Split Mastic Asphalt (SMA)

"Beberapa Perolehan Pengalaman Lapangan Pada HLRIP"

 

 

 

 

 

 

P.S.Ravindra

 

 

PENDAHULUAN

 

    1. Umum

 

Permintaan perubahan transportasi jalan raya, khususnya perkerasan jalan di Indonesia pada akhir-akhir ini menutut pengembangan baru atas keawetan; ketahanan terhadap rutting, pada lapisan tipis permukaan dari AC konvensional dan HRS.

Split Mastic Asphalt (SMA) saat ini digunakan sebagai lapisan permukaan pada paket AB1/Heavy Loaded Road Improvement Project. Material yang digunakan adalah agregat degan ukuran nominal 11mm.

SMA khusus dibuat degan agregat ukuran nominal 11mm, namun dalam beberapa hal digunakan ukuran agregat 5mm, 8mm dan 16mm. Bahan pengisi (filler) berkisar 8-13 % dari berat total. Fraksi agregat halus (FA) berkisar 12- 17 %. Sebagai penginkat aspal penetrasi 60-70 dan penambahan serat selulosa untuk menginkatkan kestabilan dan mencegah pengurangan aspal yang disyaratkan digunakan. Keterangan tentang SMA di Indonesia dibandingkan degan beberapa type SMA lainnya dari Jerman dan Australia dapat dilihat pada gambar (1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1. Bermacam campuran SMA..

Sumbar : (CSR Readymix NSW Australia & German Asphalt Pavement Association)

 

 

 

 

 

 

 

 

Keadaan saling mengunci degan antar ranka batuan harus mampu membantu seluruh mastic sedangkan mempertahankan setiap kontak agregat kasar. Terlalu banyak mastic akan membagikan agregat kasar, dan mengakibatkan lapisan perkersan terbuka terhadap deformasi. Terlalu kekurangan mastic akan menybabkan kenaikan rongga udara sehingga mempercepat penuaan dan kerusakan dari air. Gambar 2 membandingkan berbagai campuran aspal dengan SMA..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 2. Sifat - sifat mekanis dan karakteristik keawatan dari berberapa campuran aspal.

Sumbar : ( Bituminous Mixers for Road Construction - Robert N. Hunter)

 

 

1.2 Heavy Loaded Road Improvement Project (HLRIP)

 

Heavy Loaded Road Improvement Project (HLRIP) di Sumatra Selatan terdiri 51 km perkerjaan lapisan SMA pada paket AB-1 (Kertapati - prabumulih) dan 25 km pada paket Ab -2 (Prabumulih - Muara Enim). Pada saat penulisan makalah ini, 46 km lapisan SMA pada paket AB1 dan kira - kira 10 km pada paket AB-2 telah selesai dikerjakan. Sebagian dari permukaan konstruksi tidak merata, khususnya pada sambungan dan munculnya sejumlah lubang (pothole) selama musim air dan lalu lintas. Secara keseluruhan performance permukaan lapisan SMA cukup memuaskan. Kedalaman tekstur permukaan SMA pada paket AB-1 rata-rata 0.5 mm dan paket AB-2 sekitar 0.8 mm. Untuk pemadatan intermediate pada paket AB-2 tidak menggunakan Phneumatic Tyred Roller (PTR) sedangkan paket AB-1 menggunakan PTR.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KOMPONEN SMA

 

2.1 Agregat

 

Agregat yang kualitas tinngi, dari batu pecah dan disaring. Biasanya persyaratan minimum , yang memenuhi spesifikasi Bina Marga, untuk agregat pada lapis permukaan, diharapkan memiliki dua bidang pecah sebanyak 50% dari agrgat yang tertahan pada saringan 4,75 mm. Pengamatan secara teliti pada bagian permukaan yang rusak, diperlukan bila menggunaan endapan kerikil aluvial (alluvial gravel) sebagai bahan agregat kasar. Agregat yang memperlihatkan sifat hydrofilik akan mengelupas lebih awal karena air dan lalu lintas. Endapan aluvial yang diproduksi untuk agregat kasar mempunyai nilai abrasi 22,4%.

 

2.2 Fraksi halus dan filler

 

Hanya batu pecah halus yang digunakan. SMA biasanya mengandung bagian terbesar dari pecahan halus ( 12 - 17 %) yang lolos saringan No. 8. Ini menunjukkan bahwa penggunaan batu pecah adalah mutlak diperlukan sebagai tempat pelekattan dari fraksi halus yang besar sumbangannya untuk kestabilan SMA secara keseluruhan. Umumnya diperlukan tambahan bahan pengisi (filler). Lime stone (batu kapur) banyak dipakai sebagai bahan pengisi. Paket AB-1 dan AB -2 menggunakan fly ash sebagai bahan pengisi.

 

2.3 Serat

 

Serat yangdigunakan pendak dan sangat halus, karenanya menghasilkan daerah yang khusus sekali. Kadangkala mereka disebut "microfibers" atau " fibrous fillers".

Serat mempunyai dua efek utama:

Bermacam test dilaksanakan untuk mempertunjukkan keuntungan dari modifikasi serat. Gambar 3 menunjukkan kenaikan temperatur titik lembek yang dicapai karena penmbahan serat. Ini menunjukan daya menstabilkan dari serat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 3. Peningkatkan titik lembek dan banyaknya serat.

Sumbar: (Buletin PT Olah Bumi Mandiri)

 

 

Hasil keseluruhan dari penyatuan serat-serat dapat diringkas sebagai berikut:

 

2.4 Tack Coat

 

 

Tack Coat terbuat dari campuran aspal dengan 25 pph minyak tanah dan digunakan dengan temperatur penyemprotan 110 0 C . Volume pelaksanaan antara 1,1 l/m2 - 1,55 l/m2 tergantung kondisi permukaan ATB/ ATBL.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KINERJA LAPANGAN

 

 

3.1 Produksi dan Kontrol kualitas

Percampuran aspal panas konvensional tipe batch plant digunakan untuk memproduksi SMA pada paket AB-1. Agregat yang sudah ditentukan dalam rencangan campuran akhir dimasukkan kedalam "feed hopper" dan sesuai degan feeder yang tersedia. Tiap feeder dibuat untuk menerima campuran akhir. Tingginya kebutuhan panambahan kadar bahan pengisi pada rancangan campuran SMA (>7%) sepantasnya memerlukan gudang tersendiri untuk fly ash. Pemuatan secara manual ke belt feedr untuk mengisi screw conveyor.

Selama musim hujan, fly ash cenderung menggumpul dan memerlukan bantuan tangan sepanjang belt feeder supaya menjaga aliran filler pada screw feeder. Screw feeder sering diketuk secara manual untuk menjaga kelangsungan aliran material.

Phase adukan kering diperpanjang 5 detik sesudah penambahan serat terakhir kedalam pugmill. Waktu untuk memasukan serat secara manual dikontrol dengan lampu menyala sebagai tanda saatnya petugas untuk memasukkan serat kedalam pugmill.

Phase adukan basah minimum 20 detik atau sampai agregat cukup terlapisi dan telah dicapai campuran yang marata/homogen. Tidak ada indikasi pelelahan aspal yang tercatat atau termati selama produksi SMA pada paket AB -1.

Kuality kontrol untuk produksi SMA diperoleh dengan memonitor setiap hari distribusi ukuran batuan pada hot-bin, Marshall propertis dan test ekstraksi.

Bentuk grafik proses kontrol untuk memonitor kadar aspal dapat dilihat pada Gambar 4 terlampir.

 

 

 

3.2 Percobaan pemadatan

Dibawah ini hasil dari percobaan pemadatan yang dilaksanakan di proyek. Susunan pemadatan dan kepadatan lapangan yang diperoleh seperti berikut.

 

Panjang Hamparan : 152 m

Tebal loose : 5,4 cm

      1. 54 m = 20 Tonnes à 8 passes
      2. 54 m = 20 Tonnes à 9 passes
      3. 54 m = 20 Tonnes à 10 passes

Perlu dicatat bahwa sangat kecil kepadatan sebenarnya yang terjadi selama pemadatan. Dan penambahan jumlah lintasan tidak memberikan efek yang besar pada kepadatan yang diamati.

Ini disebabkan sifat saling mengunci dari distribusi ukuran batuan dari SMA. Jenis serat yang digunakan dalam percobaan adalah selulosa CF- 31500.

 

54 m 54m 54m

Sta. 43+350 L Sta. 43+450 L Sta.43+475 L

 

Gambar 5. Percobaan Pemadatang Paket AB -2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4. Process Control Chart for variable data.

 

Location : Sta 43+350 to 43+525

Date : 31th, October 1994

Length : 162 m

Area

Break Down Intermediate

Tandem Roller Tandem Roller

Finishing

Tandem Roller

Passes

Temp(C)

Passes

Temp(C)

Passes

Temp (C)

1

4

140

2

90

2

60

2

5

140

2

90

2

60

3

6

140

2

90

2

60

 

Compaction Results

Passes

Thickness Loose (cm)

Result (cm)

Field Density (%)

Varies 1

Varies 2

Varies 3

5.4

5.4

55.4

4.1

4.2

4.3

97.5

95.4

96.4

 

Tabel (2) : Percobaan pemedatan permukaan SMA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Stabilitas campuran

Berikut hasil 3 percobaan yang berbeda.

 

Sieve Size

Trial No. 1

Trial No.2

Trial No. 3

12.7

11.2

8

5

2

0.71

0.09

100

98.68

70.08

43.83

23.35

17.69

10.15

 

96.7

94.39

60.47

34.36

16.74

11.27

4.94

100

99.03

72.15

42.06

21.12

15.01

8.46

 

(Kg)

Stability

Average on 3

Specimens

755

595

827

Bitumen content

By mix

6.7

7.49

6.74

 

Tabel (3) : Test Ekstraksi dan Stabilitas Marshall

Sumber : (AB -2, percobaan SMA I,II,III)

 

Hasil diatas menunjukan hubungan antara kestabilan campuran dan ratio agrgat halus pada SMA. Kestabilan campuran akan maksimum bila kontak batuan secara optimum telah dicapai. Pada percobaan No. 2, kestabilan turun karena banyak batuan yang oversize.

 

 

 

 

Gbr. 6 menunjukkan variasi dari kestabilan dengan ratio agregat kasar dan halus. Nampak untuk memiliki kestabilan maksimum sekitar nilai ratio ini, diperlukan konstant parameter lain. Sisi lain dari nilai optimum ini ( 3.2 untuk hasil yang dibiarkan) maka kestabilan mulai turun.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar. 6. Stabilitas vs ratio agrgat kasar dan agregat halus

Sumber : (AB-1 data kualiti kontrol dari STA 7+750 sampai 13+130)

 

 

 

 

 

3.4 Kedalaman tekstur dan ketahanan rutting

 

Kelicinan (skid resistance) di jalan raya diperoleh dengan gabungan dari kekasaran permukaan (macro texture) dan texture batuan (micro texture). Pada kecepatan tinggi (>50 km/jam) makro teksture menjadi lebih penting dengan adanya pengaliran air secara horzontal. Mikro teksture dari agregat tergantung karakteristic petrographic dan diukur dengan nilai PSV (polished stone friction value). Test ini mirip dengan British Pendulum Test. Terdapat korelasi antara makro trekstur, kedalaman teksture dan kelincinan. Tabel 7 dan 8 menunjukan kedalaman teksture rata-rata dan kelincinan yang diukur dengan British Pendulum Test. Tidak terbukti adanya rutting pada lapisan aus SMA akibat beban lalu -lintas setelah 9 (sebilan) bulan pengoperasian pada paket AB-1. Pada tahap awal penghamparan SMA diamati sesuai Straight Edge Tolerances pada lapisan aus. Hal ini dihubungkan dengan pelaksanaan yang kurang bagus daripada beban lalu -lintas. Kemudian toleransi diperbaiki dengan prosedur kualiti kontrol yang efektif. Anka pengukuran wheel traking dilihat pada tabel 9a dan 9b.

Setelah diamati, nilai kelicinan ( skid resistance) sesudah pelaksanaan lebih rendah daripada sesudah beberapa bulan masa pelayanan. Ini disebabkan adanya film dari lapisan mastik pada permukaan SMA. Sejumlah kecelakaan diamati selama 9 (sebilan) masa pelayanan lapisan aus SMA namun tidak terdapat yang disebabkan kelincinan pada bagian paket AB-1.

 

Tables to be added

 

3.5 Kepekaan air dan ketembusan

Sesudah hujan turun cukup lama pada bulan January dan Februaryn 1995 lalu sejumlah lubang (pot holes) muncul pada permukaan lapisan aus SMA pada paket AB-1. Pada awal proses ini termati adanya aspal lunak nampak pada permukaan SMA. Sekali aspal lepas dari lapisan atas permukaan SMA, material melonggar kohesifnya dan tensile cracks terbuka pada bawah lapisan. Ini behubungan dengan pengelupasan aspal dari agregat karena air dan lalu lintas. Agregat bersifat hidrofilik seperti granite quartz dan feldspar memudahkan proses ini. Sesudah hujan turun cukup lama pada bulan January dan Februari 1995 (Gbr 11) nampak air keluar dari lapisan aus SMA karena tekanan roda kendaraan.

 

 

Test daya peresapan setempat telah dilakukan dan hasilnya telah dihitung.

Location Package AB1

Insitu Permeability 1.23 x 10 -6 m/s

 

 

Sunggupan sejumlah test telah diperlukan untuk menetapkan gambaran umum akan daya serap setempat, hasil yang diperoleh tidak cukup sebanding dengan pengukuran daya serap setempat kadar aspal AC. Gbr 10 menunjukan nilai lebih rendah yang diperkirakan karena tingginya propentase agregat kasar pada SMA dibanding pada AC.

 

 

 

 

 

 

 

 

GBR. 10 Daya serap AC vs prosentase rongga

(Hindle 1976, modified).

Sumber : (Subsurface Drainage of Road Structure ARRB, 1987)

 

 

Jika podasi atas jalan lebih kedap air daripada SMA maka rongga yang ada pada lapisan aus dan interface dari ATB/SMA akan jenuh air.

Beberapa lokasi dari interface ATB/SMA sudah diperiksa dan diamati adanya lapisan batu yang tidak padat di bawah lapisan SMA. Ini karena rendahnya sifat saling mengunci dari agregat kasar.

 

Hukum Darcy memperlihatkan, volume penitrasi air pada 1 (satu) meter panjang dari 3,7 merter lebar SMA karena lalu lintas dan hujan sekitar 4,65 ml/dt untuk daya serap air.

Sejumlah test kepekatan terhadap air dan test pengelupasan aspal baru dilakukan untuk memeriksa dan mengetahui kelakuan dari tipe agregat yang berbeda dan aspal dari endapan aluvial.

 

Dari pengamatan diketahui bahwa granit dan beberapa batuan pasir sangat peka terhadap air serta lapisan film aspal mudah mengelupas karena gaya mekanis.

 

Telah diamati bahwa retain Mashall Stability untuk campuran Hasil test sebagai berikut:

 

 

Mix Proportions

Hot Bin

Filler

Cellulose fibre

Asphalt Content

A

B

C

D

7

41

36

6

0.3%

6.92

 

 

 

Average Marshall Stability on 6 samples

971 Kg

Air Void

4.4

24 Hrs immersion at 60 0 C

819

4.3

48 Hrs immersion at 60 0 C

809

4.4

72 Hrs immersion at 60 0 C

682

4.4

 

 

 

 

 

KESIMPULAN

 

 

    1. Setelah 9 (sembilan) bulan dibebani lalu-lintas berat, SMA pada HLRIP paket AB-1 masih baik.
    2. Pengamatan di Sumatra Selatan, SMA hampir tidak memperlihatkan rutting atau ravelling akibat lalu lintas berat atau tingginya temperatur permukaan (50 0 C).
    3. Teksture permukaan dan kekesatan yang tinggi adalah hal yang penting pada permukaan lapisan aus. Kami yakin dengan ciri ini lapisan aus akan lebih tahan lama.
    4. Toleransi pada pelaksanaan, kerataan permukaan akan mudah diperbaiki dengan prinsip manajemen kualitas dan kontrol campuran kerja dapat dicapai dengan monitoring terbuka selama proses.
    5. Bila agregat dengan sifat hidrofilik digunakan untuk SMA penambahan cationic adhesion agent atau hydrated lime harus dipertimbangkan. Percobaan lapangan diperlukan untuk menetapkan prosentase yang tepat.