Karakteristik Jalan Menanjak Saat Mekanisme Pembebanan, Waktu Pembebanan dan Suhu Pembebanan Terhadap Sifat-sifat Bitumen pada Perkerasan Lentur”

Sub Topik : 1. Pengaruh Sifat-sifat Bitumen Terhadap Karakteristik Jalan

                             Observasi di Jalan Tentara Pelajar Solo

1.     Pendahuluan

Perkembangan jalan seiring dengan perkembangan manusia dalam pemenuhan kebutuhan yang tidak berada dalam satu tempat, maka terdapat pergerakan yang mengakibatkan terjadinya transportasi. Transportasi membutuhkan prasarana melalui jalan. Jalan akhir-akhir ini mengalami kenaikan dalam prosentase pembebanan jalan dan kapasitas jalan. Dengan pertambahan pembebanan maka upaya yang realistik untuk mempertahankan kemampuan jalan menerima kondisi layan tersebut salah satunya adalah mengetahui sifat bitumen tertentu terhadap karakteristik jalan.

Fungsi perkerasan jalan ialah untuk menyebarkan beban dari roda kendaraan ke lapisan tanah dasar, sehingga kekuatan tanah dasar tidak dilampaui, disamping untuk  memberikan kenyamanan  bagi pengguna kendaraan itu sendiri.  Efektifitas  perkerasan  jalan  ini, tergantung  pada  jenis  dan  sifat  dari perkerasan tersebut, dimana salah satunya ialah sifat dari campuran beraspal sebagai lapisan permukaan atau sebagai lapisan pondasi. Perkerasan  yang  mempunyai modulus  yang  lebih  besar,  akan menyebarkan beban roda kendaraan ke bidang yang lebih luas, sehingga tegangan  yang bekerja di atas tanah dasar akan menjadi lebih kecil.

Aspal di Indonesia biasa diperoleh dengan proses destilasi minyak bumi menghasilkan beberapa macam aspal berdasarkan atas sifat-sifatnya yang berbeda-beda. Salah satunya adalah Aspal Keras (AC/Asphalt Cement) dan aspal ini terbagi atas beberapan sifat dan dinyatakan dalam bentuk penetrasi, contoh: AC 40/50, AC 60/70, AC 85/100, AC 120/150, AC 200/300. AC dengan penetrasi rendah dipakai untuk daerah yang memiliki cuaca panas dan volume lalu lintasnya tinggi, sedangkan AC dengan penetrasi tinggi dipakai untuk daerah dingin atau untuk volumenya rendah. Dari jenis aspal terdapat beberapa sifat di atas, berdasarkan kesesuaian dengan kondisi jalan. Gambar 1. Cocok untuk perkerasan dengan Aspal keras Penetrasi rendah.

Gambar 1. Karakter jalan yang cocok untuk campuran aspal  keras penetrasi rendah

 Aspal mempunyai sifat thermoplastic yaitu bersifat kental atau keras bila temperature berkurang dan akan bersifat lunak/cair apabila temperature bertambah. Dengan penambahan suhu misal terjadi pada kondisi lapangan suatu perkerasan lentur, maka terjadi sifat thermoplastic dan apabila di barengi dengan penambahan beban, maka dimungkinkan terjadi deformasi pada perkerasan lentur.

Gambar 2. Tingkat beban tinggi pada perkerasan lentur

Campuran beraspal panas didefinisikan sebagai kombinasi antara agregat yang dicampur merata dan dilapis dengan aspal keras. Untuk mengeringkan agregat dan mencairkan aspal agar mudah dicampur dan dipadatkan dengan baik maka bahan tersebut harus dipanaskan sebelum pencampuran. Hal ini sejalan dengan sifat yang dimiliki aspal, yaitu sangat  dipengaruhi  oleh  temperatur. Disamping  itu,  kekakuan  aspal dipengaruhi juga oleh lamanya waktu pembebanan. Berhubung aspal merupakan bagian  dari  campuran  beraspal  yang berfungsi  sebagai bahan pengikat butiran     agregat maka sifat campuran pun akan mengalami  perubahan  sejalan  dengan berubahnya  temperatur  dan  lamanya waktu pembebanan (M. Sjahdanulirwan 2009)

Dalam tanjakan ada beberapa gaya yang berpengaruh pada perkerasan jalan lentur, dapat dilihat dalam gambar berikut.

 

Kekakuan aspal sangat dipengaruhi oleh temperatur dan waktu pembebanan. Untuk itu, apabila aspal yang digunakan memiliki kekakuan tinggi maka campuran beraspal tersebut tidak peka terhadap pengaruh temperatur tinggi dan lamanya waktu  pembebanan,  namun  umur kelelahannya lebih pendek.

Dalam observasi memberikan ilustrasi pembebanan jalan pada kondisi miring yang dipacu juga dengan suhu yang sering mengakibatkan kerusakan struktur perkerasan lentur. Setelah identifikasi survai dan diperoleh data sekunder jalan, maka analisis digunakan untuk menghubungkan data keadaan jalan dengan teori mengenai material perkerasan jalan Hasil analisa tersebut kemudian diambil kesimpulan sehingga diketahui penyebab kerusakan jalan raya dan memberikan gambaran ilustrasi hubungan beban,tanjakan,suhu serta kecepatan kendaraan.

1.     Landasan Teori

2.a BINDERS ( Bahan Pengikat)  

T ar

Hasil sampingan dari karbonasi batu bara atau kayu pada saat produksi gas jarang dipakai lagi  sebagai  binder  setelah  digunakan  bitumen,  juga  dicurigai  mengandung  Toxic Chemical  yang membahayakan  kesehatan manusia  dan  lingkungan,  juga  peka  terhadap perubahan temperature Test yang dilakukan adalah Standard Test Viscometer (STV).

Natural Asphalt

Tersedia  secara  alami,  biasanya  tervampur  dengan  inorganic  material,  sumbernya tersebar di berbagai tempat di dunia, yang terkenal dengan deposit terbesar adalah di lake Trinidad  (TLA).  Di  Indonesia  natural  asphalt  berupa  Rock  asphalt  yang  sudah dimanfaatkan berasal dari P. Buton (ASBUTON) Karena  tercampur  dengan mineral  lain,  kandungan  asphaltnya  bervariasi.  (contoh B10, B30, TLA   mengandung 54% binder, 36% mineral dan 10% organic). Termasuk asphalt keras  dengan  penetrasi  2  dmm,  softening  point  95 ⁰C.   Dicampur  dengan  perbandingan 50/50 dengan 200pen untuk mendapatkan 50pen. Dipakai untuk  lapisan perkerasan yang tahan terhadap deformasi

Bitumen

Merupakan  hasil  lanjutan  dari  residu  hasil  proses  dari  destilasi  minyak  bumi.  Jenis asphalt  ini  yang  sekarang  banyak  digunakan  untuk  pavement. Minyak mentah  dari  Far East  (termasuk  Indonesia)  kurang  bagus  untuk  produksi  asphalt  karena  mengandung terlalu banyak wax, sampai 50% dari hasil akhir bitumen. Minyak dari Middle East labih baik karena hanya mengandung 6% wax (lilin)

Jenis aspal berdasarkan bahan dasar:

Asphalt panas (penetration grade bitumen)

Asphalt cair (cutback bitumen)

                                                                 

2.b Aspal dan Temperatur  

Kekakuan aspal sangat dipengaruhi oleh temperatur dan waktu pembebanan. Untuk itu, apabila aspal yang digunakan memiliki kekakuan tinggi maka campuran beraspal tersebut tidak peka terhadap pengaruh temperatur tinggi dan lamanya waktu  pembebanan,  namun  umur kelelahannya lebih pendek.

Berdasarkan  NAPA  (1996)  yang dicuplik  dari  Epps,  J.A  (1986)

mengatakan  bahwa  aspal  yang  ideal adalah  dapat  memperbaiki  atau meningkatkan  sifat  atau  karakterisrik campuran beraspal dan kemudahan kerja. Yaitu aspal yang memiliki karakteristik sebagai berikut:

 (a) Kekakuan  rendah  atau  viskositas  yang relatif tinggi sehingga tidak memerlukan temperatur tinggi untuk pemompaan aspal, pencampuran dan  pemadatan.

(b) Kekakuan tinggi pada saat temperatur tinggi  (musim  panas)  untuk menghindari  alur  (rutting)  dan sungkur (shoving).

(c) Kekakuan  rendah  pada  saat temperatur rendah (musim dingin) untuk menghindari retak.

(d) Kelekatan  terhadap  agregat  yang  tinggi     untuk     menghindari pengelupasan (stripping). Beberapa      negara      telah mengembangkan model atau hubungan antara jumlah repetisi beban (umur layan)

dengan karakteristik campuran, seperti model yang dikembangkan oleh Shell sebagaimana ditunjukkan pada persamaan Pada  persamaan  1  terlihat  bahwa keruntuhan  campuran  beraspal  erat kaitannya dengan volumetrik campuran dan  kekakuan  campuran.  Sedangkan kekakuan campuran selain dipengaruhi oleh  volumetrik  campuran  juga  oleh kekakuan aspal (persamaan 2 dan 3). 

Shell  (1995)  mengilustrasikan tentang hubungan antara kekakuan aspal dengan  variasi  temperatur  dan  waktu pembebanan, yang diillustrasikan pada Gambar 1. 

Adapun  kekakuan  aspal  yang disarankan untuk memperoleh kekakuan campuran yang memiliki elastisitas yang diharapkan adalah sebesar 5 MPa  atau sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2 (S.F. Brown, 1980).

   The  Asphalt  Institute  (1993) menyatakan bahwa pemilihan aspal harus disesuaikan dengan kondisi temperatur lapangan.  Untuk  temperatur  lapangan yang panas atau temperatur udara rata-rara tahunan lebih besar atau sama dengan 24oC maka disarankan menggunakan AC-20, AR-8000 dan Aspal Keras Pen 60 atau AC-40, AR-16000 dan Aspal Keras Pen 40.  Sedangkan  The  Asphalt  Institute (1997)  menyarankan  bahwa  untuk kecepatan kendaraan yang lambat atau waktu  pembebanan  yang  relatif  lama sebaiknya menggunakan aspal dengan PG 64. Sedangkan untuk waktu pembebanan lama  (beban  statis)  dan  temperatur lapangan tinggi, disarankan menggunakan aspal dengan PG 70.

                                            

2.     Analisis dan Pembahasan

3.a Analisis dan Pembahasan Survai  

TABEL IDENTIFIKASI VISUAL JALAN TENTARA PELAJAR
NO	IDENTIFIKASI	JAWAB	JUMLAH/KET.
1.	KONDISI UMUM JALAN
	a. Panjang jalan	1,33 km
	b. Lebar Jalan	4,9 x 2 m
	c. Fungsi Jalan	kolektor primer
	d. Klasifikasi Jalan	kelas II
	e. Drainase	tidak terdapat selokan
	f. Kemiringan Jalan Rata2 (Slope)	2,60%	Berdasarkan Bantuan Google Earth
	g. Bahu Jalan	Tidak Ada
	f. Parkir	tidak terdapat tempat parkir on Street
	g. Beban Jalan Berdasarkan Beban Max.
	h. Kondisi Lalu Lintas	Lancar di dominasi kendaraan berat
	i. Jumlah Lajur/Jalur	2 jalur 2 lajur
	J. Suhu Rata2 Kota Solo	26 C	Pendekatan Studi Pustaka
2.	KONDISI PERKERASAN  JALAN
	a. Tipe Perkerasan	perkerasan lentur
	b. Penyusun dan material yang dipakai	Lapisan permukaan :  terdiri dari batu pecah, kerikil, dan  stabilisasi tanah dengan semen atau kapur
		Lapis pondasi atas : Bermacam – macam bahan alam atau bahan setempat (CBR>/50%, PI<4%) antara lain abut pecah, krikil, dan stabilisasi tanah dengan semen atau kapur.
		Lapis pondasi bawah : Bahannya dari bermacam-macam tanah setempat (CBR >/20%. PI < 10%) yang relative lebih baik dari tanah dasar
		Tanah dasar : permukaan tanah semula atau permukaan tanah galian atau permukaan tanah timbunan yang dipadatkan dan merupakan permukaan dasar untuk perletakkan bagian-bagian perkerasan lainnya
	c. Ketebal Perkerasan
	d. Kerataan Perkerasan	Jalan umumnya retak dan bergelombang
	e. Kondisi Permukaan Perkerasan	Jalan umumnya retak dan bergelombang

3.b Analisis dan Pembahasan Kerusakan Perkerasan Jalan

3	KERUSAKAN PERKERASAN  JALAN
	Slope Jalan yang Rusak Max.	11,50%
a	Deformation
	1.Depression (amblas)	ada
	2.Faulting (Patahan)	ada
	3. Pumping	tidak
	4. Rocking	tidak
b	Crack (Retak)
	blok/sudut/diagonal/ memangjang/ melintang	Ada Crocodile Crack/Aligator Crack
	/tidak beraturan	ada
c	Kerusakan Pengisi Sambungan	tidak
d	Spalling (Gompal)	ada
e	Kerusakan Tepi Slab	tidak
f	Kerusakan Tekstur Permukaan
	Keausan Agregat Mortar (Scaling)	ada
	Kekesatan (polished agregat)	ada
g	Pothole	tidak
h	Bleeding (genangan aspal di perm.jln)	ada
i	Ketidak Cukupan drainase	iya
4
	KONDISI BLEEDING
a	Diameter bleeding	60
b	Jarak antar bleeding	50
c	Ketinggian bleeding	4,67
d	lebar kerusakan perkerasan	4m
e	Jarak antar bleeding memanjang	80

3.c Analisis Mekanisme Pembebanan Jalan Menanjak dan temperature

Pembebanan di jalan Tentara Pelajar di kelompokkan menjadi beberapa konfigurasi beban menurut manual perkerasan jalan dengan alat Benkelman beam No.1/MN/BM/83 atau dapat dilihat di gambar berikut.

(Sumber :Ary Suryawan,2009)

P (Gaya)

Dalam tanjakan ada beberapa gaya yang berpengaruh pada perkerasan jalan lentur, dapat dilihat dalam gambar berikut.

Kekakuan aspal sangat dipengaruhi oleh temperatur dan waktu pembebanan. Untuk itu, apabila aspal yang digunakan memiliki kekakuan tinggi maka campuran beraspal tersebut tidak peka terhadap pengaruh temperatur tinggi dan lamanya waktu  pembebanan,  namun  umur kelelahannya lebih pendek.

3.d Analisis dan Pembahasan penentuan tebal perkersan akibat beban

Pengaruh pembebanan dari beban maksimun ini yaitu tebal Perkerasan jalan. Menurut SNI 03-1732-1989 tentang perencanaan tebal perkerasan dengan analisa konponen yang berpengruh besar ialah Lalu lintas Jumlah Lajur dan Koefisien Distribusi Kendaraan (C), ekivalen beban sumbu kendaraan (E), Faktor Regional (FR), Indeks Permukaan (IP)

3.e Penentuan Alinenemen Vertikal

Dalam penentuan Alinemen Vertikal ini untuk mengetahui Slope atau  kemiringan dari suatu jalan menggunakan pendekatan Google earth untuk mengetahui kemeringan maksimum jalan yang mengalami kerusakan dan di indentifikasi menurut pola pembebanan. Gambar berikut merupakan gambar untuk mengehui slope jalan Tentara Pelajar.

Gambar. Penentuan Slope dengan Google earth