PEMANFAATAN SURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN TWEEN 100 , 200 , 300 & 400 PADA PEMBUATAN ASPAL EMULSI

SKRIPSI

LISIK WAHYUNI 100822047

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

PEMANFAATAN SURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN TWEEN 100 , 200 , 300 & 400 PADA PEMBUATAN ASPAL EMULSI

SKRIPSIDiajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

Lisik Wahyuni 100822047

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

PERSETUJUAN

Judul

Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas

: PEMANFAATAN SURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN TWEEN 100 , 200 , 300 & 400 PADA PEMBUATAN ASPAL EMULSI : SKRIPSI : LISIK WAHYUNI : 100822047 : SARJANA (S1) KIMIA : KIMIA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Disetujui di, Medan, Desember 2011

Komisi Pembimbing Pembimbing 2

: Pembimbing 1

Prof. Dr. Thamrin, M.Sc NIP. 19600704198031003

Prof.Basuki Wirjosentono , MS,Ph.D NIP. 195204181980021001

Diketahui/Disetujui oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr. Rumondang Bulan Nst, MS NIP. 195408301985032001

PERNYATAAN

PEMANFAATAN SURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN TWEEN 100 , 200 300 & 400 PADA PEMBUATAN ASPAL EMULSI

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan-ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan,

Desember 2011

LISIK WAHYUNI 100822047

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanirrahim Puji Syukur yang tak terhingga penulis ucapkan dengan segala kerendahan hati dan diri kepada Allah SWT, Sang Khaliq yang senantiasa mencurahkan segala nikmat Iman, Islam dan Ihsan, serta Shalawat dan salam kepada Nabi Allah sebagai patron insan terbaik ; Rasulullah Muhammad sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian hingga selesainya penulisan skripsi ini dengan sebaik mungkin. Skripsi ini berjudul PEMANFAATAN SURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN TWEEN 100 , 200 , 300 & 400 PADA PEMBUATAN ASPAL EMULSI. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universias Sumatera Utara Medan. Keberhasilan dari penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung dan telah memberikan dukungan baik secara moril maupun materil. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga kepada : 1. Orangtua penulis, buat Ayahanda Ikhwan ,Ba dan Ibunda Hidayati , Ba yang selalu sabar dan mendoakan, memberi perhatian, dan menjadikan inspirasi di setiap langkah hidup kami. Kepada (alm) Kakek, Nenek yang selalu mendoakan dan memotivasi penulis. Kepada kakak saya tersayang Juwita Indah , abang saya tersayang Jadid Taqwa dan adik saya tersayang Lukman Hakim, yang selalu memotivasi dan menginspirasi disetiap langkah hidup kami. 2. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono , MS,Ph.D selaku dosen pembimbing I dan Bapak Prof.Dr.Thamrin ,M.Sc selaku dosen pembimbing II yang telah dengan sabar meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya serta memberikan masukan, saran, dan petunjuk kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini. 3. Ibu DR.Rumondang Bulan,MS selaku dosen wali yang telah banyak memberikan bimbingan kepada penulis selama mengikuti kegiatan akademik. 4. Bapak dan Ibu staf pengajar Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan Kimia yang telah membantu penulis selama mengikuti perkuliahan. 5. Ibu DR.Rumondang Bulan Nasution,MS dan Bapak Drs.Albert Pasaribu,M.Sc selaku ketua dan sekertaris Departemen Kimia yang telah mensyahkan skripsi ini. 6. Seluruh staf Kimia Fisika dan Kimia Polimer FMIPA USU : Bang Edi, Kak Diza dan juga teman-teman asisten laboratorium Kimia Fisika dan Kimia Polimer FMIPA USU: bang Misbah, kak Rina, kak Rahma, kak Mega, bang

Ismail, bang Adi, kak Nia, kak Ami, kak Reni, Rafika, Aristhy, Destia, Enka, Firman,Wimpy, Rinna dan Rudnin. 7. Sahabat terbaik yang selalu mengerti, membantu, dan berbagi dalam suka dan duka, Hairul Bariah dan Mariana Tambuse. 8. Teman terbaik Rizki Putri Juliani yang selalu memberi semangat dan dukungan serta banyak mengajarkan penulis arti kehidupan sesungguhnya. 9. Teman-teman stambuk 2007 yang telah berbagi banyak ilmu yang bermanfaat. 10. Rekan-rekan di HmI Komisariat FMIPA USU yang telah mengajarkan penulis arti persaudaraan. Yakin Usaha Sampai. 11. Semua saudara dan teman-teman yang selalu mendoakan yang terbaik kepada penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah dengan sabar mendengarkan segala keluh kesah dan memberikan masukannya kepada penulis.

Hanya Allah yang dapat membalas segala kebaikan yang telah kalian berikan kepada penulis. Penulis berharap Allah memberikan Berkah-Nya berlipat ganda kepada kalian, amin ya Rabbalalamin.

Medan, Desember 2011 Penulis

Lisik Wahyuni

ABSTRAK

. Dalam studi ini, 13 surfaktan non-ionik dipilih, mereka telah digunakan dalam berbagai HLB 4-17,6.Aspal emulsi dengan individu dan beberapa campuran surfaktan dilakukan. Stabilitas emulsiditentukan melalui tiga sarana fisik, waktu batch menetap, analisis ukuran partikel dan karakterisasi rheologi. Parastabilitas optimal w / o emulsi diperoleh pada kisaran 4-6 HLB dengan air 30% (fase terdispersi). Tapistabilitas maksimum o / w emulsi dipamerkan di kisaran 10-13 HLB, dengan aspal 70% (fase terdispersi). Limacampuran surfaktan (1:1 rasio molar) dengan kisaran 11,2-11,7 HLB disusun. Hasil mengungkapkan bahwa, yangcampuran dengan kisaran sempit HLB meningkatkan stabilitas emulsi aspal dan mereka dipamerkan perjalanan

panjangstabilitas (95-155 hari). Efek angka karbon dalam rantai hidrokarbon panjang dari surfaktan padastabilitas emulsi diklasifikasikan untuk Tween 81, G1089 dan Tween 85 dengan kisaran sempit HLB (10-11). Datamembersihkan itu; peningkatan jumlah karbon dalam rantai panjang surfaktan meningkatkan stabilitas aspalemulsi. Parameter rheologi menunjukkan bahwa, peningkatan jumlah karbon dalam rantai panjang alkil bertindakuntuk meningkatkan viskositas dan stabilitas emulsi aspal yang halangan tingkat koalesensi. Dengan analisisdata yang diperoleh, telah didirikan itu, tidak ada perbedaan antara stabilitas emulsi aspal terkaituntuk HLB dari surfaktan (emulsifier), yang ditentukan dari tes bets menetap dan ukuran partikel.

THE USE OF SURFACTANS USED AS TWEEN 100 200 300 & 400 IN THE MANUFACTURE OF ASPHALT EMULSIONS

ABSTRACT In this study , 13 non ionic surfactans were selected, they have been used in wide range of HLB from 4 to 17,6.asphalt emulsions with individual and some mixtures of surfactas were done .the stability of emulions was determined via three physical means ,batch settling time ,particle size analysis and reological characterization .the optimum stability of w/o emulsions was obtained at HLB range 4-6 with 30% water (dispersed phase) .but the maximum stability of w/o emulsions was exhibited at HLB range 10-13 with 70% asphalt (dispersed phase ) .five mixtures of surfactans (1:1 molar ratio)with HLB range 11,2 -11,7 were formulated.the result reveal that ,the mixtures with barrow range of HLB range enhance the stability of asphalt emulsion and they exhibited long coerse of stability (95-155 days).the effect of carbon numbers in the hydrocarbon chain length of the surfactant on the stability of emulsions was classified for tween 81 ,G1089 and tween 85 with narrow HLB range (10-11).the data clear that ,the increase of the carbon number in the chain length of surfactast enchaces the stability of asphalt emulsions.the reologichal parameters shows that ,the increase of the carbon numbers in the alkyl chain length aqcts to increase the viscosity and the stability of asphalt emulsions which hindrance the coalescence rate.by analysis of the data obtained ,it has been founded that ,there is no discrepancy between the stability of asphalt emulsion related to HLB of the surfactants (emulsifiers),which was determined from the batch settling test and the particle size analysis.

DAFTAR ISI

Halaman Judul ........................................................................................................................... i Persetujuan ................................................................................................................. ii Pernyataan ................................................................................................................ iii Penghargaan ............................................................................................................. iv Abstrak ..................................................................................................................... vi Abstract ................................................................................................................... vii Daftar isi................................................................................................................. viii Daftar tabel................................................................................................................. x Daftar gambar .......................................................................................................... xi BAB I. PENDAHULUAN 1.1. LatarBelakang .............................................................................................. 1 1.2. Permasalahan ............................................................................................... 3 1.3. Pembatasan Masalah .................................................................................... 4 1.4. Tujuan Penelitian ....................................................................................... 4 1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................................... 4 1.6. Metodologi Penelitian .................................................................................. 5 1.7. Lokasi Penelitian .......................................................................................... 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Aspal ............................................................................................................. 6 2.1.1. Jenis-jenis Aspal .................................................................................... 8 2.1.2. Sifat Kimiawi Aspal ............................................................................. 10 2.1.3. Aspal Polimer........................................................................................ 12 2.2. Polistirena ................................................................................................... 12 2.3. Agregat ....................................................................................................... 14 2.3.1. Penggunaan Pasir Sebagai Bahan Agregat .......................................... 15 2.4. Inisiator Radikal Bebas ............................................................................. 16

2.4.1. Penggunaan Dikumil Peroksida (DCP) Sebagai Inisiator ................... 17 2.4.2. Degradasi Polistirena Dengan Inisiator Dikumil Peroksida ................ 18 2.5. Divinil Benzena (DVB) ............................................................................. 19 2.6. Karakterisasi Modifikasi Aspal Polimer .................................................... 19 2.6.1. Uji Penyerapan Air (Water Absorption Test) ........................................20 2.6.2. Uji Kuat Tekan (Compressive Strength Test) ........................................20 BAB III. BAHAN DAN METODE PENELITIAN 3.1. Bahan .......................................................................................................... 22 3.2. Alat .............................................................................................................. 22 3.3. Prosedur Penelitian ..................................................................................... 23 3.3.1. Preparasi Agregat dan Bahan Polimer .................................................. 23 3.3.1.1. Preparasi Agregat .............................................................................23 3.3.1.2. Preparasi Bahan Polimer ..................................................................23 3.3.2. Proses Pembuatan Aspal Polimer ......................................................... 23 3.4. Karakterisasi Aspal Polimer ....................................................................... 24 3.4.1. Proses Pengujian Penyerapan Air (Water Absorption Test) ................. 24 3.4.2. Proses Pengujian Kuat Tekan (Compressive Strength Test) ................ 25 3.5. Skema Pengambilan Data ........................................................................... 26 3.5.1. Skema Pembuatan Aspal Polimer ......................................................... 26 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil ........................................................................................................... 27 4.1.1. Karakteristik Sampel dan Pengujian Sifat Mekanik Aspal Polimer .... 27 4.1.2. Daya Serap Air (Water Absorption Test) ............................................. 29 4.2. Pembahasan................................................................................................. 30 4.2.1. Analisa Uji Mekanik Aspal Polimer ............................ 30 4.2.2. Analisa Daya Serap Air ....................................................................... 31

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 33 5.2. Saran ........................................................................................................... 33 Daftar pustaka .......................................................................................................... 34

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1. Data Jenis Pengujian dan Persyaratan Aspal Grade 60/70 ..................... 10 Tabel 2.2. Sifat-Sifat Fisik Polistirena .................................................................... 13 Tabel 3.1. Bahan-Bahan Penelitian .......................................................................... 22 Tabel 3.2. Alat-Alat Penelitian ............................................................................... 22 Tabel 4.1. Uji Kuat Tekan Aspal Polimer (Compressive Strenght Test) ................. 28 Tabel 4.2. Daya Serap Air dari Sampel Aspal Polimer ...........................................29

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Kepekaan Aspal Terhadap Temperatur............................................ 7 Gambar 2.2. Struktur Aspal .................................................................................. 8 Gambar 2.3. Struktur Stirena dan Polistirena ....................................................... 13 Gambar 2.4. Struktur Dikumil Peroksida ............................................................. 17 Gambar 2.5. Reaksi Degradasi Polistirena dengan Dikumil Peroksida ................18 Gambar 2.6. Struktur Divenil Benzena .................................................................19 Gambar 2.7. Kuat Tekan ...................................................................................... 20 Gambar 4.1. Grafik Uji Tegangan Kuat Tekan Campuran Polistirena dengan Aspal ................................................................................................ 30 Gambar 4.2. Grafik Uji Regangan Campuran Polistirena dengan Aspal .............31 Gambar 4.3. Grafik Daya Serap Air dari Sampel Aspal Polimer ......................... 31

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 ketahanan aspal yang tahan lama dan berkualitas. 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). Sistem HLB untuk memilih yang cocok pengemulsi untuk menstabilkan emulsi telah digunakansejak sekitar lima dekade. Ini dikembangkan awalnya dari pengamatan oleh Griffin [1-3], bahwa efisiensicampuran dari hidrofilik dan lipofilik surfaktan nonionik sebagai maksimum ketikacampuran mengandung persentase berat yang sama hidrofilik materi. Disimpulkan bahwa, HLBnilai adalah fungsi persentase berat hidrofilik bagian dari molekul non-ioniksurfaktan [4] untuk menentukan HLB dari pengemulsi atau campuran emulsi. Namun, mereka semua menderita kelemahan bahwa emulsifies diperiksa dalam isolasi dari yang khusus [5] menyoroti kesulitankesulitan dalam mengevaluasi HLB bermakna ketika dia menunjukkan, bahwa konsep ini tergantung pada keseimbangan pengemulsi pada antarmuka minyak-air, dan HLB juga akan tergantung pada sifat dari fase minyak dan pada aditif dalam air dan minyak fase. Salah satu cara yang digunakan untuk mengkarakterisasi pengemulsi efisiensi campuran adalah untuk menentukan laju pemisahan fase terdispersi dari emulsi disimpan dalam wadah tertutup kaca [6]. Para emulsi aspal sangat penting untuk lebar berbagai aplikasi industri dan pertanian konstruksi jalan. Beberapa peneliti

[7-16] telah melaporkan bahwa stabilitas emulsi adalah berkorelasi untuk campuran biner dari surfaktan, reologi properti, viskositas antarmuka, elastisitas dan elektrokinetik sifat emulsi. Sejauh penulis menyadari telah ada tidak ada evaluasi kuantitatif sistematis mempengaruhi dari HLB terhadap stabilitas emulsi aspal. Para pekerjaan ini menggambarkan seperti studi dan kembali memeriksa beberapa faktor, yang mempengaruhi pada emulsi stabilitas. (2002 Elsevier Science BV All rights reserved). anan, trotoar, kakilima, jalan untuk mobil, lereng-lereng, jembatan-jembatan, lantai parkir, jalan dan penutup tanah, atap bangunan, dan minyak bakar (Asiyanto, 2008).

Pada dasarnya aspal merupakan bahan komposit yang biasa digunakan dalam proyek-proyek konstruksi seperti permukaan jalan, bandara dan tempat parkir. Ini terdiri dari aspal dan agregat mineral yang dicampur bersama, kemudian ditetapkan dalam lapisan yang dipadatkan sehingga digolongkan material pembentuk campuran perkerasan jalan. (Sukirman, 2003). Aspal dikenal sebagai suatu bahan/material yang bersifat viskos atau padat, berwarna hitam atau coklat, yang mempunyai daya lekat (adhesif), mengandung bagian-bagian utama yaitu hidrokarbon yang dihasilkan dari minyak bumi atau kejadian alami (aspal alam) dan terlarut dalam karbondisulfida. Aspal dihasilkan dari minyak mentah yang dipilih melalui proses destilasi minyak bumi. Proses penyulingan ini dilakukan dengan pemanasan hingga suhu 350oC dibawah tekanan atmosfir untuk memisahkan fraksi-fraksi ringan, seperti gasoline (bensin), kerosene (minyak tanah), dan gas oil (Wignall,A., 2003).

Aspal sendiri memiliki beberapa kelemahan seperti mengalami deformasi (perubahan bentuk) permanen disebabkan tekanan terlalu berat oleh muatan truk yang berlebihan, keretakan-keretakan yang ditimbulkan oleh panas, juga kerusakan disebabkan karena kelembaban, ini semua terjadi pada campuran aspal (Brown, 1990).

Aspal polimer merupakan alternatif yang dapat digunakan untuk meningkatkan sifat fisik aspal, Aspal polimer adalah suatu material yang dihasilkan dari modifikasi antara polimer alam atau polimer sintetis dengan aspal. Modifikasi aspal polimer (atau biasa disingkat dengan PMA) telah dikembangkan selama beberapa dekade terakhir. Umumnya dengan sedikit penambahan bahan polimer (biasanya sekitar 2-6%) sudah

dapat meningkatkan hasil ketahanan yang lebih baik terhadap deformasi, mengatasi keretakan-keretakan dan meningkatkan ketahanan usang dari kerusakan akibat umur sehingga dihasilkan pembangunan jalan lebih tahan lama serta juga dapat mengurangi biaya perawatan atau perbaikan jalan (Polacco, 2005).

PMA telah digunakan di beberapa negara maju, dan berhasil ditempatkan pada lokasi-lokasi jalan raya dengan tingkat tekanan yang tinggi seperti lalu lintas yang sangat padat, di jalan raya dan di lintasan balap. Beberapa penelitian telah dilakukan mengenai hal ini, seperti yang dilakukan oleh Pei-Hung (2000) yang melakukan memodifikasi pada polietilen, polipropilen, dan karet EPDM dengan aspal. Singh (1992) juga melihat reaksi kimia dari campuran aspal dengan polipropilen dan polietilen dari sisi thermal bahan yang dihasilkan. Masahiko (1997) menguji reaksi grafting yang terjadi antara polipropilen dengan aspal guna meningkatkan sifat mekanik. Kiyotada (1978) melihat interaksi polyolefin terhadap komponen aspal polar. Mothe (2008) mengkarakterisasi campuran aspal dengan TG/DTG, DTA dan FTIR. Butarbutar (2009) melakukan pembuatan campuran aspal beton berbasis dreg dan grit dan karakterisasinya dengan metode standart Marshall. Penggunaan anhidrat maleat juga telah diteliti oleh Carraher (1983) untuk pembentukan radikal pada senyawa campuran polyolefin dengan aspal.

Sedangkan polistirena bekas merupakan bahan polimer sintetis yang banyak digunakan terutama yang dalam bentuk stereoform, polistirena sendiri tidak dapat dengan mudah direcycle sehingga pengolahan limbah polistirena harus dilakukan secara benar agar tidak merugikan lingkungan. Pemanfaatan bahan-bahan polistirena bekas merupakan salah satu cara untuk meminimalisir limbah polistirena tersebut. Kelebihan dari polistirena adalah ringan, keras, tahan panas, agak kaku, tidak mudah patah dan tidak beracun (Damayanthi, 2007).

Berdasarkan uraian diatas, maka peneliti ingin mencoba melakukan penelitian tentang pemanfaatan polistirena bekas yang dicampurkan dengan aspal yang kemudian digabungkan dengan agregat untuk pembuatan aspal polimer. Pemanfaatan polistirena bekas ini diharapkan dapat meningkatkan ketahanan dari aspal. Diharapkan

dalam penelitian ini penggunaan bahan polimer tersebut dapat meningkatkan sifatsifat fisik dan mekanik dari aspal polimer yang dihasilkan.

1.2.Permasalahan

Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah: 1. Apakah aspal dapat bercampur secara sempurna dengan menggunakan surfaktan tween 100 200 300 400. 2. Apakah pemanfaatan pencampuran surfaktan tween 100 200 300 dan 400 efektif dalam meningkatkan sifat mekanik kuat tekan (Compressive Strenght) dari aspal emulsi. 3. Bagaimana kondisi yang ideal untuk surfaktan yang digunakan agar mutu aspal pemulsi jadi lebih baik.

1.3.

Pembatasan Masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada: 1. Sampel yang digunakan yaitu aspal produksi asal iran dengan type grade 60/70 yang diperoleh dari distributor PT. Gudang Aspal 51 Medan-Sumatera Utara. 2. Bahan polimer yang digunakan yaitu surfaktan berupa tween yang berasal dari material dalam kemasan yang diperoleh dari laboratorium kimia polimer Fakultas MIPA-Universitas Sumatera Utara Medan. 3. Bahan agregat yang digunakan merupakan pasir halus yang diperoleh dari toko panglong CV. Setia Jaya Medan-Sumatera Utara. 4. Spesimen uji berbentuk kubus ukuran sisi 50 mm.

1.4.

Tujuan Penelitian

Berdasarkan masalah diatas maka, tujuan penelitian ini adalah :

1.

Untuk mengetahui teknik pencampuran aspal dengan surfaktan tween 100 200 300 dan 400.

2.

Untuk mengetahui optimasi campuran antara surfaktan tween 100 200 300 400. dan aspal yang dicampur dengan agregat agar dapat memberikan data modifikasi aspal polimer yang paling baik.

3.

Untuk melihat kinerja surfaktan tween 100 200 300 dan 400 dalam hal peningkatan sifat fisik daya serap air (Water Absorption) dan mekanik kuat tekan (Compressive Strenght) dalam aspal polimer.

1.5.

Manfaat Penelitian

Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat : 1. Sebagai informasi tambahan mengenai pemanfaatan surfaktan tween 100 200 300 dan 400 sebagai bahan aditif dalam aspal yang dapat meningkatkan sifat fisik dan mekanik dari 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. 1.6. Metodologi Penelitian

Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu : 1. 2. Tahapan Preparasi Agregat dan Bahan Polimer Tahapan Pembuatan Aspal emulsi Pada tahapan ini variasi aspal dengan variasi surfaktan tween 100 200 300 dan 400 dicampurkan, dan ditambahkan dengan agregat. Campuran tersebut ditambahkan dengan inisiator Dikumil Peroksida (DCP) dan crosslinker Divenil Benzena (DVB), yang kemudian diblending menggunakan ekstruder, dan dicetak melalui Hot Compressor.

3.

Tahapan Karakterisasi Aspal emulsi Untuk karakterisasi yaitu dengan uji kuat tekan (Compressive Strengh Test) dan uji penyerapan air (Water Absorption Test).

Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : Variabel Bebas : surfaktan tween 100 200 300 400 dan aspal dengan variasi p perbandingan (b/b) dalam 100 gram : 40:60; 35:65; 30:70; 25:75; 20:80; 15:85; 10:90; 5:95 dan 0:100 Variabel Tetap : Agregat pasir halus 300 g, DCP 1 phr, dan DVB 1 phr

Variabel Terikat : Uji kuat tekan (Compressive Strengh Test) dan Uji penyerapan air (Water Absorption Test)

1.7.

Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Pusat Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.

Aspal

Aspal didefinisikan sebagai material perekat (cementitious), berwarna hitam atau coklat tua dengan unsur utama bitumen. Aspal dapat diperoleh di alam ataupun juga merupakan hasil residu dari pengilangan minyak bumi. Aspal merupakan material yang umum digunakan untuk bahan pengikat agregat, oleh karena itu seringkali bitumen disebut pula sebagai aspal.

Aspal adalah material yang pada temperatur ruang berbentuk padat dan bersifat termoplastis. Jadi, aspal akan mencair jika dipanaskan sampai dengan temperatur tertentu, dan kembali membeku jika temperatur turun. Bersama dengan agregat, aspal merupakan material pembentuk campuran perkerasan jalan (Sukirman, 2003).

Aspal dikenal sebagai bahan/material yang bersifat viskos atau padat, berwarna hitam atau coklat, yang mempunyai daya lekat (adhesif), mengandung bagian-bagian utama yaitu hidokarbon yang dihasilkan dari minyak bumi atau kejadian alami (aspal alam) dan terlarut dalam karbondisulfida.

Aspal dihasilkan dari minyak mentah yang dipilih melalui proses destilasi minyak bumi. Proses penyulingan ini dilakukan dengan pemanasan hingga suhu 350oC dibawah tekanan atmosfir untuk memisahkan fraksi-fraksi ringan, seperti gasoline (bensin), kerosene (minyak tanah), dan gas oil (Wignall, 2003).

Aspal adalah material yang termoplastik, berati akan menjadi keras atau lebih kental jika temperatur berkurang dan akan lunak atau lebih cair jika temperatur

bertambah. Sifat ini dinamakan kepekaan terhadap perubahan temperatur. Kepekaan terhadap temperatur dari setiap jenis aspal berbeda-beda, yang dipengaruhi oleh

komposisi kimiawi aspalnya, walaupun mungkin mempunyai nilai penetrasi atau viskositas yang sama pada temperatur tertentu. Pemeriksaan sifat kepekaan aspal terhadap perubahan temperatur perlu dilakukan sehingga diperoleh informasi rentang temperatur yang baik untuk pelaksanaan pekerjaan.

Aspal A Aspal A & B mempunyai viskositas young Viskositas

Aspal B

60oC

Gambar 2.1 Kepekaan aspal terhadap temperatur Gambar 2.1. memberikan ilustrasi tentang dua jenis aspal yang mempunyai nilai viskositas yang sama pada temperatur 60oC , tetapi berbeda pada temperatur lainnya. Aspal A lebih peka terhadap perubahan temperatur, jika dibandingkan dengan aspal B. Kepekaan terhadap lama waktu pelaksanaan perkerasan jalan dan perubahan temperatur sepanjang masa pelayanan jalan, jika menggunakan aspal A lebih tinggi dari pada jika menggunakan aspal B. Aspal yang mengandung lilin (wax) lebih peka terhadap temperatur dibandingkan dengan aspal yang tidak mengandung lilin. Hal ini terlihat pada aspal yang mempunyai viskositas yang sama pada temperatur tinggi, tetapi sangat berbeda viskositas pada temperatur rendah. Kepekaan terhadap temperatur akan menjadi dasar perbedaan umur aspal untuk menjadi retak/mengeras. Parameter pengukur kepekaan aspal terhadap temperatur adalah indeks penetrasi (penetration index = PI) (Sukirman,S., 2003).

Gambar 2.2 Struktur Aspal

2.1.1. Jenis Jenis Aspal

Secara umum, jenis aspal dapat diklasifikasikan berdasarkan asal dan proses pembentukannya adalah sebagai berikut :

a) Aspal Alamiah Aspal alamiah ini berasal dari berbagai sumber, seperti pulau Trinidad dan Bermuda. Aspal dari Trinidad mengandung kira-kira 40% organik dan zat-zat anorganik yang tidak dapat larut, sedangkan yang berasal dari Bermuda mengandung kira-kira 6% zat-zat yang tidak dapat larut. Dengan pengembangan aspal minyak bumi, aspal alamiah relatif menjadi tidak penting.

b) Aspal Batuan Aspal batuan adalah endapan alamiah batu kapur atau batu pasir yang diperpadat dengan bahan-bahan berbitumen. Aspal ini terjadi di berbagai bagian di Amerika Serikat. Aspal ini umumnya membuat permukaan jalan yang sangat tahan lama dan stabil, tetapi kebutuhan transportasi yang tinggi membuat aspal terbatas pada daerah-daerah tertentu saja.

c) Aspal Minyak Bumi Aspal minyak bumi perrtama kali digunakan di Amerika Serikat untuk perlakuan jalan pada tahun 1894. Bahan-bahan pengeras jalan aspal sekarang berasal dari minyak mentah domestik bermula dari ladang-ladang di Kentucky, Ohio, Michigan, Illinois, Mid-Continent, Gulf-Coastal, Rocky Mountain, California, dan Alaska. Sumber-sumber asing termasuk Meksiko, Venezuela, Colombia, dan Timur Tengah. Sebesar 32 juta ton telah digunakan pada tahun 1980 (Oglesby, 1996).

Aspal pabrik, merupakan aspal yang terbentuk oleh proses yang terjadi dalam pabrik, sebagai hasil samping dari proses penyulingan minyak bumi. Aspal pabrik ini, mempunyai kualitas standard. Aspal pabrik terbagi kedalam tiga jenis, yaitu :

1) Aspal emulsi, yaitu campuran aspal (55%-65%), air (35%-45%) dan bahan emulsi 1% sampai 2%. Di pasaran ada dua macam aspal emulsi, yaitu jenis aspal emulsi anionik (15%) dan jenis aspal emulsi kationik (di pasaran lebih banyak, yaitu sebesar 85%). 2) Aspal cair, disebut juga aspal cut-back, yang dibagi-bagi menurut proses fraksinya. Misalnya Slow Curing (SC), Medium Curing (MC) dan Rapid Curing (RC). 3) Aspal beton, disebut juga Asphalt Concrete (AC) yang dibagi-bagi menurut angka penetrasinya. Misal : AC 40/60, AC 80/100, dan seterusnya. Umumnya aspal beton yang digunakan dalam proyek-proyek konstruksi jalan terbagi atas beberapa jenis yaitu jenis aspal beton campuran panas atau dikenal dengan Hot Mix Asphalt Concrete (HMAC) merupakan aspal yang paling umum digunakan dalam jalan raya, sedangkan jenis lainya seperti aspal beton campuran hangat, aspal beton campuran dingin, dan aspal mastis (Asiyanto, 2008).

Aspal iran merupakan salah satu jenis aspal yang diimpor dari Iran-Teheran. Aspal jenis ini direkomendasikan untuk negara-negara yang mempunyai iklim tropis termasuk Indonesia, karena di desain untuk bisa elastis menyesuaikan suhu yang naik dan turun, contohnya aspal tipe grade 60/70. Untuk data jenis pengujian dan persyaratan aspal tersebut tercantum seperti pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.1 Data Jenis Pengujian dan Persyaratan Aspal Grade 60/70 Sifat Densitas pada T 25 oC Penetrasi pada T 25 oC Titik leleh Daktilitas pada T 25 oC Kerugian pemanasan Penurunan pada penetrasi setelah pemanasan Titik nyala Kelarutan dalam CS2 Spot Test Ukuran K/m3 0,1 mm o C Cm %wt % C %wto

Spesifikasi 1010 - 1060 60/70 49/56 Min. 100 Max. 0,2 Max. 20 Min. 250 Min. 99,5 Negatif

Standart Pengujian ASTM-D71/3289 ASTM-D5 ASTM-D36 ASTM-D113 ASTM-D6 ASTM-D6&D5 ASTM-D92 ASTM-D4 AASHO T102

2.1.2. Sifat Kimiawi Aspal

Aspal dipandang sebagai sebuah sistem koloidal yang terdiri dari komponen molekul berat yang disebut aspaltene, dispersi/hamburan di dalam minyak perantara disebut maltene. Bagian dari maltene terdiri dari molekul perantara disebut resin yang menjadi instrumen di dalam menjaga dispersi asphaltene (Koninklijke, 1987).

Aspal merupakan senyawa hidrogen (H) dan karbon (C) yang terdiri dari paraffin, naften dan aromatis. Fungsi kandungan aspal dalam campuran juga berperan sebagai selimut agregat dalam bentuk film aspal yang berperan menahan gaya gesek permukaan dan mengurangi kandungan pori udara yang juga berarti mengurangi penetrasi air ke dalam campuran (Rianung, 2007). Aspal merupakan senyawa yang kompleks, bahan utamanya disusun oleh hidrokarbon dan atom-atom N, S, dan O dalam jumlah yang kecil. Dimana unsurunsur yang terkandung dalam bitumen adalah Karbon (82-88%), Hidrogen (8-11%), Sulfur (0-6%), Oksigen (0-1,5%), dan Nitrogen (0-1%). Berikut sifat-sifat dari senyawa penyusun dari aspal : a). Asphaltene Asphaltene merupakan senyawa komplek aromatis yang berwarna hitam atau coklat amorf, bersifat termoplatis dan sangat polar, merupakan komplek aromatis, H/C

ratio 1 :1, memiliki berat molekul besar antara 1000 100000, dan tidak larut dalam n-heptan. Asphaltene juga sangat berpengaruh dalam menentukan sifat reologi bitumen, dimana semakin tinggi asphaltene, maka bitumen akan semakin keras dan makin kental, sehingga titik lembeknya akan semakin tinggi, dan menyebabkan harga penetrasinya semakin rendah.

b). Maltene Di dalam maltene terdapat tiga komponen penyusun yaitu saturate, aromatis, dan resin. Dimana masing-masing komponen memiliki struktur dan komposisi kimia yang berbeda, dan sangat menentukan dalam sifat rheologi bitumen.

Resin. Resin merupakan senyawa yang berwarna coklat tua, dan berbentuk solid atau semi solid dan sangat polar, dimana tersusun oleh atom C dan H, dan sedikit atom O, S, dan N, untuk perbandingan H/C yaitu 1,3 - 1,4, memiliki berat molekul antara 500 50000, dan larut dalam n-heptan.

Aromatis. Senyawa ini berwarna coklat tua, berbentuk cairan kental, bersifat non polar, dan di dominasi oleh cincin tidak jenuh, berat molekul 300 2000, terdiri dari senyawa naften aromatis, komposisi 40-65% dari total bitumen.

Saturate. Senyawa ini berbentuk cairan kental non polar, berat molekul hampir sama dengan aromatis. tersususn dari campuran hidrokarbon lurus, bercabang, alkil napthene, dan aromatis, komposisi 5-20% dari total bitumen.

Dengan demikian maka aspal atau bitumen adalah suatu campuran cairan kental senyawa organik, berwarna hitam, lengket, larut dalam karbon disulfida, dan disusun utamanya oleh polisiklik aromatis hidrokarbon yang sangat kompak (Nuryanto, A. 2008).

2.1.3. Aspal Polimer

Aspal polimer adalah suatu material yang dihasilkan dari modifikasi antara polimer alam atau polimer sintetis dengan aspal. Modifikasi aspal polimer (atau biasa disingkat dengan PMA) telah dikembangkan selama beberapa dekade terakhir. Umumnya dengan sedikit penambahan bahan polimer (biasanya sekitar 2-6%) sudah dapat meningkatkan hasil ketahanan yang lebih baik terhadap deformasi, mengatasi keretakan-keretakan dan meningkatkan ketahanan usang dari kerusakan akibat umur sehingga dihasilkan pembangunan jalan lebih tahan lama serta juga dapat mengurangi biaya perawatan atau perbaikan jalan (Polacco, 2005).

Penggunaan campuran polimer aspal merupakan trend 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. Dalam hal ini terlihat bahwa keterpaduan aditif polimer yang sesuai dengan campuran aspal. Penggunaan polimer sebagai bahan untuk memodifikasi aspal terus berkembang di dalam dekade terakhir (Fei-Hung, 2000).

Untuk memperbaiki sifat-sifat dari bahan permukaan aspal, peneliti telah memusatkan perhatian pada aditif yang diperoleh dengan memanfaatkan bahan bekas, seperti polistirena bekas. Untuk bahan-bahan polimer yang efektif digunakan jalan raya, haruslah yang dapat meningkatkan resistensi terhadap keretakan letih, mengurangi cakupan deformasi permanen dan mengurangi pengerasan pada suhu tinggi (King, 1986).

2.2.

Surfaktan tween

Polistirena pertama kali dibuat pada 1839 oleh Eduard Simon, seorang apoteker Jerman. Polistirena adalah sebuah polimer dengan monomer stirena, sebuah hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada suhu ruangan,

polistirena biasanya bersifat termoplastik padat, tidak mudah patah dan tidak beracun serta dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi.

Stirena tergolong senyawa aromatik. Polistirena berbentuk padatan murni yang tidak berwarna, bersifat ringan, keras, tahan panas, agak kaku, tidak mudah patah dan tidak beracun, memiliki kestabilan dimensi yang tinggi dan shrinkage yang rendah, tahan terhadap air atau bahan kimia non-organik atau alkohol, dan sangat mudah terbakar. Berikut ini tabel sifat-sifat fisik dari polistirena.

Tabel 2.2 Sifat-Sifat Fisik Polistirena Sifat Fisis Densitas Densitas EPS Spesifik Gravitasi Konduktivitas Listrik (s) Konduktivitas Panas (k) Modulus Young(E) Kekuatan Tarik (st) Perpanjangan Notch test Temperatur Transisi gelas (Tg) Ukuran 1050 kg/m 25 - 200 kg/m 1,05 10 S/m 0.08 W/(mK) 3000-3600 MPa 4660 MPa 34% 25 kJ/m 95 C-16

Polistirena adalah molekul yang memiliki berat molekul ringan, terbentuk dari monomer stirena yang berbau harum. Polistirena merupakan polimer hidrokarbon parafin yang terbentuk dengan cara reaksi polimerisasi, dimana reaksi pembentukan polistirena adalah sebagai berikut :

Gambar 2.3 Struktur Stirena dan Polistirena

Salah satu jenis polistirena yang cukup popular dikalangan masyarakat produsen maupun konsumen adalah polistirena foam. Polistirena foam dikenal luas dengan istilah Styrofoam yang seringkali digunakan secara tidak tepat oleh publik karena sebenarnya Styrofoam merupakan nama dagang yang telah dipatenkan oleh perusahaan Dow Chemical. Oleh pembuatanya Styrofoam dimaksudkan untuk digunakan sebagai insulator pada bahan konstuksi bangunan.

Polistirena foam dihasilkan dari campuran 90-95% polistirena dan 5-10% gas seperti n-butana atau n-pentana. Polistirena foam dibuat dari monomer stirena melalui polimerisasi suspense pada tekanan dan suhu tertentu, selanjutnya dilakukan pemanasan untuk melunakkan resin dan menguapkan sisa blowing agent. Polistirena foam merupakan bahan plastik yang memiliki sifat khusus dengan struktur yang tersusun dari butiran dengan kerapatan rendah, mempunyai bobot ringan, dan terdapat ruang antar butiran yang berisi udara yang tidak dapat menghantar panas sehingga hal ini membuatnya menjadi insulator panas yang sangat baik (Badan POM, 2008).

Polistirena foam begitu banyak dimanfaatkan dalam kehidupan, tetapi tidak dapat dengan mudah direcycle sehingga pengolahan limbahnya harus dilakukan secara benar agar tidak merugikan lingkungan. Pemanfaatan polistirena bekas untuk bahan aditif dalam pembuatan aspal polimer merupakan salah satu cara meminimalisir limbah tersebut (Damayanthi, 2004).

2.3.

Agregat

Yang dimaksud agregat dalam hal ini adalah berupa batu pecah, krikil, pasir ataupun komposisi lainnya, baik hasil alam (natural aggregate), hasil pengolahan (manufactured aggregate) maupun agregat buatan (syntetic aggregate) yang digunakan sebagai bahan utama penyusun perkerasan jalan.

Menurut Pedoman No. 023/T/BM/1999, SK No. 76/KPTs/Db/1999. Pedoman Teknik Perencanan Campuran beraspal Panas dengan Pendekatan Kepadatan Mutlak

Dep. Kimpraswil Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Prasarana Jalan, agregat dibedakan dalam beberapa kelompok yaitu : a) Agregat kasar, yaitu batuan yang tertahan saringan No. 8 (2,36 mm) terdiri atas batu pecah atau kerikil pecah. Agregat kasar dalam campuran beraspal panas untuk mengembangkan volume mortar dengan demikian membuat campuran lebih ekonomis dan meningkatkan ketahanan terhadap kelelehan. b) Agregat halus, yaitu batuan yang lolos saringan No. 8 (2,36 mm) dan tertahan saringan No. 200 (0.075 mm) terdiri dari hasil pemecahan batu atau pasir alam. Fungsi utama dari agregat halus adalah untuk mendukung stabilitas dan mengurangi deformasi permanen dari campuran melalui ikatan dan gesekan antar partikel, berkenaan dengan itu agregat halus harus memiliki kekerasan yang cukup dan mempunyai sudut, mempunyai bidang pecah permukaan, bersih dan bukan bahan organik. c) Agregat pengisi (filler), terdiri atas bahan yang lolos saringan No. 200 (0,075 mm) tidak kurang dari 75% terhadap beratnya.(SK. SNI M-02- 1994-03). Fungsi dari Filler adalah untuk meningkatan viskositas aspal dan untuk mengurangi kepekaan terhadap temperatur. Hasil penelitian umumnya menunjukan bahwa meningkatnya jumlah bahan pengisi (filler) cenderung akan meningkatkan stabilitas dan mengurangi rongga dalam campuran (Rianung, 2007).

2.3.1. Penggunaan Pasir Sebagai Bahan Agregat

Pasir adalah bahan batuan halus yang terdiri dari butiran sebesar 0,14 - 5 mm didapat dari hasil disintegrasi batu alam (natural sand) atau dapat juga pemecahanya (artifical sand), dari kondisi pembentukan tempat terjadinya pasir alam dapat dibedakan atas : pasir galian, pasir sungai, pasir laut yaitu bukit-bukit pasir yang dibawa ke pantai (Setyono, 2003).

Pasir merupakan agregat halus yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran aspal beton. Agregat ini menempati kurang lebih 70% dari volume aspal, sehingga akan sangat berpengaruh terhadap kekuatannya. Persyaratan pasir menurut PUBI 1982 agar dapat digunakan sebagai bahan konstruksi adalah sebagai berikut :

-

Pasir harus bersih. Bila diuji dengan memakai larutan pencuci khusus, tinggi endapan pasir yang kelihatan dibandingakan tinggi seluruhnya endapan tidak kurang dari 70%.

-

Kandungan bagian yang lewat ayakan 0,063 mm (Lumpur) tidak lebih besar dari 5% berat.

-

Angka modulus halus butir terletak antara 2,2 sampai 3,2 bila diuji memakai rangkaian ayakan dengan mata ayakan berukuran berturut-turut 0,16 mm, 0,315 mm, 0,63 mm, 1,25 mm, 2,5 mm, dan 10 mm dengan fraksi yang lewat ayakan 0,3 mm minimal 15% berat.

-

Pasir tidak boleh mengandung zat-zat organik yang dapat mengurangi mutu aspal. Untuk itu bila direndam dalam larutan 3% NaOH, cairan di atas endapan tidak boleh lebih gelap dari warna larutan pembanding.

-

Kekekalan terhadap larutan MgSO4, fraksi yang hancur tidak lebih dari 10% berat. Untuk beton dengan tingkat keawetan yang tinggi, reaksi pasir terhadap alkali harus negatif (Setyawan, 2006)

Senyawa kimia silikon dioksida, juga yang dikenal dengan silika (dari bahasa latin silex), adalah oksida dari silikon dengan rumus kimia SiO2 dan telah dikenal sejak dahulu kekerasannya. Silika ini paling sering ditemukan di alam sebagai pasir atau kuarsa, serta di dinding sel diatom.

2.4.

Inisiator Radikal Bebas

Beberapa jenis monomer, khususnya stirena dan metal metakrilat dan beberapa sikloalkana cincin teregang, mengalami polimerisasi oleh pemanasan tanpa hadirnya suatu inisiator radikal bebas tambahan. Akan tetapi sebagian monomer memerlukan beberapa jenis inisiator. Inisiator radikal bebas dikelompokkan menjadi empat tipe utama, yaitu : peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks dan beberapa senyawa membentuk radikal bebas dibawah pengaruh cahaya (fotoinisiator) (Steven MP, 2001).

2.4.1. Penggunaan Dikumil Peroksida (DCP) Sebagai Inisiator

Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Mereka tidak stabil dengan panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya. Yang ideal, suatu inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer untuk menjamin laju reaksi yang layak (Stevens, 2001).

DCP adalah sumber radikal sumber yang kuat, digunakan sebagai inisiator polimerisasi, katalis, dan zat penvulkanisasi. Temperatur waktu paruh 61 oC (untuk 10 jam) 80 oC (untuk 1 jam) dan 120 oC (untuk 1 menit).

DCP terdekomposisi dengan cepat, menyebabkan kebakaran dan ledakan, pada pemanasan dan dibawah pengaruh cahaya. DCP juga bereaksi keras dengan senyawa yang bertentangan (asam, basa, zat pereduksi, dan logam berat). Sebaiknya DCP disimpan dalam kondisi temperatur kamar (< 27 oC atau maksimum 39oC) dan untuk menjaga dari zat pereduksi dan senyawa-senyawa yang tidak kompatibel dengannya (http://www.chemicalland21.com/specialtychem/perchem/DICUMYL%20PEROXID E.htm).

Gambar 2.4 Struktur Dikumil Peroksida

2.4.2. Degradasi Polistirena Dengan Inisiator Dikumil Peroksida

Polistirena yang ditambahkan dengan dikumil peroksida akan terjadi pemutusan rantai polistirena dan pembentukan ikatan silang pada polistirena. Dengan reaksinya sebagai berikut :

1. Tahap Dekomposisi

2. Tahap Inisiasi

3. Tahap Pemutusan Rantai

4. Tahap Pembentukan Ikatan Silang

Gambar 2.5 Reaksi Degradasi Polistirena dengan Dikumil Peroksida

2.5.

Divenil Benzena (DVB)

Divenil benzena berubah-ubah secara ekstrim zat crosslinking (ikat silang) yang sangat baik dan juga meningkatkan sifat-sifat polimer. Sebagai contoh, divenil benzena banyak digunakan pada pabrik adesif, plastik, elastromer, keramik, material biologis, mantel, katalis, membran, peralatan farmasi, khususnya polimer dan resin penukar ion

Gambar 2.6 Struktur Divenil benzena Rumus molekul divenil benzena C10H10, titik didih 195o C, tidak larut dalam air dan larut dalam etanol dan eter dan titik nyala 76o C. ketika bereaksi bersama-sama dengan stirena, difenil benzena dapat digunakan sebagai monomer reaktif dalam resin polyester. Stiren dan divenil benzena bereaksi secara bersama-sama menghasilkan kopolimer stirena divenilbenzena (James, 2005).

2.6.

Karakterisasi Modifikasi Aspal Polimer

Karakteristik dari modifikasi aspal polimer yang diukur meliputi : uji sifat fisik dan mekanik yaitu dengan uji penyerapan air mengacu pada ASTM C 20-00-2005 dan uji kuat tekan mengacu pada ASTM D 1559-76.

2.6.1. Uji Penyerapan Air (Water Absorption Test)

Untuk mengetahui besarnya penyerapan air oleh aspal polimer, dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

WA

(M j M k ) Mk

x100%

.................................................................. Pers. 2.1

Dengan :

WA Mk Mj

= Penyerapan air = Massa sampel kering = Massa jenuh air

2.6.2. Uji Kuat Tekan (Compressive Strength Test)

Pemeriksaan uji kuat tekan dilakukan untuk mengetahui secara pasti akan kekuatan tekan yang sebenarnya apakah sesuai dengan yang direncanakan atau tidak. Pada mesin uji kuat tekan benda diletakkan dan diberikan beban sampai benda runtuh, yaitu pada saat beban maksimum bekerja seperti gambar dibawah ini :

Gambar 2.7 Kuat Tekan

Pengukuran kuat tekan (compressive strength) aspal polimer dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

P

F A

............................................................................ Pers. 2.2

Dengan :

P F A

= Kuat tekan = gaya maksimum dari mesin tekan, N = Luas penampang yang diberi tekanan, m2 (Butarbutar, 2009).

BAB 3

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1.

Bahan

Adapun bahan-bahan kimia yang digunakan disusun dalam tabel 3.1. Tabel 3.1. Bahan bahan penelitian Bahan Aspal Surfaktan tween Agregat pasir halus Toleuna Dikumil Peroksida (DCP) Difenil Benzena (DVB) Spesifikasi Type Grade 60/70 100 200 300 400 p.a p.a. 98% p.a Merek Iran E. Merck E. Merck E. Merck

3.2.

Alat

Sedangkan alat alat yang digunakan disusun dalam tabel 3.2. Tabel 3.2. Alat alat penelitian Nama Alat Gelas Beaker Gelas Ukur Neraca Analitis Hot Plate MixerExtruder ulir ganda

Spesifikasi 500 mL 50 mL (presisi 0.0001 g) 30 600 oC 0 1200 rpm-

Merek Pyrex Pyrex Mettler Toledo Corning PC 400 D Fisher ScientificShimadzu MIFPOL BRS 896

OvenHot Compressor

30 200 oC 0,6 mm CAP 2000 Kg.f -

Precision ScientificShimadzu D 6072 Dreiech

Ayakan Spatula Pipet Tetes Alat Uji Kuat Tekan Cetakan sample berupa kubus ukuran sisi 5 cm

Torsee/Type SC-2DE -

3.3. 3.3.1.

Prosedur Penelitian Preparasi Agregat dan Bahan Polimer

3.3.1.1. Preparasi Agregat

1. Agregat berupa pasir halus dicuci terlebih dahulu dengan air, kemudian dikeringkan di oven pada suhu 110oC. 2. Seluruh agregat pasir halus disaring dalam ayakan. 3. Hasil ayakan dibuat masing-masing ke dalam 300 g.

3.3.1.2. Preparasi Bahan Polimer

Surfaktan tween 100 200 300 400 dibuat kedalam bentuk serbuk, kemudian dibuat ke dalam variasi 40 g, 35g, 30g, 25g, 20g, 15g, 10g, 5g dan 0g.

3.3.2.

Proses Pembutan Aspal Emulsi

1.Untuk sistem (500 rpm) diaduk dipanaskan berair sampai 55 C 2. Aspal dipanaskan pada 120 C 3. Ditambahkan secara bertahap, dilakukan secara terus menerus 4. Diaduk selama 30 menit. Emulsi siapkan 5. Dituangkan ke dalam 250 cm mengukur silinder dan memungkinkan untuk usia di kabinet disimpan disesuaikan pada 25 C +/-1.

* Batch menetap waktu Waktu yang dibutuhkan untuk 50% dari fase berair pemisahan tersebut dianggap sebagai tes stabilitas. * Analisis ukuran partikel Ini dibuat dengan centrifuge kontra photosedimentometer . Analisis yang dipercepat dengan mengaitkan data secara langsung pada memfasilitasi perhitungan. Rata-rata diameter volume yang dihitung dari data dan nilai-nilai ini dipimpin dengan jumlah butiran ml-1 (Nt). * Karakterisasi reologi Rheologi perilaku untuk asp ASTM D5-IP49 emulsi menghentikan dipersiapkan dengan sorbitol teretoksilasi mono-, di-dan tri-ester oleat yang ditandai di 35,, 45 65 C

3.4.

Karakterisasi Aspal Emulsi

Hasil yang diperoleh kemudian dikarakterisasi untuk menentukan sifat-sifat fisik dan mekanik dari pembuatan aspal polimer yaitu dengan Pengujian Penyerapan Air (Water Absorption Test) dan Pengujian Kuat Tekan (Compressive Strengh Test).

3.4.1.

Proses Pengujian Penyerapan Air (Water Absorption Test)

Untuk mengetahui besarnya penyerapan air oleh aspal polimer yang telah dibuat mengacu pada ASTM C 20-00-2005 dengan dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Ditimbang berat sampel dan dicatat sebagai massa kering (K) 2. Direndam sampel di dalam air selama 24 jam 3. Diangkat sampel dan permukaannya dikeringkan dengan tissue

4. Ditimbang berat sampel setelah perendaman dan dicatat sebagai massa jenuh (W) 5. Dihitung nilai uji daya serap air dengan menggunakan persamaan (2.1), maka nilai uji daya serap air oleh aspal polimer dapat ditentukan.

WA

(M j M k ) MkWA Mk Mj

x100%

Dengan :

= Penyerapan air = Massa sampel kering = Massa jenuh air

3.4.2.

Proses Pengujian Kuat Tekan (Compressive Strengh Test)

Alat yang digunakan pada uji tekan adalah Tokyo Testing Machine Type-SC 2DE dengan kapasitas 2000 Kg.f dan mengacu pada ASTM D 1559-76. Dengan prosedur pengujian sebagai berikut : 1. Sampel yang di uji berbentuk kubus dengan sisi 5 cm. 2. Kemudian sampel ditempatkan pada mesin uji tekan. Pembebanan diberikan sampai benda uji runtuh, yaitu pada saat beban maksimum bekerja. Beban maksimum dicatat sebagai P max. 3. Dihitung nilai uji kuat tekan dengan menggunakan persamaan (2.2), maka nilai dari uji kuat tekan dari aspal polimer dapat ditentukan.

P

F AP F A = Kuat tekan, mm/menit = Gaya maksimum dari mesin tekan, N = Luas penampang yang diberi tekanan, m2

Dengan :

3.5.

Skema Pengambilan Data

3.5.1. Skema Pembuatan Aspal Emulsi

500 rpm surfaktan Di aduk dan dipanaskan sampai berair ( T 550 C ) Aspal dipanaskan (T = 120 0 C) dan diaduk 30 menit Ditambahkan 60 g aspal Campuran Diaduk dan dipanaskan (T = 115 oC, t = 15 menit) Ditambahkan 300 g agregat pasir halus Diaduk dan dipanaskan (T = 115 oC, t = 15 menit) Campuran dan Agregat Ditambahkan Dikumil Peroksida (1 phr) Ditambahkan Divenil Benzena (1 phr) Diaduk dan dipanaskan (T = 115 oC, t = 15 menit) Diekstruksi (T = 170 oC) Dimasukkan ke dalam cetakan kubus Dipress dan dipanaskan (T = 175 oC, t = 20 menit) Hasil Dikarakterisasi

Uji Kuat Tekan (Compressive Strengh Test)

Uji Penyerapan Air (Water Absorption Test)

Catatan : Perlakuan yang sama juga dilakukan pada surfaktan tween 100 200 300 400 dan aspal dengan variasi perbandingan (b/b) dalam 100 gram : 35:65 ; 30:70 ; 25:75 ; 20:80 ; 15:85 ; 10:90 ; 5:95 dan 0:100

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.

Hasil

4.1.1. Karakteristik Sampel dan Pengujian Sifat Mekanik Aspal Polimer

Telah dilakukan pengujian sifat mekanik terhadap semua jenis sampel dalam penelitian ini, diperoleh hasil rata-rata. Data merupakan data awal rata-rata setiap sampel telah dibuat dalam bentuk grafik. Pengujian kuat tekan (Compressive Strengh Test) dilakukan pada Torsces Electronik sistem (Universal system mechine). Alat penguji terdiri dari bagian pencatat yang dapat menunjukkan besarnya tenaga tekanan yang telah dilakukan dan diteruskan dalam bentuk grafik. Hasil pengujian didapatkan pengukuran harga Load dan Stroke. Harga Load mempunyai satuan dalam Kgf yang kemudian dikonfersikan ke satuan N/m2 dan Stroke dalam mm/menit. Hasil penelitian ini diolah kembali untuk mendapatkan regangan dan tegangan.

1.

Harga tegangan dihitung dengan rumus =

Tegangan =

Contoh : - Sampel spesimen uji mempunyai tebal = 50 mm dan lebar = 50 mm (maka : Ao = 50 mm 50 mm = 2500 mm2 dan bila harga load = 945 Kgf untuk sampel campuran Aspal dan Polistirena (60:40) Maka harga tegangan di peroleh : Tegangan =945 Kgf 2500 mm 2

= 0,378 Kgf / mm2

Harga ini dirubah untuk menggunakan satuan N/m2, maka diperoleh Tegangan = 0,378 = 3,708 x 106 N / m2

Perhitungan yang sama juga dilakukan untuk setiap jenis sampel, hasil pengujian kuat tekan (Compressive Strengh Test) yang lain. Hasil selengkapnya terdapat pada tabel berikut Tabel 4.1. Uji Kuat Tekan Sampel Aspal Polimer (Compressive Strengh Test)

Sampel Luas (A) Aspal (gram) 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Polistirena (gram) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 945 801 658 514 475 331 238 94 4,11 (mm2) (Kg.f)

Load Stroke (N/m2) 3,71 x 106 3,14 x 106 2,58 x 106 2,02 x 106 1,86 x 106 1,30 x 106 0,93 x 106 0,37 x 106 0,016 x 106 (mm/menit) 29,85 28.90 27,96 27,01 26,05 25,11 23,92 22,98 22,11

4.1.2. Daya Serap Air (Water Absorption Test) Analisa serapan air dengan merendam sampel selama 24 jam, dari berbagai persentase campuran diperoleh sampel yang lebih bayak mengandung aspal menyerap air lebih banyak, dimana selisih ini dijadikan dalam persen berat air yang terserap. Didapatkan selisih berat sampel yang telah direndam pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Daya Serap Air dari Sampel Aspal Polimer Sampel Berat Awal Aspal (gram) 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Polistirena (gram) (gram) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 245,11 245,01 244,91 244,95 244,71 244,82 244,88 244,96 244,98 245,27 245,21 245,16 245,35 245,32 245,53 245,82 246,01 246,27 0,16 0,20 0,25 0,40 0,61 0,71 0,94 1,03 1,29 0,065 0,082 0,102 0,163 0,249 0,290 0,383 0,420 0,526 (gram) Berat Akhir Selisih (%) Daya Serap Air

4.2.

Pembahasan

4.2.1. Analisa Uji Mekanik Aspal Polimer Hasil pengukuran kuat tekan dan regangan dari aspal polimer yang ditunjukkan pada tabel 4.1 terlihat bahwa pada dengan meningkatnya persen polistiren, kelenturan regangan cenderung meningkat, sampai pada komposisi perbandingan polistiren dengan aspal 40 : 60 sekitar 29,85 mm/menit, tegangannya 945 kg.f, sehingga kekerasannya baik dijadikan aspal Polimer. Dengan persentase konsentrasi sampel tersebut didapatkan kombinasi optimum bahan pada aspal polimer. Hal ini terlihat pada grafik uji mekanik dari aspal polimer seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.1 dan 4.2

4 3.5 3

Load (106 N/m2)

2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Variasi Polistirena (gram)

Gambar 4.1 Grafik Uji Tegangan Kuat Tekan Campuran Polistiren Dengan Aspal

Gambar 4.2. Grafik Uji Regangan Campuran Polistirena Dengan Aspal

35 30 Stroke (mm/menit) 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 Variasi Polistirena (gram) 35 40 45

4.2.2. Analisa Daya Serap Air

120

100

Aspal (gram)

80

60

40

20

0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Daya Serap Air (%)

Gambar 4.3. Grafik Daya Serap Air Dari Sampel Aspal Polimer

Dari data hasil yang diteruskan dalam bentuk grafik, terlihat adanya kenaikan yang menunujukkan bahwa dengan bertambahanya persen aspal maka daya serapan sampel terhadap air akan bertambah dimana aspal ini berfungsi sebagai penyerap air pada sampel aspal polimer. Pada penimbangan berat awal perbandingan 40:60 campuran polistirena dengan aspal adalah 245,11 gram namun setelah perendaman selama 24 jam berat yang didapat adalah 245,27 gram terdapat selisih 0.16 gram atau sekitar 0,065% . Dan pada perbandingan 5:95 campuran polistirena dengan aspal, berat awal 244,96 gram dan berat setelah perendaman 246,01 gram terdapat selisih 1,03 gram atau sekitar 0,420%. Untuk standar maksimum penyerapan air oleh agregat menurut SNI-03-19691990 yaitu sebesar 3%. Hal ini menunjukan bahwa semua sampel yang telah diujikan dengan penyerapan air telah memenuhi persyaratan menurut Standar Nasianal Indonesia.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan mengenai pemanfaatan polistirena bekas sebagai bahan aditif dalam pembuatan aspal polimer, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Aspal polimer dapat dibuat dengan memanfaatkan polistirena bekas dan dicampurkan bersama agregat pasir dengan adanya dikumil peroksida sebagai inisiator dan divinil benzene sebagai crosslinker menggunakan proses ekstruksi yang diatur konsentrasinya agar bisa mendapatkan sifat mekanis yang baik.

2. Campuran yang optimum adalah berupa campuran polistirena dengan aspal perbandingan 40:60 yang memberikan kekuatan tekan sebesar 29,85 mm/menit, tegangannya 945 kg.f dan kepadatan yang baik, serta perbandingan 5:95 dari campuran polistirena dengan aspal yang berfungsi sebagai penyerap air.

5.2.

Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan hasil yang diperoleh, maka disarankan agar penelitian selanjutnya dapat memasukkan parameter lain seperti analisa SEM, FT-IR, NMR, Kristalinitas, serta sifat fisika yang lain seperti uji beban lentur guna untuk menyempurnakan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Asiyanto. 2008. Metode Konstruksi Proyek Jalan. Jakarta : Universitas Indonesia Press. Badan Penelitian dan Pengembangan. 2007. Kajian Penanganan Deformasi Plastis dan Retak Akibat Beban Lalu Lintas. Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum . Brown, E.R., Rowlet, R.D., dan Boucher, J.L. 1990. Highway Research: Shearing The Benefits. Proceeding of The United States Strategic Highway Research Program Conference. London. Butarbutar, N., 2009. Pembuatan dan Karakterisasi Aspal Beton Berbasis Dreg dan Grit. hal. 13-39. Medan : Universitas Sumatera Utara. Carraher, C.E., Moore, J.A. 1983. Modification of Polymers. London, New York : Plenum Press. Damayanthi, R., Martini, R. 2007. Proses Pembuatan Bahan Bakar Cair dengan Memanfaatkan Limbah Ban Bekas Menggunakan Katalis Zeolit Y dan ZSM-5. Semarang : Universitas Diponegoro. http://www.chemicalland21.com/specialtychem/perchem/DICUMYL%20peroxide.ht m. Diakses tanggal 20 Desember 2010. James, D.H. 2005. Styrene. Wenheim : Wiley VHC.

Koninklijke.1987.The Teasting of Bituminous Material. Shell-Laboratorium King, G.N., Munchy, H.W., Prudhomme, J.B. 1986. Polymer Modification : Binders Effect on Mix Properties, Volume 55. hal 519-540. Proceeding of the Association of Asphalt Paving Technologists. Koninklijke. 1987. The Testing of Bintuminous Material. Shell-Laboratoriun.

Liang, L., 2004. A Disertation : Recovery and Evaluation of The Solid Products Produced by Thermocatalytic Decomposition of Tire Rubber Compounds. Texas : A & M Univesity.

Mothe, M.G., Leite, L.F.M., Mothe, C.G. 2008. Thermal Characterization of Asphalt Mixtures By TG/DTG, DTA and FTIR. hal. 109. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. Morton, M., 1987. Rubber Technology. Third Edition. New York : Van Nostrand Reinhold. Nakaso, C. 2008. Effect of Vulcanization System on Properties and Recyclability of Dynamically Cured Epoxidized Natural Rubber/Polypropylene Blends. Polymer Testing (27). hal. 858-869. Nuryanto, A., 2008. Aspal Buton dan Propelan Padat. Jakarta.

Oglesby, C.H. 1996. Teknik Jalan Raya. Edisi Keempat. Jilid II. Jakarta : Erlangga.

Pei-Hung, Y., 2000. A Study of Potential Use of Asphalt Containing Synthetic Polymers For Asphalt Paving Mixes. hal 2-10. USA : UMI. Polacco,G., Berlincioni, S. 2005. Asphalt Modification with Different PolyethyleneBased Polymer. hal 2831. Italia. European Polymer Journal 41. Rianung, S. 2007. Kajian Laboratorium Pengaruh Bahan Tambah Gondorukem pada Asphalt Concrete-Binder Course (AC-BC) Tehadap Nilai Propertis Marshall dan Durabilitas, Semarang. Setyono, E., 2003. Karakteristik Beton Dengan Agregat Halus Formulasi Pasir Pantai Mangkang - Pasir Muntilan Dengan Variasi Jumlah Semen. Semarang : Universitas Negeri Semarang. Setyawan, I.B. 2006. Pengaruh Penambahan Serbuk Gergaji Kayu Jati (Tectona grandis L.f) Pada Mortar Semen Ditinjau Dari Kuat Tekan, Kuat Tarik Dan Daya Serap Air. Semarang : Universitas Negeri Semarang. Singh, R.P. 1992. Surface Grafting Onto Polypropylene A Survey of Recent Development. India. Stevens, M.P., 2001. Kimia Polimer. Cetakan Pertama. Jakarta

Strommer, E., 1986. U.S. Patent, No. 4988747. USA.: Pradnya Paramita.

Sukirman, S., 2003. Beton Aspal Campuran Panas. Jakarta : Granit.

Tamrin. 2011. Peningkatan Nilai Tambah Hasil Alam dan Daur Ulang Limbah Melalui Proses Kimia Fisika. Hal.7.. Medan : USU Tim Penulis Penebar Swadaya. 1992. Karet : Strategi Pemasaran Tahun 2000 Budidaya dan Pengolahannya. Jakarta : Penebar Swadaya. Wignall, A., 2003. Proyek Jalan Teori Dan Praktek. Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga.

Yildrim, Y., 2005. Polymer Modified Asphalt Binders. Journal of Construction and Building Materials 21. hal 66. USA