PENETRASI BAHAN-BAHAN BITUMEN ( PENETRATION PENETRATION OF BITUMENOUS BITUMENOUS MATERIALS MATERIALS )
A. TUJUAN Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan aspal yang dinyatakan dalam masuknya jarum dengan beban tertentu pada kurun waktu tertentu pada suhu kamar. Tingkat kekerasan ini merupakan klasifikasi aspal.
B. PENDAHULUAN Bahan bitumen adalah material termoplastik yang secara bert ahap mencair, sesuai dengan pertambahan suhu dan berlaku sebaliknya dengan pengurangan suhu. Meskipun demikian, perilaku/respon material bahan bitumen tersebut terhadap suhu pada prinsipnya membentuk suatu spectrum/bera gam, tergantung dari komposisi unsur-unsur penyusunnya. pen yusunnya. Jika dilihat dari sudut pandang ilmu rekayasa, ragam dari komposisi unsure penyusun bahan bitumen biasanya tidak ditinjau lebih lanjut, untuk menggambarkan karakteristik ragam respon material bahan bitumen tersebut diperkenalkan beberapa parameter, yang salah satunya adalah nilai PEN (Penetrasi). Nilai ini menggambarkan tingkat kekerasan suatu bitumen dalam suhu standar (25˚C) , yang diambil dari pengukuran kedalaman penetrasi jarum standar, dengan beban standar (50 gr/100 gr), dalam rentang waktu yang juga standar (5 detik). British Standard (BSI) membagi nilai penetrasi ini menjadi 10 macam, dengan rentang nilai PEN 15 sampai dengan 450, sedangkan AASHTO mendefinisikan nilai PEN 40-50 sebagai nilai PEN untuk material bitumen yang paling keras dan PEN 200-300 200-300 untuk material bitumen yang paling paling lembek. Nilai penetrasi sangat sensitive terhadap suhu. Pengukuran di atas suhu kamar akan menghasilkan nilai yang berbeda. Variasi suhu terhadap nilai penetrasi dapat disusun sedemikian rupa sehingga dihasilkan grafik grafik hubungan antar suhu dengan nilai penetrasi. Penetration index dapat ditentukan dari grafik tersebut.
C. PROSEDUR PENGUJIAN Prosedur pengujian berdasarkan AASHTO T 49-89: 1990/ASTM D 5-86. Peralatan: 1. Alat penetrasi yang menggerakkan pemeganng jarum naik turun tanpa gesekan dan dapat mengukur penetrasi sampai 0,1 mm. Pemegaang jarum seberat (47,5 ± 0,05) gram yang dapat dilepas dengan mudah dari alat penetrasi untuk peneraan. 2. Pemberat sebesar (50 ± 0,05) gram dan (100 ± 0,05) gram masing-masing dipergunakan untuk pengukuran penetrasi dengan beban 100gr dan 200 gr. 3. Jarum penetrasi dibuat dari stailess steel mutu 440°C, atau HRC 54 sampai 60. Ujung jarum harus berbentuk kerucut terpancung. 4. Cawan contoh terbuat dari logam atau gelas berbentuk silinder dengan dasar yang rata-rata berukuran sebagai berikut : Penetrasi
Diameter
Kedalaman
Kapasitas
Dibawah 200
55 mm
35 mm
90 ml
200 sampai 300
70 mm
45 mm
175 ml
Tabel 1: Ukuran-ukuran Cawan 5. Bak perendam (waterbath), terdiri dari bejana dengan isi tidak kurang dari 10 liter dan dapat menahan suhu tertentu dengan ketelitian lebih kurang 0,1°C. bejana dilengkapi dengan pelat dasar berlubang – lubang, terletak 50 mm diatas dasar bejana. Permukaan air sekurang-kurangnya 150 ml diatas pelat dasar berlubang. 6. Tempat air benda uji ditempatkan di bawah alat penetrasi. 7. Tempat tersebut mempunyai isi tidak kurang dari 350 ml, dan tinggi yang cukup untuk merendam benda uji. 8. Pengukur waktu. 9. Untuk pengukuran penetrasi dengan tangan diperlukan stopwatch dengan skala pembagian terkecil 0,1 detik atau kurang dan kesalah tertinggi 0,1 detik per detik. Untuk pengukuran penetrasi dengan alat otomatis, kesalahan alt tersebut tidak boleh melebihi 0,1 detik.
Persiapan benda uji: 1. Panaskan contoh perlahan-lahan serta aduklah hingga cukup cair untuk dapat dituangkan. Pemanasan contoh benda uji tidak lebih dari 56°C di atas titik lembek, dan untuk bitumen tidak lebih dari 100°C di atas titik lembek. Waktu pemanasan tidak boleh lebih dari 30 menit. Aduklah perlahan-lahan agar udara tidak masuk ke dalam contoh benda uji. 2. Setelah contoh cair merata, tuangkan kedalam tempat contoh dan diamkan hingga dingin. Tinggi contoh dalam tempat tersebut tidak kurang dari angka penetrasi ditambah 10 mm. Buatlah dua benda uji (duplo) 3. Tutuplah benda uji agar bebas dari debu dan diamkan pada suhu ruang selama 1 sampai 1,5 jam untuk benda uji dengan cawan berkapasitas 90 ml dan 1,5 sampai 2 jam untuk benda uji dengan cawan berkapasitas 175 ml.
Langkah-langkah pengujian 1. Letakkan benda uji dalam tempat air yang kecil dan masukkan tempat air tersebut kedalam bak perendam yang telah berada pada suhu yang ditentukan. Diamkan dalam bak tersebut selama 1 sampai 1,5 jam untuk benda uji dengan cawan berkapasitas 90 ml dan 1,5 sampai 2 jam untuk benda uji dengan cawan berkapasitas 175 ml. 2. Periksalah pemegang jarum agar jarum dapat dipasan dengan baik dan bersihkan jarum penetrasi dengan toluene atau pelarut lain kemudian keringkan jarum tersebut dengan lap bersih lalu pasanglah jarum pada pemegang jarum. 3. Letakkan pemberat 50 gram diatas jarum untuk memperoleh beban (100 ± 0,1) gram. 4. Pindahkan tempat air dari bak perendam kebawah alat penetr asi. 5. Turunkan jaru perlahan-lahan sehingga jarum tersebut menyentuh permukaan benda uji. Kemudian aturlah angka 0 di arloji penetrometer sehingga jarum penunjuk berimpit dengannya. 6. Lepaskan pemegangjarum dan serentak jalankan stopwatch selama jangka (5 ± 0,1) detik.
7. Putarlah arloji penetrometer dan bacalah angka pentrasi yang berimpit dengan jarum penunjuk. Bulatkan hingga angka 0,1 mm terdekat. 8. Lepaskan jarum dari pemegang jarum dan siapkan alat penetrasi untuk pekerjaan berikutnya. 9. Lakukan pekerjaan diatas tidak kurang dari 3 kali untuk benda uji yang sama, dengan ketentuan setiap titik pemeriksaan dan tepi dinding berjarak lebih dari 1 cm.
Catatan 1. Thermometer untuk bak perendam harus di tera. 2. Bitumen dengan penetrasi kurang dari 350 dapat diuji dengan alat-alat dan cara pemeriksaan ini, sedangkan bitumen dengan penetrasi antara 350 dan 500 perlu dilakukan dengan alat-alat lain 3. Untuk penetrasi dengan nilai lebih besar dari 200 sedikitnya digunakan 3 jarum penetrasi untuk tiap penusukan digunakan satu jarum dan jarum tidak usah ditarik kembali sampai pengujian selesai. Hal ini dikarenakan untuk penetrasi lebih dari 200 lebih rentan terhadap kerusakan disbanding benda uji dengan pentrasi yang lebih kecil. 4. Apabila pembacaan stopwatch lebih dari (5 ± 0,1) detik, hasil tersebut tidak berlaku (diabakan).
D. PERHITUNGAN DAN PELAPORAN Nilai penetrasi dinyatakan sebagai rata-rata dari sekurang-kurangnya dari tiga pembacaan dengan ketentuan bahwa hasil-hasil pembacaan tidak melampaui ketentuan di bawah ini: Hasil Penetrasi Toleransi
0 – 49
50 – 149
150 – 249
1200
2
4
6
8
Table 2 : hasil penetrasi dan nilai toleransi Apabila perbedaan antara masing-masing pembacaan melebihi toleransi, pemeriksaan harus diulangi.
E. DATA HASIL PENGUJIAN Di bawah ini merupakan data dan perhitungan yang diperoleh dari pengujian penetrasi yang telah dilakukan. No
Kegiatan
Pembacaan Suhu
Uraian Contoh dipanaskan
1
2
3
Pembukaan contoh
Mendinginkan contoh
Mencapai suhu pemeriksaan
- mulai jam
150o C
07.45
- selesai jam 07.50 Didiamkan pada suhu ruang - mulai jam 07.50 - selesai jam 08.05 Direndam pada suhu 25 o C - mulai jam
25o C
08.05 09.05
- selesai jam
Penetrasi pada suhu 25 o C 4
Pemeriksaan
- mulai jam
09.05
- selesai jam
10.00
25o C
Table 3 : Uraian kegiatan
Data Hasil Pengujian No
Penetrasi Pada 25o C, 100 gr, 5 detik
I
II
1
Pengamatan 1
64
62
2
Pengamatan 2
74
70
3
Pengamatan 3
68
66
4
Pengamatan 4
71,5
62
5
Pengamatan 5
68
61
69,1
64,2
Rata-Rata Nilai Penetrasi Table 4 : data hasil pengujian
66,65
F. DIAGRAM ALIR PENGUJIAN PENETRASI Di bawah ini disajikan diagram alir yang menjelaskan alur dari pengujian penetrasi. PERSIAPAN BENDA UJI
Pemanasan Aspal
Aspal dipanaskan dengan suhu 150ºC Waktu pemanasan ± 5 menit hingga cair merata Pada saat pemanasan, aspal diaduk perlahan agar udara tidak masuk
Penuangan ke Tempat Contoh
Perawatan Benda Uji
Aspal dituangkan pada cawan Ketinggian aspal di dalam cawan lebih dari 10 mm + angka penetrasi Jumlah benda uji yang dibuat = 2 benda uji Cawan yang berisi benda uji ditutup su a a bebas dari debu
Benda uji didiamkan pada suhu ruang (25ºC) selama 1 jam Benda Uji direndam pada bak yang berisi air selama 1 jam
PENGUJIAN Persiapan pengujian
Memastikan bahwa peralatan dalam kondisi baik (1 set alat penetrasi) Meletakkan pemberat 50 gram Mengatur timer alat penetrasi (jangka waktu = 5 + 0,1 detik) Benda uji dipindahkan pada bejana berisi air
Proses Pengujian
Pen ulan an Pen u ian
Pembacaan Data
Pembacaan hasil uji penetrasi pada arloji (ketelitian 0,1 mm) Mencatat hasil pengujian penetrasi pada bacaan skala arloji penetrometer
Jarum diturunkan hingga ujungnya menyentuh permukaan benda uji Atur angka 0 diarloji penetrometer Tekan tombol pada timer, kemudian jarum akan jatuh
Jarum diangkat dari benda uji Siapkan titik pengujian berikutnya (jarak antar titik pengujian > 1 cm) Mengulang pengujian hingga 5 kali untuk setiap benda uji
PERHITUNGAN DAN PELAPORAN DATA Perhitungan Data
Menghitung hasil pengujian penterasi Memastikan bahwa hasil pengujian tidak melebihi angka toleransi
Pelaporan Hasil Pengujian
Menyusun laporan hasil pengujian Jika hasil pengujian melebihi angka toleransi maka pengujian diulang kembali
G. LAMPIRAN 1. Pemanasan aspal
3. Penuangan ke tempat contoh
2. Mendinginkan aspal pada suhu ruang 25ºC
4. Pengujian penetrasi
