PROSIDING SENTRINOV 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097

PROSIDING SENTRINOV 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097

TS-98

EVALUASI KINERJA MODIFIKASI ALAT DIRECT SHEAR PADA PENGUJIAN KUAT GESER TACK COAT

Fery Sondakh1), Jeanely Rangkang2), dan Enteng Jolly Saerang3)

1,2,3Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Manado. Kampus Politeknik, Jl. Raya Politeknik Politeknik, Ds. Buha, Manado, 95252.

[email protected]

ABSTRACT

The road construction strength will decrease due to increase in traffic load and/or the construction service life runs out. To improve pavement strength, new layer should be added on the old layer. Adhesive layer called tack coat should be applied to forms a strong unity between old and new layer. Currently Indonesia has no tack coat testing standard, either equipment nor required shear stress. Therefore, a device is needed for measuring tack coat shear strength. The problems of this research are: how to modify soil direct shear device, to be used for measuring tack coat shear strength, and how to measure the performance of modified device. Furthermore, this study aims to modify soil direct shear device, that can measure tack coat shear strength, and to measure the performance of modified device. This research is a laboratory study with some modifications to direct shear divice, ie: proving ring, specimen holder, hanging load, sliding box driver handle. The results show, the modified device works well. Shear strength value of flexible and composite pavement up to 174,58kg and 130,94kg respectively. Meanwhile, device performance shows that vehicle wheel load cannot be represented on modified tack coat shear strength device, so further research is required.

Keywords: tack coat, direct shear, flexible pavement, rigid pavement, overlay

ABSTRAK

Kekuatan konstruksi jalan akan berkurang baik karena meningkatnya beban lalulintas dan/atau karena masa layannya habis. Untuk meningkatkan kekuatan perkerasan jalan, dilakukan pekerjaan overlay. Untuk meningkatkan kekuatan perkerasan, lapisan baru harus ditambahkan pada lapisan lama. Lapisan perekat yang disebut tack coat harus digunakan untuk membentuk ikatan yang kuat antara lapisan lama dan baru. Saat ini Indonesia belum memiliki standar pengujian tack coat, baik peralatan maupun besar tegangan geser yang disyaratkan, untuk itu diperlukan suatu alat untuk mengukur kuat geser tack coat. Permasalahan penelitian adalah: (a) Bagaimana memodifikasi alat kuat geser tanah, sehingga dapat digunakan mengukur kuat geser tack coat, (b) bagaimana mengevaluasi kinerja alat modifikasi. Tujuan penelitian adalah: (1) Memodifikasi alat kuat geser tanah, untuk pengujian kuat geser tack coat, (2) Mengevaluasi kinerja alat modifikasi. Penelitian bersifat studi laboratorium dengan beberapa modifikasi pada alat direct shear, yakni: proving ring, dudukan benda uji pada kotak geser, penggantung beban, dan handle penggerak kotak geser. Hasil penelitian menunjukkan, alat modifikasi dapat bekerja dengan baik. Nilai kuat geser pada perkerasan lentur dan komposit secara berurutan adalah 174,421kg dan 130,933kg. Sedangkan, evaluasi kinerja alat menunjukkan beban roda kendaraan belum dapat direpresentasikan pada alat kuat geser tack coat hasil modifikasi, olehnya diperlukan penelitian lanjutan.

Kata Kunci: tack coat, geser langsung, perkerasan lentur, perkerasan kaku, overlay

PENDAHULUAN

Seiring waktu, kekuatan konstruksi jalan akan berkurang baik karena meningkatnya

beban lalulintas maupun karena masa layannya habis. Untuk meningkatkan kekuatan

perkerasan jalan, dilakukan pekerjaan overlay guna memberikan kenyamanan bagi


TS-99

pemakai jalan. Sebelum pekerjaan overlay dilakukan, ada lapis perekat (tack coat)

yang disebarkan di atas lapis perkerasan lama, guna menyatukannya dengan lapis

perkerasan yang baru (perkerasan kaku dengan perkerasan lentur, atau antar perkerasan

lentur). Jadi tack coat berfungsi mengikat kedua lapisan tersebut di atas, sehingga

mampu menahan gaya geser akibat beban roda kendaraan.

Tack coat adalah lapisan tipis yang dibentuk dari aspal emulsi jenis rapid setting

sesuai ketentuan AASHTO M 140, dari aspal semen penetrasi 60/70 atau 80/100 yang

memenuhi ketentuan AASHTO M 20, yang diencerkan dengan 25 sampai 30 bagian

minyak tanah per 100 bagian aspal, sesuai dengan Spesifikasi Umum Departemen

Pekerjaan Umum Dirjen Bina Marga tahun 2010, takaran dan temperature pemakaian

bahan aspal adalah sebesar 0,15 – 0,35 l/m2 untuk permukaan porous dan terekspos

cuaca dengan temperature 110 + 10oC.

Daya rekat tack coat sangat tergantung dari kualitas bahan pembentuknya serta

teknik penyemprotan, yang harus memperlihatkan hubungan antara kecepatan

penyemprotan dan jumlah takaran pemakaian yang disyaratkan (Departemen Pekerjaan

Umum Dirjen Bina Marga, 2010). Sebab penyebaran tack coat yang terlalu tipis akan

menyebabkan kekurangan aspal yang akan menyebabkan daya rekat antara lapisan

rendah, sedangkan penyebaran tack coat yang terlalu tebal menyebabkan kelebihan

aspal yang dikhawatirkan akan membentuk bidang geser (slip plane) antara lapisan.

Beberapa studi tentang pengujian kuat geser tack coat telah dilakukan oleh peneliti

overseas, dengan memanfaatkan alat uji yang dibuat khusus untuk menguji kuat geser

tack coat, dengan metode non-destructive test atau destructive test, untuk menguji

rekatan antar lapisan. Alat uji geser yang banyak menjadi acuan peneliti adalah alat uji

geser Leutner, yang dikembangkan oleh Leutner (1979). Gambar 1a memperlihatkan

alat uji geser Leutner dan detailnya, yang diadaptasi dari Sutanto (2010). Selanjutnya,

Mohammad et. al (2011) mengevaluasi pengaruh karakteristik tack coat’s shear bond

terhadap kinerja perkerasan pada interface, dengan memanfaatkan alat uji The

Louisiana Tack Coat Quality Tester (LTCQT) yang dikembangkan untuk mengevaluasi

kualitas tack coat di lapangan, serta The Louisiana Interlayer Shear Strength Tester

(LISST) yang merupakan perangkat geser langsung yang dikembangkan untuk

mencirikan kekuatan geser antar lapisan pada spesimen silinder di laboratorium.


TS-100

Gambar 1b memperlihatkan alat uji LTCQT dan Gambar 1c memperlihatkan alat uji

LISST yang diadaptasi dari Mohammad et.al (2011).

(a)

(b) (c)

Gambar 1. Alat Uji Untuk Menilai Kinerja Material Tack Coat.

Studi terakhir yang dilakukan oleh Zhang (2017) menjelaskan bahwa beban geser

dapat diaplikasikan baik pada arah vertikal maupun horizontal. Lebih lanjut dijelaskan

bahwa peralatan FDOT Shear Tester test, Louisiana Interlayer Shear Strength Tester

(LISST), Leutner Shear Test, Layer-Parallel Direct Shear Test, NCAT Shear Test

merupakan peralatan yang umum digunakan untuk mengukur kekuatan geser dengan

mengaplikasikan beban vertikal. Disisi lain, LTRC Direct Shear Test and ASTRA

Interface Shear Test menerapkan beban geser horizontal untuk menguji spesimen

sampai sampel terpisah. Sebagian besar alat uji tersebut di atas, terdiri dari dua bagian

utama, yakni shearing dan reaction frame, dimana hanya shearing frame yang diizinkan

bergerak, sedangkan reaction frame tidak bergerak.

Disisi lain, penelitian di Indonesia masih memanfaatkan alat uji direct shear yang

dimodifikasi dari direct shear test untuk uji tanah. Hariyadi et al. (2007) menganaliasa

kondisi bonding antar lapisan beraspal dengan menggunakan alat uji direct shear yang

dimodifikasi dengan menerapkan beban normal, seperti pada Gambar 2a. Selain itu,

Sihombing (2014) melakukan penelitian terhadap daya rekat tack coat dengan


TS-101

memperhitungkan pengaruh temperatur juga memanfaatkan alat direct shear yang

dimodifikasi (Gambar 2b).

(a) (b)

Gambar 2. Alat Direct Shear Test yang Dimodifikasi (a). Sumber: Hariyadi et al. (2007) (b). Sumber: Sihombing (2014)

Sejauh ini, Indonesia belum memiliki standar pengujian tack coat, baik

peralatannya maupun untuk mengukur besar tegangan geser yang disyaratkan. Untuk itu

perlu dilakukan modifikasi alat untuk menguji/mengukur kuat geser tack coat.

Mengacu pada uraian di atas, maka permasalahan penelitian ini adalah: (a)

Bagaimana memodifikasi alat kuat geser tanah, sehingga dapat digunakan mengukur

kuat geser tack coat, (b) bagaimana mengevaluasi kinerja alat hasil modifikasi. Guna

menjawab permasalahan yang ada, maka tujuan penelitian ini adalah: (1) Memodifikasi

alat kuat geser tanah, untuk pengujian kuat geser tack coat, (2) Mengevaluasi kinerja

alat hasil modifikasi.

METODE PENELITIAN

Penelitian bersifat studi laboratorium dengan langkah awal adalah memodifikasi

beberapa bagian dari alat uji direct shear, seperti yang terlihat pada Gambar 3 berikut.

(a) (b) (c) (d)

Gambar 3. Alat Uji Direct Shear yang Dimodifikasi


TS-102

(a) Cincin penguji (proving ring).

Dudukan cincin penguji (proving ring) ditinggikan agar sejajar dengan bidang geser

pada benda uji (Gambar 3a)

(b) Dudukan benda uji pada kotak geser.

Dudukan benda uji pada kotak geser, disesuaikan dengan ukuran benda uji yakni

dari diameter 1 inch (untuk benda uji tanah) menjadi 4 inch untuk briket aspal.

Selanjutnya dudukan dibuat 2 buah, yakni: penahan dan pendorong benda uji

dengan tinggi + 6 cm (Gambar 3b)

(c) Penggantung beban sebagai representasi beban roda kendaraan.

Penggantung beban sebagai representasi beban roda kendaraan diletakkan tepat di

tengah (centre) benda uji (Gambar 3c).

(d) Handle penggerak kotak geser sebagai representasi kecepatan roda kendaraan.

Handle penggerak kotak geser sebagai representasi kecepatan roda kendaraan

dimodifikasi agar kecepatannya menjadi lebih besar (Gambar 3d). Menurut

Rumkita dan Yamin (2006), kecepatan putaran kotak geser + 10 mm/menit yang

dapat dikontrol pada cincin pengukur kecepatan serta menggunakan beban normal

(N) sebesar 20 kg (Gambar 3c)

Untuk menguji kinerja alat, dibutuhkan sejumlah benda uji. Batasan untuk pembuatan

benda uji adalah:

(a) Digunakan aspal penetrasi 80/100.

(b) Kerosin produksi Pertamina.

(c) Briket benda uji perkerasan lentur berdiameter 4 inch, jenis perkerasan AC-WC.

(d) Benda uji perkerasan kaku berdiameter 4 inch, dengan kuat tekan beton pada umur

28 hari adalah 350kg/cm2.

(e) Pengukuran kuat geser didasarkan pada tack coat (pph 35), serta besaran takaran

sebaran tack coat 0,25 l/m2 pada perkerasan lentur dan 0.35 l/m2 pada perkerasan

komposit.

Selanjutnya, untuk menghitung kuat geser tack coat dapat dihitung dengan

persamaan berikut:

...................................................................................... (1)

dimana: P adalah gaya yang menyebabkan geser, Ageser adalah luas bidang geser (cm2)

dan adalah tegangan geser (kg/cm2)


TS-103

Perlakuan

Briket aspal dengan jenis campuran AC-WC (Gambar 4a), dan briket beton

(Gambar 4b) dengan kekuatan tekan pada umur 28 hari sebesar 350 kg/cm2, disiapkan

untuk diuji. Khusus untuk briket aspal harus dilakukan proses aging (penuaan) untuk

mencapai kondisi seperti kondisi eksisting jalan yang akan dilapisi. Gambar 4

memperlihatkan briket aspal dan briket beton yang siap diuji.

(a) (b)

Gambar 4. (a). Briket Aspal (b). Briket Beton

Pengujian benda uji mengikuti langkah-langkah: menyiapkan larutan tack coat dengan

campuran pph 35 (Gambar 5a). Selanjutnya, melaburkan tack coat di atas briket aspal

dan briket beton, dengan besar takaran sebaran tack coat berturut-turut 0,25 l/m2 dan

0,35 l/m2 (Gambar 5b).

(a) (b)

Gambar 5. Larutan Tack Coat.

Cetak lapisan aspal jenis AC-WC di atas briket aspal dan briket beton. Gambar 6

memperlihatkan urutan proses pencetakkan lapisan AC-WC di atas briket aspal dan

beton.

(a). Timbang campuran lapisan AC-WC dengan maksud untuk mendapatkan ketebalan

lapisan yang sama (Gambar 6a).

(b). Tuang campuran AC-WC kedalam cetakan untuk dibentuk, yang dibawahnya sudah

ditempatkan briket aspal dan briket beton (Gambar 6b)

(c). Tumbuk lapisan AC-WC sebanyak 150 kali seperti terlihat pada Gambar 6c.

(d). Keluarkan benda uji yang dicetak dengan menggunakan dongkrak (Gambar 6d)

(e). Briket aspal dan beton (Gambar 6e dan 6f) yang dilapisi dengan lapisan AC-WC.


TS-104

Benda uji yang sudah dicetak, kemudian di uji dengan alat geser langsung yang sudah

dimodifikasi. Besar tegangan yang menggeser lapisan tack coat diantara interface

lapisan akan terbaca pada cincin penguji/proving ring.

(a)

(b) (c) (d)

(f) (g)

Gambar 6. Proses Pencetakkan Lapis AC-WC di atas Briket Beton dan Aspal

Gambar 7 memperlihatkan pengujian kuat geser dengan alat uji modifikasi. Gambar 7a

memperlihatkan benda uji yang sudah ditempatkan dalam kotak geser, sedang Gambar

7b memperlihatkan penyiapan/proses pengujian kuat geser dengan alat yang

dimodifikasi.

Gambar 7. Pengujian Kuat Geser dengan Alat Uji Modifikasi


TS-105

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa sebaran tack coat untuk perkerasan lentur

dan perkerasan komposit secara berturut-turut sebesar 0,25 l/m2 dan 0,35 l/m2,

memberikan nilai kuat geser terbesar (Sondakh, 2010). Oleh sebab itu maka pada

penelitian ini diambil nilai sebaran seperti yang diuraikan di atas. Lebih lanjut, tack coat

pada variasi campuran 35 pph, perhitungan kebutuhan larutan tack coat berdasarkan

pada besaran sebaran takaran tack coat (dihitung dalam satuan liter dan berat) untuk

perkerasan komposit diperoleh sebaran takaran tack coat adalah 2,69 gram. Hasil

sebaran takaran tack coat untuk semua benda uji (perkerasan lentur dan komposit),

disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Sebaran Takaran Tack Coat 35 pph Untuk Perkerasan Lentur dan Komposit

Takaran Perkerasan Lentur (0,25 l/m2) Perkerasan Komposit (0,35 l/m2)

Benda uji 1 Benda uji 2 Benda uji 3 Benda uji 1 Benda uji 2 Benda uji 3

Liter 0,0020 0,0020 0,0020 0,0028 0,0028 0,0028

Berat (gr) 1,9179 1,9292 1,9179 2,6851 2,6958 2,7116

Untuk menghitung kuat geser tack coat, dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan (1). Hasil perhitungan kuat geser tack coat dengan variasi dan besar sebaran

tack coat berdasarkan uraian di atas, disajikan dalam Tabel 2 untuk perkerasan lentur

dan Tabel 3 untuk perkerasan komposit. Gambar 8 memperlihatkan grafik kuat geser

untuk perkerasan lentur dan komposit.

Tabel 2. Kuat Geser untuk Variasi Tack Coat dan Besar Sebaran Takaran pada Perkerasan Lentur

Variasi Besar Sebaran Tack Coat Gaya Geser

(Kg) Gaya Geser

Rata-rata (Kg) Tegangan Geser

(Kg/cm2) l/m2 Gram

35 pph 0.25

1,9192 182,37

174,58 2,18 1,9352 158,99

1,9192 182,37


TS-106

Tabel 3. Kuat Geser untuk Variasi Tack Coat dan Besar Sebaran Takaran pada Perkerasan Komposit

Variasi Besar Sebaran Tack Coat Gaya Geser

(Kg) Gaya Geser

Rata-rata (Kg) Tegangan Geser

(Kg/cm2) l/m2 Gram

35 pph 0.35

2,6866 149,64

130,94 1,63 2,6974 112,23

2,7131 gagal

Gambar 8. Grafik Kuat Geser

Setelah dilakukan pengujian, diperoleh kuat geser rata-rata sebesar 174,58 kg atau

tegangan gesernya adalah sebesar 2,18 kg/cm2 untuk perkerasan lentur. Selanjutnya,

hasil pengujian kuat geser pada perkerasan komposit adalah sebesar 130,94 kg atau

tegangan gesernya adalah sebesar 1,63 kg/cm2.

Selanjutnya, dari proses pengujian dapat dievaluai bahwa alat direct shear hasil

modifikasi dapat bekerja dengan baik, kecuali:

1. Kecepatan penggerak kotak geser sebagai representasi kecepatan roda kendaraan

yang belum merepresentasikan kecepatan kendaraan.

Perhitungan kecepatan kendaraan normal 40 km/jam, maka kecepatan putaran

kotak geser adalah:

40 km/jam = = 666.666,7 mm/menit.

Hasil yang diperoleh jauh < 666.666,7 mm/menit

2. Penerapan beban normal (N) yang merepresentasikan beban kendaraan.

Perhitungan beban standart sumbu tunggal 8160 kg (sumbu tunggal roda ganda)

adalah:

Bidang kontak roda kendaraan = 4 roda x (17 x 30)cm = 2040 cm2.


TS-107

Beban Pengujian adalah beban per luas bidang kontak x luas permukaan benda uji.

Beban pengujian = 4 kg/cm2 x 81,03 cm2 = 324,12 kg

Beban pengujian tidak dapat diterapkan pada alat uji kuat geser tack coat yang

dimodifikasi.

SIMPULAN

Mencermati pengujian kuat geser dengan menggunakan alat hasil modifikasi, maka

dapat disampaikan beberapa hal sebagai hasil evaluasi kinerja alat, sebagai berikut:

1. Alat uji kuat geser yang dimodifikasi dapat bekerja dengan baik.

2. Kecepatan kendaraan standart belum dapat diterapkan pada alat uji kuat geser tack

coat hasil modifikasi.

3. Beban roda kendaraan standat (beban bergerak) belum dapat diterapkan pada alat

kuat geser tack coat hasil modifikasi.

Berdasarkan hasil evaluasi kinerja alat, maka disimpulkan bahwa penelitian lanjutan

masih sangat diperlukan untuk lebih menyempurnakan kinerja alat kuat geser tack coat

yang dihasilkan pada penelitian ini guna mengakomodir semua variable yang menjadi

konsiderasi pada penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

AASHTO M 140. (2015). Standard Specification for Emulsified Asphalt AASHTO Designation: M 140-13 American Association of State Highway and Transportation Officials.

AASHTO - M20. (1970). Standard Specification For Penetration Graded Asphalt Cement. American Association of State Highway and Transportation Officials, 1970.

Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Bina Marga. (2010). Spesifikasi Umum. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Bina Marga, Jakarta.

Hariyadi E. S., Kosasih D., Siswosoebrotho B. I., dan Subagio B. S. (2007). Analisis Kondisi Bonding Antar Lapisan Beraspal Secara Teoritis dan Pengujian di Laboratorium. Jurnal Transportasi Vol. 7 No. 2: 149-160

Leutner, R. (1979). Untersuchung des schichtenverbundes beim bituminosen oberbau. Heft 3/1979.

Mohammad L. N., Hassan M., and Patel N. (2011). Effects of Shear Bond Characteristics of Tack Coats on Pavement Performance at the Interface. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2209. Transportation Research Board of the National Academies, Washington D.C., pp. 1–8.


TS-108

Rumkita I, Yamin A. (2006). Pengaruh Curring Time Dan Pengaruh Air Pada Lapisan Ber-Tack Coat Terhadap Kinerja Tahanan Geser Pada Interface Lapisan Beraspal. Jurnal Jalan – Jembatan Volume 23 No.2: 25-33.

Sihombing A. V. R., (2014). Pengaruh Temperatur Terhadap Daya Rekat Tack Coat. Jurnal Jalan-Jembatan. Volume 31 No. 1: 38 – 49

Sondakh F. (2010). Kajian Eksperimental kuat geser Tack Coat Pada Perkerasan Lentur dan Perkerasan Kompisit. Tesis Magister Teknik, Universitas Sam Ratulangi Manado

Sutanto M. H. (2010). Assessment of Bond Between Asphalt Layer. PhD thesis, University of Nottingham. Access from the University of Nottingham repository: http://eprints.nottingham.ac.uk/11115/1/Thesis_Muslich_Full.pdf.

Zhang W. (2017). Effect of tack coat application on interlayer shear strength of asphalt pavement: a state-of-the-art review based on application in the United States, International Journal of Pavement Research and Technology, accepted date: 12 July 2017

Documents

PROSIDING SENTRINOV 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097