°C
(356-374oF)
hidrolisissebagianmasing-masing
terurai
untuk
nilai
dengan
hidrolisis
cepat
di
penuh
dan
atas
200
°C.(http://id.wikipedia.org/wiki/Polivinil_alcohol).
Berdasarkan uraian diatas, maka peneliti ingin mencoba melakukan
penelitian tentang pembuatan aspal emusi dengan penambahan surfaktan Polivinil
Alkohol.Diharapkan dalam penelitian ini penggunaan surfaktan tersebut dapat
meningkatkan sifat-sifat fisik dan kimia dari aspal emulsi yang dihasilkan.
1.2
Permasalahan
Universitas Sumatera Utara
Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah:
1.
ApakahPolivinil Alkoholdapat digunakan sebagai surfaktan dalampembuatan
aspal emulsi.
2.
Apakah surfaktanPolivinil Alkohol efektif dalam meningkatkan Viskositas,
Jumlah% padatan dan sifat morfologi dari campuran aspal emulsi.
1.3
Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1.
Sampel yang digunakan yaitu aspal produksi asal Iran dengan type grade 60/70
diperoleh dari distributor PT. Gudang Aspal 51 Medan Sumatera Utara
2.
Surfaktan yang digunakan adalah Polivinil Alkohol dengan kemurnian 99%
3.
Analisis dan karakterisasi yang dilakukan adalah Uji Viskositas, Uji %
Padatan, dan Uji FTIR
1.4
Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah diatas maka, tujuan penelitian ini adalah :
1.
Untuk mengetahui Polivinil Alkohol dapat digunakan sebagai surfaktan
dalampembuatan aspal emulsi sehingga dapat mengikat agregat dengan baik.
2.
Untuk mengetahui Apakah surfaktan
Polivinil Alkohol efektif dalam
meningkatkan Viskositas, % Jumlah padatan dan sifat morfologi dari
campuran aspal emulsi, sehingga dapat memberikan data modifikasi aspal
emulsi yang paling baik.
1.5
Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat :
1.
Sebagai informasi tambahan mengenai penggunaan surfaktan Polivinil
Alkohol Sebagai bahan aditif dalam pembuatan aspal emulsi.
2.
Sebagai solusi alternatif terhadap permasalahan pembangunan jalan lalu lintas
agar kualitas aspal sebagai bahan dasar jalan raya lebih baik dan lebih tahan
lama.
Universitas Sumatera Utara
1.6
Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini
dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :
1.
Tahapan Preparasi Aspal dan Surfaktan
2.
Tahapan Pembuatan Aspal Emulsi
Pada tahapan ini ditimbang variasi aspal dan dipanaskan 120oC dan variasi air
dipanaskan 55oC dan ditambah surfaktan kemudian dicampurkan secara
bertahap dan diaduk dengan agitator sampai homogen .
3.
Tahapan Karakterisasi Aspal Emulsi
Untuk karakterisasi yaitu dengan Uji Viskositas,Uji % Padatan,Ujigugus
fungsi dengan FTIR
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
-
Variabel Bebas : Aspal, Air danSurfaktan dengan variasi perbandingan (b/b)
dalam 100 gram : 55:35:10; 60:30:10; 65:25:10; 70:20:10;75:15:10.
-
Variabel Tetap: Penambahan surfaktan 10 g, dan pengadukan dengan
agitator dengan kecepatan 500 rpm selama 5 menit.
-
1.7
Variabel Terikat : Viskositas,% Padatan, Gugus fungsi dengan FTIR
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium
Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera
Utara.Analisis FTIR dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU
Medan, Analisis Uji Viskositas di lakukan di PT. Smart, Tbk (Sinarmas Group)
Belawan – Medan.
Universitas Sumatera Utara