LAPORAN HIBAH PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL

BATCH-II

TAHUN ANGGARAN 2010

Konstruksi Perkerasan HRS (Hot Rolled Sheet) Yang Tahan Hujan Berpolutan dengan Menggunakan Piropilit

Asril Kurniadi, ST, MT

Lasmini Ambarwati, ST., M.Eng Siti Mutrofin MSc

Dibiayai Oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan Nasional

sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Dalam Rangka Pelaksanaan Hibah Penelitian Strategis Nasional Tahun Anggaran 2010 Nomor :

165/SP2H/PP/DP2M/III/2010, tanggal 01 Maret 2010

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

NOVEMBER 2010

Bidang ilmu : Infrastruktur,

Transportasi dan Industri

RINGKASAN

Piropilit terdapat di Malang Selatan, Kecamatan Sumbermanjing mempunyai kandungan silika yang cukup tinggi yaitu 84,30%. Teraktifasinya piropilit dengan larutan asam diharapkan meningkatkan interlocking piropilit dengan aspal pada campuran Hot Rolled Sheet (HRS). Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penggunaan piropilit optimum sebagai filler, agregat halus dan agregat kasar dan kadar aspal terhadap stabilitas dan durabilitas campuran HRS, pengaruh aktifasi perendaman larutan asam terhadap durabilitas dan ikatan aspal-agregat dengan variasi waktu perendaman, mengetahui formasi gradasi baru untuk konstruksi campuran perkerasan HRS yang tahan hujan berpolutan.

Campuran HRS dibuat dengan 6 variasi perndaman larutan asam (tanpa perendaman, perendaman 1, 7, 14, 21, 28 hari) dan untuk kondisi perendaman waterbath selama 30 menit dan 24 jam untuk 4 skenario (skenario 1: kadar aspal 6,336% dan piropilit sebagai filler pada optimum 5%, scenario 2: kadar aspal 7,47% dan filler optimum 5 %, agregat halus 15,3%, scenario 3: kadar aspal 8,5% dan piropilit optimu sebagai filler 5%, agregat halus 15,3% dan agregat kasar 8%, scenario 4: kadar aspal 8,4% dan tanpa piropilit.

Hasil pengujian XRD menunjukkan bahwa senyawa yang terjadi dengan penggunaan piropilit pada campuran HRS (scenario 1-3) adalah quartz, langbeinite, anorthite sodian disordered dan pyrophyllite, sedangkan untuk scenario 4 tanpa penggunaa piroplit hanya ada senyawa anorthite (100%). Senyawa yang dominan pada skeanario 1 adalah anorthite (60%), quartz (21%), pyrophyllite (15%) dan langbeinite (4%); Scenario 2 terdiri dari senyawa anorthite (30%), quartz (15%), pyrophyllite (19%), langbeinite (4%), dan anorthoclase (32%); Scenario 3 terdiri dari senyawa anorthite (44%), quartz (7%), pyrophyllite (16%), langbeinite (2%), dan anorthoclase (30%). Dari senyawa yang terjadi, senyawa yang mempunyai tingkat kekerasan yang tinngi adalah anorthite dan quartz dengan Mohs scale hardness 6-7, sehingga dapat disimpulkan scenario 1 (dengann piropilit sebgai filler) mempunyai kekerasan campuran yang mendekati scenario 4 (tanpa piropilit).

Campuran HRS scenario 1 dengan perlakuan perendaman asam, dari karakteristik yang campuran seperti stabilitas mengalami penurunan yang cukup besar setelah 28 hari. Nilai fleksibility dari campuran scenario 1 tinggi. Dalam arti scenario 1 memberikan kontribusi yang berarti dalam pengaruh perendaman asam terhadap campuran HRS dengan nilai IKS yang cenderung naik setelah perendaman asam 14 hari. Sedangkan Scenario 2 setelah mengalami perlakuan perendaman asam, stabilitas mengalami penurunan yang cukup besar setelah 28 hari. Hal ini menunjukkan pemberian piropilit sebagai filler dan agregat halus membuat campuran HRS lebih fleksibel. Dari nilai IKS menunjukkan bahwa penggunaan piropilit sebagai filler dan agregat halus memberikan nilai durabilitas yang tinggi pada campuran HRS scenario 2. Untuk campuran HRS scenario 3 dengan perendaman larutan asam mempunyai nilai IKS yang paling kecil 82% pada hari ke 14 dan hari ke-21 tetapi nilai tersebut masih diatas standar. Dan pada rentang waktu antara hari ke 21 hingga hari ke-28 menunjukkan peningkatan yang cukup signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan piropilit sebagai filler, agregat halus, dan agregat kasar (campuran HRS scenario 3) memberikan kontribusi yang cukup baik dalam menjaga nilai IKS untuk

tetap stabil dan cenderung meningkat akibat perendaman asam. Campuran HRS skeario 4 tanpa penggunaan piropilit dengan perendaman larutan asam mempunyai nilai IKS yang paling kecil 81% pada hari ke 21 tetapi nilai tersebut masih diatas standar. Dan pada rentang waktu antara hari ke 21 hingga hari ke-28 menunjukkan peningkatan yang cukup signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa campuran HRS scenario 4 mempunyai IKS yang cenderung menurun dan nilainya dibawah nilai IKS dari skenario 1,2, dan 3.

Dari analisis kualitatif XRD dijelaskan semyawa yang terjadi pada campuran HRS (scenario 1) dengan perendaman asam adalah Quartz, Langbeinite, Anorthite sodian disordered dan Pyrophyllite, dengan dominasi senyawa Quartz (>21%) dan Anorthite (>30%). Pada hari ke 56 ada senyawa dominan lain seperti Zinc azide hydrate (14%) dan Potassium phenolate (19%), dimana senyawa tersebut bersifat rapuh (Mohs hardness Potassium 0,4 dan Zinc 2,5). Hal ini menunjukkan secara keseluruhan campuran HRS skenario 1 mempunyai kekerasan yang kurang tinggi dengan perendaman larutan asam jika dianalisis dari senyawa dominan baru yang terbentuk. Campuran HRS (scenario 2) daengan perendaman asam, senyawa yang terbentuk adalah Quartz, Langbeinite, Anorthite sodian disordered, Anorthoclase dan Pyrophyllite, dengan dominasi senyawa Quartz (>15%), Anorthite(>30%), dan Anorthoclase (>30%). Dengan perendaman larutan asam membuat campuran HRS scenario 2, adanya Pada hari ke 28 ada senyawa dominan lain seperti Labradorite (37%) dan 33% pada hari ke 56, dimana senyawa tersebut bersifat keras (Mohs hardness 6-6,5). Hal ini menunjukkan secara keseluruhan campuran HRS skenario 2 mempunyai kekerasan yang cukup tinggi dengan perendaman larutan asam dan lebih flesibel serta stabil terhadap stabilitas dan durabilitas campurannya. Skenario 3 menunjukkan bahwa senyawa yang terjadi dengan perendaman asam adalah Quartz, Anorthite sodian disordered, dan Pyrophyllite, dengan dominasi senyawa Anorthite(>11%), dan Quartz (>31%), dimana senyawa tersebut bersifat keras (Mohs hardness 6 dan 7). Hal ini menunjukkan secara keseluruhan campuran HRS skenario 3 mempunyai kekerasan yang tinggi dengan perendaman larutan asam dan lebih stabil terhadap stabilitas dan durabilitas campurannya. Skenario 4 menunjukkan bahwa senyawa yang terjadi dengan penggunaan batu pecah dengan perendaman asam adalah Quartz, Calcite. Morimotoite, dan Labradorite, dengan dominasi senyawa Anorthite(>29%). Pada hari ke 28 ada senyawa dominan lain seperti Calcite (56%), dimana senyawa tersebut bersifat kurang keras (Mohs hardness 3). Hal ini menunjukkan secara keseluruhan campuran HRS skenario 4 mempunyai kekerasan yang relarif rendah, lebih rapuh dan kurang stabil terhadap stabilitas dan durabilitas campurannya. Senyawa baru yang terjadi pada campuran HRS skenario 4 sesuai dengan hasil perhitungan IKS yang menujukkan bahwa campuran scenario 4 memiliki durabilitas yang cenderung menurun dengan perendaman larutan asam selama 56 hari.

Dengan campuran HRS Wearing Coarse (HRS –WC) yang terdiri dari bahan pengisi (filler) yang digunakan variasi abu batu 4% dan piropilit 5%, agregat halus dengan material dari piropilit 15,3% dan batu pecah 35,7%, sedangkan agregat kasar dari material batu pecah. Didapatkan gradasi baru untuk penggunaan piropilit sesuai dengan Scenario 2. Job mix tersebut memenuhi persyaratan standar, dengan material agregat kasar dari batu pecah masih terlalu halus untuk HRS-WC.

Kata kunci : piropilit, stabilitas, durabilitas, gradasi baru HRS, IKS (ideks kekuatan sisa)

SUMMARY

Pyrophyllite has silica content 84.3% which is found in South Malang,

Sumbermanjing sub district. Activation of pyrophyllite with acid solution is hoped increasing the interlock phyropilite with asphalt in HRS (Hot Rolled Sheet) mixed. The aims of this research are to know HRS mixed enduring to acid rain, to seek proportion of pyrophyllite and asphalt which has optimum stability with using pyrophyllite as filler, fine aggregate, an d coarse aggregate, and also to compare parameter in Marshall test from the scenario done (four scenarios)

HRS mixed is done with 6 variation of acid solution soaking (without soaking, soaking during 1, 7, 14, 21, and 28 days), and with soaking in water bath during 30 minutes and 24 hours for all scenarios ( scenario 1: asphalt content 6.336, filler from pyrophyllite 5%, scenario 2: asphalt content 7.47% and optimum filler pyrophyllite 5%, fine aggregate from pyrophyllite 15.3%, scenario 3: asphalt content 8.5%, optimum pyrophyllite for 5%, fine aggregate 15.3%, and coarse aggregate 8%, and scenario 4: asphalt content 8.5% without pyrophyllite.

From XRD analysis, new chemical elements with soaking acid solution for scenario 1,2 and 3 are quartz, langbeinite, anorthite sodian disordered and pyrophyllite, while its elements for scenario 4 without usage of pyrophyllite are anorthite (100%). Dominat elements in sceanro 1 are anorthite (60%), quartz (21%), pyrophyllite (15%) and langbeinite (4%); Scenario 2 contains anorthite (30%), quartz (15%), pyrophyllite (19%), langbeinite (4%), and anorthoclase (32%); Scenario 3 consists of anorthite (44%), quartz (7%), pyrophyllite (16%), langbeinite (2%), and anorthoclase (30%). These elements have high Mohs hardness level such as anorthite and quartz (Mohs scale hardness 6-7), so it is revealed that scenario 1 has hardness level equal with scenario 4.

Scenario 1 with soaking acid solution has declining stability until 28 days. This scenario has high flexibility. Scenario 1 contributes significantly in HRS mixture which is indicated from increasing RSI (residue of strength index) during 14 days. On the other hand, Scenario 2 tends to decline its stability with soaking acid solution during 28 days. This condition shows that usage pyrophyllite as filler and fine aggregate produces flexible mixture. From RSI value, scenario 2 contributes high durability. Scenario 3 with soaking acid solution has minimum RSI 82% in 14 days and 21 days which is still allowed in standard value. From 21 to 28 days, its value has significant increase. This condition explains that scenario 3 contributes in keeping RSI to be stable and trend to rise. Scenario 4 without treatment of pyrophyllite and with treatment of acid solution has minimum RSI 81% in 21 days which is allowed by standard value. From 21 to 28 days, RSI value increases significantly. This condition reveals that scenario 4 has RSI declining trend and its value below than the other values (scenario 1,2, and 3) .

From XRD analysis, scenario1 with soaking acid solution has new elements such as Quartz, Langbeinite, Anorthite sodian disordered and Pyrophyllite, with dominant one Quartz (>21%) and Anorthite (>30%). In 56 days, it occurs the other elements such as Zinc azide hydrate (14%) and Potassium phenolate (19%) which includes brittle elements (Mohs hardness Potassium 0.4 and Zinc 2.5). Brieftly, scenario 1 has less hardness with treatment of acid solution. While scenario 2 has Quartz, Langbeinite, Anorthite sodian disordered, Anorthoclase and Pyrophyllite with dominant elements

Quartz (>15%), Anorthite(>30%), and Anorthoclase (>30%). There are other elements such as Labradorite (37%) in 28 days and 33% in 56 days in which this element has slight hardness, flexible, and stable value in stability and durability. Scenario 3 shows slight stiffness, flexible and stable in stability and durability. Scenario 3 has new elements such as Quartz, Anorthite sodian disordered, and Pyrophyllite, with dominant Anorthite(>11%) and Quartz (>31%) in which these elements have Mohs hardness 6 and 7. It reveals that scenario 3 has high rigidity and stable in stability and durability. Scenario 4 consists of Quartz, Calcite. Morimotoite, and Labradorite with dominant elements Anorthite(>29%) with treatment of acid solution. At 28 days, the other element occurs Calcite (56%) which has Mohs hardness 3. Scenario 4 has slightly low stiffness, and less stable in stability and durability. The presence of this element is in line with RSI value in which scenario 4 has trend in decreasing durability with treatment of acid solution during 56 days.

HRS Wearing Coarse (HRS –WC) consists of filler from dust 4% and pyrophyllite,5%, fine aggregate from pyrophyllite,15.3% and stone 35.7%, and coarse aggregate from stone 40%. It is obtained new formula of gradation of HRS mixture with using pyrophyllite in which it appropriates with scenario 2. This formula is allowed standard value of specification of HRS material even though the coarse aggregate is slight fine for HRS-WC. Keyword : phyropilite, proportion of crush stone, HRS mix characteristic, optimum filler, optimum fine agregate.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1996, Memperkenalkan bahan Galian Golongan C di Jawa Timur : Piropilit, Dinas Pertambangan Daerah Propinsi Jawa Timur.

Anonim. 2000. Spesifikasi Campuran Beraspal Panas, Departemen Pekerjaan Umum. Anonim, 2005, Pacitan Selayang Pandang, Akses dari http://www.pacitan.go.id,

[Akses online : Feb. 2005]. Bearat, H., McKelvy, M. J., Chizmeshya, A. V. G. Sharma, R., and Carpenter, R. W.,

2002, “Magnesium Hydroxide Dehydroxylation Carbonation Reaction Processes; Implication for Carbon Dioxide Mineral Sequestration”, Journal Of American Ceramic Society, vol. 85, 742-748.

Deer, W.A., Hawie, R.A., and Zussman, J., 1992, An Introduction To The Rockforming Minerals, 2nd Ed., Pearson Prentice Hall, Harlow, England, pp.46-50

Erni Budi A., 2004. Skripsi Pengaruh Konsentrasi Asam Terhadap Nilai Stabilitas dan Fleksibilitas Hot Rolled Sheet (HRS), Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Brawijaya, Malang. Unpublished.

Greenberg, A. C., Clesceri, L. S., and Eaton, A. D., 1992, Standard Method for Water and Wastewater, 18th Ed., American Public Health Association, New York, pp. 169-177 and 409-413.

Handoko, D.S.P. 2003, Akktivasi Katalis Cr/Zeolit dalam Reaksi Konversi Katalik Fenol dan Metol Butanol, Jurnal Ilmu Dasar, vol.4 No.2: 70-76.

Hayati, E. K., 2002, Pengaruh jenis Senyawa Fosfat Terhadap Fosfatasi Zeolit Alam Turen, Skripsi, Kimia-FMIPA, Unibraw, Malang. Unpublished.

Huheey, J. E., Keiter, E. A., and Keiter, R. L., 1993, Inorganic chemistry, 4th ed., Harpercollins College Publishers, NewYork, pp.347.

Keren, R., Gross, P.R., and Sparks, D.L 1994, Equilibrium and Kinetics of Borate Adsorption-Desorption on Pyrophyllite in Aqueous Suspensions, Soil. Sci. Soc. Am. J, 58:1116-1122.

Kurniadi, Lasmini A., S. Mutrofin, 2009. Konstruksi Perkerasan HRS (Hot Rolled Sheet) Yang Tahan Hujan Berpolutan dengan Menggunakan Piropilit, Laporan Penelitian Kompetitif Sesuai Prioritas Nasionanl tahun 2009 (tahun pertama), Universitas Brawijaya, Malang, Unpublished.

Mutrofin, dkk. 2005. Karakteristik Mineral Piropilit Sumbermanjing, Malang Selatan, Fakultas MIPA, Teknik Kimia, Universitas Brawijaya, Malang.

Mutrofin, dkk. 2006. Aktifasi Dengan HCl dan Kalsinasi Terhadap Mineral Piropilit Sumbermanjing, Malang Selata dalam Upaya Meningkatkan Prospeknya Sebagai Adsorben Anion, Fakultas MIPA, Teknik Kimia, Universitas Brawijaya, Malang.

Powell, D., 1998, Pyrophyllite, http://www.mii.org/minerals/phototalc.html, diakses 4 Agustus 2005.

Sainz-Diaz, C. L., Timon, V., Botella, V., and Laguna, A. H., 2000, Isomorphous Substitution Effect on the vibration Frequencies of Hydroxyl Groups in Molecular Cluster Models of The Clay Oktahedral Sheet, American Mineralogist, vol. 85, 1038-1045.

Sukirman, Silvia. 2003. Beton Aspal Campuran Panas, Nova, Bandung.

Utami, Sri Juniarti. 2004. Skripsi Pengaruh Campuran Asam Terhadap Durabilitas Hot Rolled Sheet (HRS), Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Brawijaya, Malang. Unpublished

Wang, L., Zhang, M., Redfern, S. A. T., and Zhang, Z.Y., 2002, Dehydroxylation and Trasformation of the 2:1 Phyllosilicate Pyrophyllite at Elevated temperatures: An Infrared Spectroscopic Study, Clays and Clay Minerals, no. 50, 272-283.

Wang, L., Zhang, M., and Redfern, A. A. T., 2003, Infrared Study of CO2 Incorporation into Pyrophyllite {Al2Si4O10(OH)2] During Dehydroxylation, Calys and Clay Minerals, Volume. 51, No. 4, 439-444

West, A. R., 1984, Solid State Chemistry and Its Application, John Wiley and Sons, New York, pp. 18-19, 163