1. Pendahuluan

Di negara – negara berkembang seperti di Eropa dan Amerika, telah lama dikembangkan warm mix asphalt (campuran aspal hangat). Disebut hangat karena suhu pemanasannya lebih rendah sekitar \(10^0-40^0\) C dari campuran konvensional (campuran beraspal panas). Campuran beraspal panas ini diharapkan dapat mengurangi sekitar 10%-30% penggunaan bahan bakar, mengurangi emisi gas \(CO_2\) dan gas rumah kaca, meningkatkan keselamatan dan kesehatan pekerja akibat penurunan suhu, dan pengerjaan di lapangan (workability) dapat dipertahankan walaupun jarak angkutnya jauh.

Untuk mendukung infrastruktur berkelanjutan yang memperhatikan keseimbangan antara pemenuhan kebutuhan pada masa sekarang dan masa yang akan datang, harus diperhatikan aspek lingkungan dan sumber daya. Salah satu sumber daya yang perlu diperhatikan dalam pembangunan konstruksi perkerasan jalan adalah agregat. Perlu adanya alternatif pengganti agregat alam yang semakin hari semakin sedikit akibat pelaksanan proyek konstruksi kedepannya. Sejumlah perusahaan besi dan baja di Indonesia menghasilkan slag mencapai kurang lebih 2 juta ton/tahun. Agregat slag baja beberapa tahun terakhir tidak lagi dikategorikan sebagai limbah B3 (Bahan Berbahaya Beracun) dan sudah memiliki SNI. Banyaknya limbah tersebut diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai pengganti agregat pekerjaan konstruksi perkerasan jalan. Berdasarkan penelitian sebelumnya proporsi terbaik campuran terhadap fatigue didapatkan dengan proporsi parsial tidak melebihi 50% (Asi, 2007), maka dari itu dalam penelitian ini proporsi campuran EAF Slag Aggregate adalah sebesar 30%.

Berdasarkan latar belakang tersebut, diperlukan suatu upaya pengembangan tentang penggunaan campuran beraspal hangat (Warm Mix) untuk Laston Lapis Antara (AC-BC) dengan bahan aspal pen 60/70 dan zat aditif Zeolit Aspha-Min dengan memanfaatkan material agregat slag baja. Diharapkan modifikasi aspal dengan menambahkan zat aditif Zeolit Aspha-Min dapat menurunkan suhu pencampuran, dan dapat bersinergi dengan agregat slag baja untuk memperbaiki performa kinerja dari campuran dalam meningkatkan nilai modulus resilien dan ketahanan terhadap retak (fatigue). Selain itu, diharapkan penelitian ini dapat menghasilkan nilai karakteristik laboratorium dari campuran beraspal hangat (Warm Mix) serta persentase optimum penambahan zat aditif Zeolit Aspha-Min dalam campuran agar diperoleh kinerja campuran yang optimum.

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

• 1. Menganalisis karakteristik Stabilitas Marshall dan nilai Stabilitas Marshall rendaman tiap variasi campuran;
• 2. Mengevaluasi penurunan suhu pencampuran dan pemadatan yang diakibatkan penambahan zat aditif

Zeolit Aspha-Min; dan (3) Menganalisis dan membandingkan nilai Modulus Resilien dan karakteristik kelelahan (fatigue) dari campuran AC – BC (HMA) menggunakan aspal Pen 60/70, dengan campuran AC – BC (WMA) menggunakan aspal Pen 60/70+ Zeolit Aspha-Min dengan kadar 0,3% dan 0,5% pada suhu pencampuran dan pemadatan tertentu.

Di beberapa negara telah dilakukan penelitian terdahulu mengenai warm mix maupun hot mix dengan EAF Slag Aggregat, salah satunya (Ameri, dkk 2013), dari hasil tes laboratorium dapat disimpulkan bahwa untuk campuran hot mix, didapatkan nilai Marshall yang paling tinggi adalah campuran dengan steel slag sebagai agregat halus dan agregat kasar. Warm Mix dengan agregat alam sebagai agregat halus dan agregat kasar menghasilkan nilai modulus resilien dan nilai ITS yang paling tinggi. Warm Mix steel slag sebagai agregat kasar dan agregat alam sebagai agregat halus menghasilkan properties adhesif yang lebih baik sehingga menghasilkan campuran beraspal paling kaku dan memiliki ketahanan yang paling baik terhadap deformasi permanen.

Tafti (2016) melakukan evaluasi pengujian laboratorium dengan variasi 3 jenis agregat (limestone, EAF Slag, dan silika) dan 2 aditif warm mix (zeolit Aspha-Min dan Sasobit) dan didapatkan nilai Marshall Quotient terbesar diperoleh dari campuran EAF Slag agregat dengan tambahan Zeolit Asphamin 2% dan nilai modulus resilien terbesar diperoleh pada campuran Limestone aggregate ditambah dengan sasobit 3%.

2. Material dan Tes Laboratorium

2.1 EAS Slag Aggregate

EAF (Electric Arc Furnace) merupakan slag hasil pemisahan dan pendinginan dari proses peleburan baja di dalam tungku tanur listrik. EAF Slag Aggregate memiliki bentuk yang kasar, porus, bulat, berwarna keabuan dan mengandung sedikit partikel logam besi.

Menurut Seyed (2014), peak tensile strength dan total dissipated energy density campuran EAF Slag Aggregate memiliki nilai yang lebih besar dari pada BOF Slag Aggregate sehingga EAF Slag Aggregate lebih tahan terhadap aging dibandingkan dengan BOF Slag dan lebih sering digunakan pada pekerjaan konstruksi jalan.

Adapun kelebihan dan kekurangan pemakaian EAF Slag Aggregate pada konstruksi perkerasan jalan adalah sebagai berikut:

1. Kelebihan:

• Skid Resistance (Kekesatan Permukaan) yang tinggi
• Stabilitas tinggi
• Kelekatan yang tinggi terhadap bitumen
• Tahan terhadap rutting
• Kekakuan yang tinggi
• Tahan terhadap fatigue
• Tahan terhadap deformasi permanen
• Kekuatan kohesif yang tinggi

• Mengalirkan muatan listrik (dapat diaplikasikan pada salju di permukaan perkerasan)
• 2. Kekurangan:
• Potensi pemuaian volume yang tinggi akibat kelembaban
• Meningkatkan kebutuhan aspal (24-30%) karena struktur porusnya
• Berat jenis yang tinggi dalam volume yang kecil dalam campuran beraspal
• Secara keseluruhan, aplikasinya lebih mahal

Di Indonesia sendiri telah ditetapkan standar tentang ketentuan persyaratan umum dan teknis bahan material pilihan menggunakan BOF Slag dan EAF Slag, dimana spesifikasi ini hanya diperuntukkan bagi pembangunan jalan-jalan nasional, provinsi dan kabupaten/kota, dan tidak untuk pembangunan jalan - jalan pedesaan.

2.2 Zeolit Sintesis Aspha-Min

Zeolit Aspha-min merupakan salah satu jenis zeolit sintesis dengan merek dagang dari produk Euvoria Services GmbH di Jerman. Zeolit Aspha-min adalah Sodium-Alumunium-Silicate yang telah terkristalisasi secara hidrotermal menjadi serbuk yang halus. Asphamin terdiri dari 21% air dan dicampurkan pada suhu 1850 - 360° F. Zeolit Aspha-min merupakan Silikat dimana struktur pembentuknya memungkinkan untuk menampung Kation dalam jumlah besar, seperti Sodium, Kalsium dan Air. Karakteristik zeolit adalah kemampuannya untuk menghilangkan dan menyerap molekul air tanpa merusak strukturnya. Pemanasan dapat mengakomodir kandungan air dalam Zeolit. Dengan menambahkannya bersamaan dengan aspal pada suhu tertentu, semprotan air yang sangat halus sebagai air kristal dilepaskan ke campuran, menimbulkan efek peningkatan volume aspal yang terakumulasi sebagai foam aspal dan memungkinkan peningkatan workability dan ikatan dengan agregat pada suhu yang lebih rendah. Pada penelitian terdahulu, Zeolit Aspha-min dicampurkan pada kadar optimum 0,3% (Hopman, 2006).

2.3 Modulus Kekakuan

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya nilai modulus resilien dari campuran beraspal. Modulus resilien merupakan tingkat elastisitas dan kekakuan material (stiffness) yang secara teoritis didapat dari hubungan antara tegangan dan regangan suatu material. Modulus resilien dapat digunakan antara lain sebagai penilaian untuk memprediksi stress, strain dan displacement, serta dapat digunakan sebagai pendekatan perencanaan perkerasan maupun untuk mengevaluasi kineria perkerasan.

Pada penelitian ini, besarnya modulus resilien campuran dilakukan dengan beban berulang (Repeated Load) menggunakan alat Universal Material Testing Apparatus (UMATTA) yang mengacu pada BS EN 12697-26-2004 Annex F. Pengujian ini termasuk pengujian yang tidak merusak benda uji karena beban yang diberikan relatif kecil. Alat UMATTA terdiri dari perangkat Control and Data Acquisition System (CDAS), perangkat komputer personal dan perangkat lunak yang terpadu.

2.4 Retak Lelah (Fatigue)

Kelelahan merupakan suatu fenomena timbulnya retak akibat beban berulang yang terjadi karena pengulangan tegangan atau regangan yang batasnya masih dibawah batas kekuatan material (Yoder dkk,1975). Besarnya tegangan atau regangan tergantung pada beban roda, kekakuan dan sifat dasar perkerasan keseluruhan.

Menurut SHRP-A-410 (1994).Metoda-metoda laboratorium yang cukup baik dan pengujian memungkinkan untuk digunakan dalam hal pengukuran sifat-sifat campuran yang mempengaruhi kinerja kelelahan adalah:

• 1. Direct axial tensile (tarikan langsung)
• 2. Indirect tensile (tarikan tidak langsung)
• 3. Flexture fatigue test (Uji kelelahan lentur); dengan 2 titik, 3 titik dan 4 titik lentur.
• 4. Rotating bending (momen putar)

Penguiian ketahanan terhadap fatigue dapat menggunakan alat four point loading test.

3. Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental di laboratorium. Pengumpulan data primer dilakukan melalui serangkaian pengujian terhadap agregat, aspal dan campuran. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Institut Teknologi Bandung dan Laboratorium Pusjatan Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat. Secara garis besar, penelitian ini dapat dilihat dari diagram alir pada Gambar 1.

4. Penyajian dan Analisis Data

4.1 Stabilitas Marshall

Stabilitas merupakan parameter empiris untuk mengetahui kemampuan lapisan perkerasan jalan dalam menahan Deformasi Permanen pada saat menerima beban lalu lintas tanpa terjadi perubahan bentuk tetap seperti gelombang, alur dan bleeding (Asphalt Institute, 1989). Faktor utama yang mempengaruhi nilai stabilitas suatu campuran adalah gradasi agregat dan kadar aspal. Nilai stabilitas menurut spesifikasi umum Bina Marga edisi 2010 revisi 3 dibatasi minimal sebesar 1000 kg untuk campuran Laston modifikasi. Perbandingan nilai stabilitas setiap campuran dapat dilihat pada Gambar 2.

Kadar Aspal Optimum merupakan kadar aspal yang menghasilkan campuran yang memenuhi semua unsur dari parameter semua parameter Marshall. Hubungan antara Kadar Aspal Optimum antara campuran aspal pen 60/70 dengan berbagai variasi Zeolit Aspha-Min dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 1. Diagram alir penelitian

Dari Gambar 3 terlihat bahwa nilai Kadar Aspal Optimum pada campuran AC-BC 0,3% Zeolit Aspha-Min menghasilkan nilai yang paling besar dari ketiganya dan campuran AC-BC 0% Zeolit Aspha-Min memiliki kadar aspal paling kecil, hal ini menunjukkan bahwa kemampuan mengalir aspal pen 60/70 tanpa tambahan aditif lebih baik sehingga tidak perlu banyak aspal untuk mengisi rongga. Selanjutnya, kadar aspal ini nantinya digunakan untuk penentuan suhu suhu pencampuran dan pemadatan campuran warm – mix.

Gambar 2. Hasil pengujian stabilitas marshall

Gambar 3. Perbandingan nilai kadar aspal optimum (KAO)

4.2 Stabilitas Marshall Rendaman (Immersion)

Pengujian perendaman Marshall bertujuan untuk mengetahui ketahanan campuran terhadap pengaruh air, yang ditandai dengan hilangnya ikatan antara aspal dan butiran agregat. penting dalam mempertahankan stabilitas. Hasil pengujian seperti pada Gambar 4 dan Gambar 5, tidak menunjukkan perbedaan hasil yang signifikan dari kedua campuran beraspal.

Dari hasil pengujian, terjadi penurunan nilai stabilitas setelah dilakukan perendaman selama 24 jam. Nilai Indeks Kekuatan Sisa (IKS) yang diperoleh untuk campuran beraspal AC-BC 0% Aspha-Min adalah sebesar 91,14% , campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min sebesar 99,75% dan campuran AC-BC 0,5% Aspha-Min sebesar 89,37%. Hal ini menunjukkan bahwa campuran beraspal AC-BC 0,5% Aspha-Min tidak memenuhi spesifikasi persyaratan nilai IKS minimal 90%. Sedangkan campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min memiliki kelekatan antara agregat dan aspal (adhesive) yang lebih baik, tahan terhadap pengaruh air dan suhu, serta menyebabkan campuran menjadi kedap air dan lebih awet karena tidak rentan terhadap pengelupasan.

4.3 Analisis Penentuan Suhu Pemadatan dan Pecampuran

Untuk penentuan suhu pencampuran dan pemadatan dari campuran beraspal hangat AC-BC dengan zeolit

Tabel 1. Hasil pengujian marshall immersion

Gambar 4. Perbandingan nilai stabilitas standar dan stabilitas rendaman

Gambar 5. Perbandingan nilai Indeks Kekuatan Sisa

dilakukan dengan trial and error, dimana suhu pencampuran dan pemadatan diturunkan setiap 10° C sampai dengan 20⁰ C dari suhu pemadatan dan pencampuran hot-mix berdasarkan nilai viskositasnya. Dalam hal ini tidak dilakukan pencampuran antara aspal dan Zeolit Aspha-Min dikarenakan kedua material ini tidak akan melebur menjadi satu karena zeolit adalah material sebagai pengganti filler.

Penambahan Zeolit Sintesis Aspha-Min terhadap nilai VIM, VMA, VFA, stabilitas dan flow dapat dilihat pada Gambar 6.

4.4 Analisis Data Pengujian Modulus

Modulus resilien merupakan modulus elastisitas yang didasarkan pada deformasi balik. Faktor aspal, gradasi, suhu dan waktu pembebanan memberikan pengaruh

terhadap modulus resilien. Semakin tinggi suhu maka semakin kecil nilai modulus resilien hal ini disebabkan karena aspal bersifat visco-elastic yaitu memiliki sifat dapat berubah dari viscous ke elastic atau sebaliknya akibat pengaruh suhu. Hasil pengujian pada suhu 45°C menunjukkan nilai Modulus Resilien yang paling kecil dibandingkan pengujian pada suhu 35°C dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 6. Hubungan nilai VIM dan suhu

Gambar 7. Hubungan nilai modulus resilien dan suhu

Pada Tabel 2 menunjukkan persentase penurunan nilai Modulus Resilien terbesar terjadi pada peningkatan suhu pengujian dari 35°C menjadi 45°C pada campuran beraspal hangat dengan 0.5% Aspha-Min, hal ini menunjukkan bahwa penambahan Aspha-Min 0,5% membuat campuran lebih sensitif terhadap perubahan suhu hal ini ditunjukkan pada Gambar 7 dimana kemiringan (gradien) Campuran beraspal warm-mix AC -BC 0.5% Aspha-Min lebih curam dibandingkan kedua campuran lainnya.

Namun dari kedua jenis campuran aspal tersebut, campuran beraspal warm-mix AC-BC 0,5% Aspha-Min

Tabel 2. Nilai modulus resilien pada suhu tertentu

memiliki nilai yang lebih besar pada suhu 35°. Hal ini mungkin disebabkan karena semakin tinggi kadar zeolit akan mengoreksi gradasi campuran menjadi lebih halus. Semakin halus gradasi campuran semakin banyak aspal yang dibutuhkan sehingga pada saat suhu yang lebih tinggi, campuran semakin bersifat tidak kaku.

4.5 Analisis Data Pengujian Fatigue

Regangan yang diberikan pada campuran yang diuji terdiri dari 3 (tiga) tingkat regangan yaitu 500 με, 600 με, dan 700 με. Pemilihan besar regangan ini didasarkan pada ketentuan AASHTO T 321-03 yang mensyaratkan nilai regangan berkisar antara 250 με – 750 με. Namun pada kondisi di lapangan regangan yang terjadi lebih kecil dari 500 με. Hubungan antara regangan dan umur kelelahan yang dilakukan hingga kondisi runtuh tercapai untuk setiap variasi campuran, disajikan dalam Gambar 8.

Pengulangan Hingga Runtuh (Cycles) stiffness (MPa) AC-BC 0% ——AC-BC 0,3% ——AC-BC 0,5%

Gambar 8. Perbandingan umur kelelahan terhadap regangan hasil pengujian

Tabel 3. Perbandingan regangan tarik terhadap pengulangan hingga runtuh (cycles)

Pada Gambar 8 menunjukkan hasil bahwa campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min memiliki pengulangan hingga runtuh yang lebih besar dibandingkan

campuran lainnya. Sebelumnya dijelaskan bahwa baik campuran AC-BC 0% Aspha-Min dan AC-BC 0,5% Aspha-Min menghasilkan tegangan yang lebih kecil serta memiliki nilai modulus elastisitas yang lebih kecil, sehingga campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min lebih lentur dibanding campuran lainnya. Karena campuran AC-BC 0,3% Aspha-Min lebih lentur, maka umur kelelahan haruslah lebih lama dibandingkan dengan campuran AC-BC lainnya.

5. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil pengolahan dan analisis data dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

• Campuran beraspal AC-BC kadar Zeolit Aspha-Min 0% memiliki nilai Stabilitas Marshall yang lebih tinggi dibandingkan dengan kedua campuran lainnya, sedangkan Stabilitas Marshall Rendaman yang dinyatakan dalam Indeks Kekuatan Sisa (IKS) yang paling besar didapatkan dari Campuran beraspal AC-BC kadar Zeolit Aspha-Min 0,5% yaitu sebesar 99,75%. Sedangkan IKS untuk Campuran beraspal AC-BC kadar Zeolit Aspha-Min 0,5% tidak memenuhi spesifikasi yaitu sebesar 89,37%.
• 2. Penambahan Zeolit sintesis Aspha-Min dengan kadar 0,3% dapat menurunkan suhu pencampuran dan pemadatan sebesar 20°C. Sehingga suhu pencampuran dan pemadatan menjadi 134/122°C. Sedangkan Penambahan Zeolit sintesis Aspha-Min dengan kadar 0,5% terhadap campuran dapat menurunkan suhu pencampuran dan pemadatan sebesar 10°C saja sehingga suhu pencampuran dan pemadatan dapat diturunkan menjadi 144/132°C.
• 3. Berdasarkan hasil pengujian UMATTA, baik pada suhu 35°C maupun suhu 45°C,Campuran beraspal AC -BC kadar Zeolit Aspha-Min 0,3% memiliki nilai yang paling kecil dibandingkan dengan kedua campuran lainnya.
• 4. Campuran dengan kadar Aspha-Min 0,3% menghasilkan nilai Nf (ketahanan terhadap fatigue) yang paling rendah. Sehingga dapat disimpukan bahwa dalam penelitian ini, dalam hal penurunan suhu pemadatan pencampuran maupun ketahanan terhadap retak lelah (fatigue) campuran optimum didapatkan dalam campuran EAF Slag 30% dengan penambahan aditif Aspha-Min sebesar 0,3%.

6. Saran

Berdasarkan hasil penelitian, diusulkan beberapa saran sebagai berikut:

• Perlu dilakukan pengujian lanjutan untuk campuran beraspal hangat AC-BC dengan proporsi kadar EAF Slag aggregate dengan proporsi yang lebih kecil dari 30%.
• 2. Perlu dilakukan pengujian lanjutan untuk campuran beraspal hangat AC-BC dengan kadar zeolit 0,4% untuk mengetahui nilai optimum campuran
• 3. Perlu dilakukan pengujian lanjutan dengan bahan aditif lainnya seperti Sasobit, Evoterm, Rediset, dll