Perancangan Campuran Beraspal Dengan Metode AI (New)

PERANCANGAN PERKERASAN JALANPOKOK BAHASAN:PERANCANGAN CAMPURAN BERASPAL DENGAN METODE THE ASPHALT INSTITUTE

DAFTAR REFERENSIThe Asphalt Institute (1979), Mix Design Methods for Asphalt Concrete and Other Hot-Mix Types (Manual Series-2)Silvia Sukirman (2003), Beton Aspal Campuran PanasDepartemen Pekerjaan Umum (1987), Petunjuk Pelaksanaan Lapis Aspal Beton (LASTON) untuk Jalan Raya

SUB POKOK BAHASAN PERKULIAHANPendahuluanTujuan perancangan campuran perkerasanTahap-tahap perancangan campuran perkerasanPemilihan dan pencampuran fraksi agregatPerhitungan berat jenis agregatPerancangan campuran beraspal dengan metode Marshall

PENDAHULUANPerkerasan kaku-concrete slab-Portland Cement AssociationPerkerasan lentur-asphaltic concrete (AC) - HMA-Asphalt Institute Mix design methods for asphalt concrete and other hot-mixed types (MS 2), berdasarkan metode Marshall

Perancangan campuran beraspal dgn metode MarshallDiformulasikan pertama kali oleh Bruce Marshall dari Mississipi State Highway Department.Dikembangkan selanjutnya oleh US Corps of Engineers, untuk keperluan Perang Dunia keduaMetode ini dibakukan dalam ASTM D-1559-76 atau AASHTO T-245-90

TAHAP-TAHAP PERANCANGAN CAMPURAN BERASPAL

TUJUH PROPERTI DARI CAMPURAN BERASPAL

TUJUANMendapatkan campuran beraspal yang ekonomis yang mempunyai kecukupan aspal untuk menjamin sifat-sifat:durablestablesufficient voidsworkable

TAHAP-TAHAP PERANCANGAN CAMPURAN BERASPAL

RANCANGAN PROPORSI AGREGATPemilihan dan pencampuran fraksi agregatBerasal dari 3 fraksi agregat berbeda: coarse, fine, fillerPencampuran fraksi-fraksi dengan proporsi tertentu untuk mendapatkan gradasi agregat yang diinginkan.Pedoman teknis: spesifikasi 11 gradasi agregat Bina Marga. Pencampuran fraksi-fraksi harus memenuhi salah satu spesifikasi gradasi agregat Bina Marga.

SPESIFIKASI GRADASI AGREGAT BINA MARGA

Dengan cara analitis (trial and error)

P = aA + bB + cC + .... + nN

P= persen lolos saringan dengan ukuran tertentu dari agregat campuran (dari spesifikasi campuran) atau gradasi tengahA, B, C, ..., N = persen lolos saringan dengan ukuran tertentu dari fraksi agregat A, B, C, ..., Na, b, c, ..., n = proporsi dari fraksi agregat A, B, C, ..., N yang digunakan dalam agregat campuran, dimana:

a + b + c + .. + n = 1RANCANGAN FRAKSI AGREGAT

Contoh: spesifikasi gradasi agregat yang digunakanRANCANGAN FRAKSI AGREGAT DENGAN CARA ANALITIS2 Fg

2 Fg3 Fa2 FaContoh: Fraksi-fraksi agregat yang akan dicampur

RANCANGAN FRAKSI AGREGAT DENGAN CARA ANALITIS

Contoh perhitungan dengan dua fraksi

a + b = 1 dan P = aA + bB

dan

Trial and error:Saringan No. 4, P = 60, A = 16, B = 96 a = 0.45, b = 0.55Saringan No. 8, P = 42.5, A = 3.2, B = 82 a = 0.50, b = 0.50


Contoh dua fraksi: proporsi a dan b yang mungkin


Contoh: gradasi hasil pencampuran 2 fraksi agregat


Contoh perhitungan dengan tiga fraksi

a + b + c = 1 dan P = aA + bB + cC

dengan menggunakan data dari saringan No. 8, maka a = 0.5 (trial and error), dan b + c = 0.5 (*)

Gunakan data saringan No. 200, P = 7, A = 0, B = 9.2, C = 82 7 = 0.50 * 0 + b * 9.2 + c * 82 sehingga 9.2 b + 82 c = 7 (**) Selesaikan (*) dan (**), diperoleh b = 0.47, c = 0.03


Contoh: gradasi agregat hasil pencampuran 3 fraksi


Dengan cara analitisTrial and errorLebih akuratWaktu relatif lama

Dengan cara grafisTidak trial and errorMemerlukan ketelitianWaktu lama

RANCANGAN FRAKSI AGREGAT

Contoh: dua fraksi

RANCANGAN FRAKSI AGREGAT DENGAN CARA GRAFIS% fraksi A% fraksi B

Contoh: dua fraksia = 0.5b = 0.5RANCANGAN FRAKSI AGREGAT DENGAN CARA GRAFIS% fraksi A% fraksi B

Contoh: tiga fraksi

RANCANGAN FRAKSI AGREGAT DENGAN CARA GRAFIS

Contoh: tiga fraksia + b =0.9825c =0.0175RANCANGAN FRAKSI AGREGAT DENGAN CARA GRAFIS% fraksi A&B% fraksi C

Contoh: tiga fraksiCek hasil pencampuran fraksi

RANCANGAN FRAKSI AGREGAT DENGAN CARA GRAFIS0.5 x 0.98250.5 x 0.9825

Pelaksanaan di laboratoriumTrial and error menggunakan file excel


Metode Diagonal (2 fraksi agregat)


Metode Diagonal (3 fraksi agregat)


Kadar aspal awal atau aspal idealPb = 0.035a + 0.045b + Kc +F(bulatkan nilai Pb ke angka 0.5% terdekat)a = persen agregat tertahan saringan No. 8b = persen agregat lolos saringan No. 8 dan tertahan No. 200c = persen agregat lolos saringan No. 200K = 0.15 untuk c = 11% 15%; 0.18 untuk c = 6% 10%; 0.20 untuk c 5%F = 0 2%, berdasarkan nilai absorbsi dari agregat; 0.7%, jika data tidak tersediaPERKIRAAN KADAR ASPAL RENCANA

Jumlah benda uji, minimum 15 buah, terdiri dari 3 benda uji per kadar aspal, biasanya digunakan 5 variasi kadar aspal. Misalkan kadar aspal awal = Pb, maka variasi 5 kadar aspal adalah: (Pb - 1%); (Pb-0.5%); Pb; (Pb+0.5%); (Pb+1%).Contoh: Pb = 4.87% dibulatkan Pb = 5%Maka kadar aspal sampel: 4%, 4.5%, 5%, 5.5%, 6%KADAR ASPAL SAMPEL (BERDASARKAN KADAR ASPAL IDEAL)

Pembuatan benda uji harus dilakukan dengan teliti dan hati-hati karena banyak faktor yang bisa berkontribusi pada kesalahan hasil akhir.Praktikan harus hati-hati karena pembuatan benda uji menggunakan proses pemanasan dengan suhu sampai dengan 150 C. PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL

Penyiapan agregatLakukan analisis saringanPada praktikum: analisis saringan terhadap agregat ukuran max. , , pasir dan fillerApabila agregat sudah dipisahkan per ukuran saringan, maka ambillah agregat per ukuran saringan dengan berat sesuai dengan berat tertahan di masing-masing saringanPencampuran fraksi agregat sesuai spek Target: (1200 berat kadar aspal) g.

PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL

Penyiapan agregat (lanjutan)Agregat dicampur jadi satu di dalam suatu tempatKemudian harus dioven selama 5 jam (105 - 110 C). Tujuan:Agar suhu agregat tidak menurunkan suhu campuranpada saat agregat dicampur dengan aspal PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL

Penentuan rentang suhu pencampuran dan pemadatanSuhu pencampuran =suhu pada saat viskositas 17020 ctsSuhu pemadatan = suhu pada saat viskositas 28030 cts.Suhu ini berbeda untuk jenis aspal yang berbeda.PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL

Penyiapan cetakan benda ujiCetakan benda uji harus dipanaskan di dalam oven sebelum digunakan (93 - 149 C). Tujuan:Agar cetakan tidak menurunkan suhu campuranberaspal ketika campuran tersebut dituang ke dalamcampuran.


Pencampuran agregat dan aspalDibutuhkan: wajanSebelum dicampur dengan agregat, aspal sekitar 28 C di atas suhu pencampuran. Timbang wajanDalam posisi wajan di atas timbangan, tuangkan agregat ke atas wajan. Set timbangan = 1200 + berat wajanPENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL

Pencampuran agregat dan aspal (lanjutan)Buat agregat dalam wajan seperti kepundan, dengan tujuan: untuk memudahkan pengambilan aspal yang dituang, apabila ditemui jumlah aspal yang dituang terlalu banyak.Aduk-aduk campuran beraspal, sehingga agregat terselimuti aspal secara sempurna. PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pencampuran agregat dan aspalSuhu selama pencampuran harus selalu berada di dalam rentang suhu pencampuran. Suhu pencampuran yang berada di luar rentang (terutama melewati batas bawah), akan menyebabkan agregat dan aspal menjadi sulit untuk dicampur.Pencampuran pada kadar aspal kecil akan menyebabkan sulitnya agregat terselimuti aspal


Pemadatan benda ujiAmbil cetakan benda uji dari ovenPasang leher dan alas cetakan pada cetakan benda uji dan letakkan kertas saring di dasar cetakan.Tuang campuran beraspal ke dalam cetakan.PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL

Pemadatan benda uji (lanjutan)Hal-hal yang perlu diperhatikanKertas saring bisa diganti dengan guntingan kertas biasa berbentuk bulatFungsi kertas saring: Untuk menghindarkan campuran menempel pada alas cetakan danuntuk mencegah campuran beraspalhancur pada saat alas cetakan dibukaPENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL

Pemadatan benda uji (lanjutan)Tusuk-tusuk campuran beraspal: 10x di dalam, 15x di tepi.Periksa suhu campuran sebelum pemadatan. Pastikan suhu campuran sudah masuk ke rentang suhu pemadatanTempatkan cetakan + benda uji ke dalam alat pemadat.Sebelum pemadatan benda uji dilakukan, pasang kertas saring di bagian atas benda uji.


Pemadatan benda uji (lanjutan)Padatkan benda uji dengan alat penumbuk seberat 4.356 kg.Pemadatan dilakukan sebanyak 75x per muka (total 150x).Pemadatan dilakukan secara manual. Keuntungan pemadatan secara manual:rentang suhu pemadatan dapat dipertahankan

PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI MARSHALL45.7 cm

Pemadatan benda uji (lanjutan)Keluarkan benda uji dari alat pemadat.Keluarkan benda uji dari cetakan setelah didinginkan (bisa hanya didiamkan selama satu malam atau dengan cara lain)Ukur tinggi benda uji di tiga titik yang berbeda untuk faktor koreksi stabilitas MarshallTinggi benda uji: 63.5 1.27 mm. Diameter benda uji: 10.2 cm.

PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI SAMPEL

Pemadatan benda uji (lanjutan)Hal-hal yang perlu diperhatikan:Pastikan pada saat pemadatan, posisi penumbuk tegak lurus dengan sampel. Posisi penumbuk yang miring bisa dideteksi dari tebal benda uji yang berbeda di tiga titik pengukuran.

PENYIAPAN SAMPEL UNTUK UJI SAMPEL

Penyiapan sampel sebelum uji MarshallPengukuran berat campuran di udara, di dalam air dan dalam kondisi kering permukaan jenuh.Cara pengukuran seperti pengukuranberat jenis agregat kasar.

UJI MARSHALL

Penyiapan sampel sebelum uji MarshallRendam benda uji di dalam air 60 C selama 30 45 menit.Keringkan benda uji dan siapkan benda uji pada alat uji tekan Marshall

UJI MARSHALL

Ilustrasi alat uji tekan Marshall

UJI MARSHALLStabilitasFlow

Pengukuran stabilitas dan flow/kelelehanPastikan alat pengukur bernilai nol sebelum pengujian dilakukan.Nilai stabilitas maksimum = nilai pada saat jarum penunjuk berbalik arah.

UJI MARSHALL

Pengukuran stabilitas dan flow/kelelehan (lanjutan)Nilai flow = nilai jarum penunjuk pada saat stabilitas maksimum.Untuk dapat memastikan bahwa nilai flow adalahpada saat nilai stabilitas mencapai nilai maksimum,maka pada saat pengujian Marshall dibutuhkanminimal 2 orang pengamat.

UJI MARSHALL

Parameter rongga/voids (VIM, VMA, VFA)Parameter mekanistik (stabilitas, flow, MQ)PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALL

Tabel perhitungan parameter Marshall

PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALL

Perhitungan berat jenis agregat (per jenis agregat)Berat jenis bulk (bulk specific gravity, Gsb) yaitu perbandingan antara berat agregat dalam kondisi kering oven dan volume keseluruhan agregat, termasuk volume pori agregat yang dapat diisi oleh air (Vs + Vpp)Berat jenis semu (apparent specific gravity,Gsa) yaitu perbandingan antara berat agregat dalam kondisi kering oven dan volume keseluruhan agregat, tanpa volume pori agregat yang dapat diisi oleh air (Vs)Berat jenis efektif (effective specific gravity, Gse) yaitu perbandingan antara berat agregat dalam kondisi kering oven dan volume keseluruhan agregat, tanpa volume pori agregat yang dapat diisi oleh aspal (Vs + Vpp - Vap)


Perhitungan berat jenis agregat

PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALLVs = volume bagian solidVpp = volume rongga yang dapat diresapi airVap = volume rongga yang dapat diresapi aspal

Analisis kepadatan dan rongga agregat (sblm pemadatan)Berat jenis bulk agregat campuran (Gsb)Pi = proporsi fraksi agregat Gsbi = berat jenis bulk fraksi agregat


Analisis kepadatan dan rongga agregat (sblm pemadatan)

Berat jenis efektif dari campuran agregat (Gse) Gmm = Berat jenis maksimum dari campuran beraspal yang belum dipadatkan (AASHTO T-209-90)Pb = proporsi aspal; Gb = berat jenis aspalPERHITUNGAN PARAMETER MARSHALL

Analisis kepadatan dan rongga campuranBerat jenis bulk dari campuran beraspal yang telah dipadatkan (Gmb)

PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALLWm = berat kering di udaraWmssd = berat kering permukaan jenuh (SSD)Wmw = berat di dalam air

Analisis kepadatan dan ronggaKadar aspal yang terabsorbsi

Kadar aspal efektif dari campuran beraspal

PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALLGsb = berat jenis bulkGse = berat jenis efektif dari campuran agregatGb = berat jenis aspalPb = proporsi aspalPs = persen agregat di dalam campuran beraspal

Penentuan VMA, VIM dan VFA


Illustasi VMA, VIM dan VFA


Volume pori dalam agregat campuran (VMA). VMA adalah banyaknya rongga udara atau pori di antara agregat di dalam campuran beraspal yang telah dipadatkan.

VMA =

PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALLGsb = berat jenis bulk Gmb = berat jenis bulk dari campuran yang telah dipadatkanPs = persen agregat dalam campuran beraspal

Volume pori di dalam campuran beraspal (VIM). VIM adalah banyaknya rongga udara atau pori di antara butiran agregat yang diselimuti aspal.

VIM =

PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALLGmm = berat jenis maksimum dari campuran beraspal yang dipadatkan (sebelum proses pemadatan)Gmb = berat jenis bulk dari campuran yang telah dipadatkan (setelah proses pemadatan)

Volume pori yang terisi aspal (VFA). VFA adalah banyaknya rongga udara atau pori di antara butiran agregat yang terisi oleh aspal. Jadi VFA merupakan bagian dari VMA, tetapi tidak termasuk pori di dalam agregat yang terisi aspal.

VFA =


Tabel perhitungan parameter Marshall


Penjelasan tabel perhitungan MarshallKolom B : kadar aspal yang merupakan persen berat terhadap berat campuranKolom C : Gmm, diperoleh dari hasil pengujian AASHTO T-209-90 Kolom D : penentuan Gse, dimana

kolom D =


Penjelasan tabel perhitungan MarshallKolom E : pengukuran berat benda uji di udaraKolom F : pengukuran berat benda uji di dalam airKolom G : pengukuran berat benda uji dalam kondisi kering permukaanKolom H : perhitungan volume benda uji,

kolom H = kolom G kolom F


Penjelasan tabel perhitungan MarshallKolom I : perhitungan berat jenis bulk campuran Gmb,

kolom I =

Kolom J : perhitungan VMA,

kolom J = =PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALL

Penjelasan tabel perhitungan MarshallKolom K : perhitungan VIM,

kolom K = =

Kolom L : perhitungan VFA,

kolom L = =PERHITUNGAN PARAMETER MARSHALL

Penjelasan tabel perhitungan MarshallKolom M : pembacaan jarum penunjuk pada alat pengukur stabilitas pada alat uji MarshallKolom N : kolom N = kolom M * konstanta kalibrasi alat (disini sebagai contoh diambil konstanta kalibrasi alat = 1.3)Kolom O : kolom O = kolom N * faktor koreksi volume/tinggi benda ujiKolom P : pembacaan jarum penunjuk pada alat pengukur kelelehan pada alat uji Marshall dikalikan 0.01 mmPERHITUNGAN PARAMETER MARSHALL

Penjelasan tabel perhitungan MarshallFaktor koreksi volumePERHITUNGAN PARAMETER MARSHALL

Contoh pengisian tabel perhitungan parameter MarshallPERHITUNGAN PARAMETER MARSHALLVMA1VMA2VMA3VMA4VIM1VIM2VIM3VIM4VFA1VFA2VFA3VFA4Sta1Sta2Sta3Sta4Flow1Flow2Flow3Flow4MQ1MQ2MQ3MQ4FlowMQ

Grafik parameter Marshall vs kadar aspal (tipikal)

Kurva digambar dengan trendline, atau secara manualHUBUNGAN PARAMETER MARSHALL vs KADAR ASPAL

Spesifikasi campuran beraspal (Depkimpraswil, 2002)HUBUNGAN PARAMETER MARSHALL vs KADAR ASPAL

Grafik parameter Marshall vs kadar aspal (contoh)

HUBUNGAN PARAMETER MARSHALL vs KADAR ASPAL

PENENTUAN KADAR ASPAL OPTIMUM (KAO)

Jika hasil yang diperoleh telah memuaskan, maka proporsi agregat (a, b dan c) dan juga kadar aspal yang terpilih (KAO), merupakan rumus campuran beraspal hasil perancangan di laboratorium, yang dikenal dengan nama rumus rancangan campuran atau design mix formula (DMF), dimana DMF ini terdiri dari: ukuran nominal dari agregat, sumber-sumber agregat, proporsi setiap fraksi agregat, gradasi agregat, campuran yang memenuhi gradasi yang disyaratkan, kadar aspal yang direkomendasikan, dan suhu pencampuran. DESIGN MIX FORMULA (DMF)

END OF PRESENTATION

Thank you for your attention.

Documents

Perancangan Campuran Beraspal Dengan Metode AI (New)