komposisi pembentuk campuran

Komposisi Pembentuk Campuran Flexibel Pavement

1. Tanah Dasar (sub grade)

Tanah Dasar adalah permukaan tanah semula atau permukaan galian atau permukaan tanah timbunan, yang dipadatkan dan merupakan permukaan dasar untuk perletakan bagian-bagian perkerasan lainnya.

Kekuatan dan keawetan konstruksi perkerasan jalan sangat tergantung dari sifat- sifat dan daya dukung tanah dasar. Umumnya persoalan yang menyangkut tanah dasar adalah sebagai berikut:

a.     Perubahan bentuk tetap (deformasi permanen) dari macam tanah tertentu akibat beban lalu lintas.

b.     Sifat mengembang dan menyusut dari tanah tertentu akibat perubahan kadar air.

c.     Daya dukung tanah yang tidak merata dan sukar ditentukan secara pasti pada daerah dengan macam tanah yang sangat berbeda sifat dan kedudukannya, atau akibat pelaksanaan.

2. Lapis Pondasi Bawah (sub base course)

Lapis Pondasi Bawah adalah bagian perkerasan yang terletak antara lapis pondasi dan tanah dasar.

Fungsi lapis pondasi bawah antara lain:

a.     Sebagai bagian dari konstruksi perkerasan untuk mendukung dan menyebarkan beban roda.

b.     Mencapai efisiensi penggunaan material yang relatif murah agar lapisan-lapisan selebihnya dapat dikurangi tebalnya (penghematan biaya konstruksi).

c.     Untuk mencegah tanah dasar masuk ke dalam lapis pondasi.

d.     Sebagai lapis pertama agar pelaksanaan dapat berjalan lancar.

Hal ini sehubungan dengan terlalu lemahnya daya dukung tanah dasar terhadap roda-roda alat-alat besar atau karena kondisi lapangan yang memaksa harus segera menutup tanah dasar dari pengaruh cuaca.

Bermacam-macam tipe tanah setempat (CBR > 20%, PI < 10%) yang relatif lebih baik dari tanah dasar dapat digunakan sebagai bahan pondasi bawah. Campuran-campuran tanah setempat dengan kapur atau semen portland dalam beberapa hal sangat dianjurkan, agar dapat bantuan yang efektif terhadap kestabilan konstruksi perkerasan.

3. Lapis Pondasi (base course)

Lapis Pondasi adalah bagian perkerasan yang terletak antara lapis permukaan dengan lapis pondasi bawah (atau dengan tanah dasar bila tidak menggunakan lapis pondasi bawah).

Fungsi lapis pondasi antara lain:

a.     Sebagai bagian perkerasan yang menahan beban roda,

b.     Sebagai perletakan terhadap lapis permukaan.

Bahan-bahan untuk lapis pondasi umumnya harus cukup kuat dan awet sehingga dapat menahan beban-beban roda. Sebelum menentukan suatu bahan untuk digunakan sebagai bahan pondasi, hendaknya dilakukan penyelidikan dan pertimbangan sebaik-baiknya sehubungan dengan persyaratan teknik.

Bermacam-macam bahan alam / bahan setempat (CBR > 50%, PI < 4%) dapat digunakan sebagai bahan lapis pondasi, antara lain : batu pecah, kerikil pecah dan stabilisasi tanah dengan semen atau kapur.

4. Lapis Permukaan (surface course)

Lapis Permukaan adalah bagian perkerasan yang paling atas. Fungsi lapis permukaan antara lain:

a.     Sebagai bahan perkerasan untuk menahan beban roda

b.     Sebagai lapisan rapat air untuk melindungi badan jalan kerusakan akibat cuaca.

c.     Sebagai lapisan aus (wearing course).

Bahan untuk lapis permukaan umumnya adalah sama dengan bahan untuk lapis pondasi, dengan persyaratan yang lebih tinggi. Penggunaan bahan aspal diperlukan agar lapisan dapat bersifat kedap air, disamping itu bahan aspal sendiri memberikan bantuan tegangan tarik, yang berarti mempertinggi daya dukung lapisan terhadap beban roda lalu lintas.

Pemilihan bahan untuk lapis permukaan perlu dipertimbangkan kegunaan, umur rencana serta pentahapan konstruksi, agar dicapai manfaat yang sebesar-besarnya dari biaya yang dikeluarkan.

Komposisi Pembentuk Campuran Rigid Pavement

Pembentukan Permukaan

Persyaratan tanah dasar untuk perkerasan kaku sama dengan persyaratan tanah dasar untuk perkerasan lentur, baik mengenai daya dukung, kepadatan maupun kerataannya.

Lapis pondasi bawah untuk perkerasan kaku dapat berupa lean concrete (beton kurus), atau bahan berbutir yang bisa berupa agregat atau lapisan pasir (sand bedding). Lapis pondasi bawah tidak dimaksudkan untuk ikut menahan beban lalu lintas, tetapi lebih berfungsi sebagai lantai kerja dan sebagai fasilitas drainase agar air dapat bebas bergerak di bawah plat beton tanpa mengerosi butir-butir tanah yang membentuk tanah dasar. Oleh karena itu biasanya lapis pondasi bawah dari bahan berbutir harus memenuhi persyaratan sebagai filter material.

Persiapan penting yang harus dilakukan sebelum penghamparan plat beton meliputi berbagai hal seperti membentuk, membuat penyesuaian-penyesuaian seperlunya pada permukaan tanah dasar atau lapis pondasi bawah, dan bila perlu, menambahkan air dan memadatkan kembali permukaan disesuaikan dengan alinyemen dan potongan melintang seperti ditunjukkan dalam Gambar Rencana. Pembentukan permukaan secara teliti sangat penting bagi pelaksanaan ditinjau dari segi jumlah beton yang diperlukan untuk menyelesaikan pekerjaan.

Bila digunakan metode dengan acuan tetap (fixed form) dianjurkan agar lapis pondasi bawah dibuat paling sedikit 30 cm lebih lebar dari pada lebar plat beton yang akan dicor, pada masing-masing sisi memanjang hamparan, yang akan berguna sebagai landasan acuan tetap. Bila digunakan metode dengan acuan gelincir (slip form) hal tersebut tidak diperlukan, karena biasanya alat penghampar sudah dilengkapi peralatan otomatis untuk mengatur ketinggian penghamparan sesuai dengan yang direncanakan (string control).

Bagian-bagian permukaan yang menonjol harus dikupas. Bagian-bagian, yang rendah harus diisi dan dipadatkan sesuai dengan persyaratan kepadatan. Bila alat pengupas dilengkapi dengan sistem pengatur ketinggian otomatis, maka alat tersebut dapat langsung dioperasikan di atas permukaan yang akan dibentuk.

Persyaratan dan Pemeriksaan Bentuk Akhir

Sebelum dilakukan penghamparan beton, tanah dasar atau lapisan pondasi bawah diperiksa kepadatan dan bentuk penampang melintangnya.

Permukaan lapisan yang akan dicor beton harus senantiasa bebas dari benda-benda asing, sisa-sisa beton, dan kotoran-kotoran lainnya.

Pemasangan Membran Kedap Air

Membran kedap air harus terdiri dari lembaran plastik yang kedap air setebal 125 micron yang berguna agar air semen dari plat beton yang dicor tidak meresap ke dalam lapisan di bawahnya, dan juga untuk mencegah adanya ikatan antara plat beton dengan lapis pondasi bawah yang akan mengakibatkan terjadinya retak-retak pada plat beton setelah terjadinya penyusutan pada waktu pengerasan beton.

Membran kedap air tersebut dipasang di atas permukaan lapis pondasi bawah yang telah siap. Lembar-lembar yang berdampingan dipasang overlap, dengan lebar tumpang-tindih tidak kurang dari 10 cm pada arah lebar dan 30 cm pada arah memanjang.

Pemasangan lembar kedap air harus dilakukan secara hati-hati untuk mencegah sobeknya lembar-lembar tersebut, dan harus dipaku ke permukaan lapis pondasi bawah agar tidak mudah tergulung akibat tiupan angin.

Komposisi Pembentuk Campuran Rigid Pavement

Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Komposit berasal dari kata kerja “to compose” yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Dalam hal ini gabungan bahan ada dua macam :
a. Gabungan makro :

• · Bisa dibedakan secara visual
• · Penggabungan lebih secara fisis dan mekanis
• · Bisa dipisahkan secara fisis dan mekanis

b. Gabungan mikro :

• · Tidak bisa dibedakan secara visual
• · Penggabungan ini lebih secara kimia
• · Sulit dipisahkan, tetapi dapat dilakukan secara kimia

Karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran / kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utamanya yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material pada dasarnya tidak dapat dipisahkan. (Schwartz, 1984)
Material komposit terdiri dari dua buah penyusun yaitu filler (bahan pengisi) dan matrik. Adapun definisi dari keduanya adalah sebagai berikut:

• · filler adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serat atau serbuk. serat yang sering digunakan dalam pembuatan komposit antara lain serat E-Glass, Boron, Carbon dan lain sebagainya. Bisa juga dari serat alam antara lain serat kenaf, jute, rami, cantula dan lain sebagainya.
• · matrik, menurut Gibson R.F, (1994) mengatakan bahwa matrik dalam struktur komposit bisa berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matrik secara umum berfungsi untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit. Matrik memiliki fungsi :

Ø Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur
Ø Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan
Ø Mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat
Ø Menyumbangkan beberapa sifat seperti, kekakuan, ketangguhan dan tahanan listrik.
Penggunaan material komposit telah dikenal selama ribuan tahun pada alam sekitar kita. Pada jaman mesir kuno, jerami digunakan pada dinding untuk meningkatkan performa struktur. Kayu merupakan komposit alami yang sering digunakan selama ini. Para pekerja kuno telah mengenal istilah komposit dengan menggunakan ter untuk mengikat alang2 untuk membuat kapal komposit 7000 tahun yang lalu.
Perkembangan dari material komposit tidak terbatas hanya pada material bangunan dan hal ini dapat dilihat pada abad pertengahan. Di Asia tengah, busur dibuat dari otot binatang, getah kayu dan benang sutera dengan bahan perekat sebagai pengikat. Hasil dari komposit yang berlapis2 (laminated) mimiliki daktilitas dan kekerasan (hardness) dari unsur pokoknya namun kekuatan merupakan efek sinergi dari gabungan sifat material.
Beton, material yang digunakan oleh seluruh dunia dan juga material berbasis semen lainnya juga merupakan suatu komposit. Perilaku dan sifat dari beton dapat dimengerti dan direncanakan, diprediksi dengan lebih baik bila dilihat sebagai komposit dan begitu pula dengan beton bertulang.
Material komposit akan bersinergi bila memiliki sebuah “sistem” yang mempersatukan material2 penunjang untuk mencapai sebuah sifat material baru tertentu.
Seperti yang dikatakan oleh Aristotle pada 350SM “The Whole is more than just the sum of components”. Aristotle berkeyakinan bahwa skema konseptual secara keseluruhan dari alam perlu untuk dipersatukan dan tidak dapat ditinjau dari segi komponen yang terpisah-pisah. Hal ini yang penting untuk diperhatikan dalam perencanaan struktur oleh seorang engineer.
Material komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya (Schwartz, 1997) :
1. Bobot ringan
2. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik
3. Biaya produksi murah
4. Tahan korosi
2. Klasifikasi komposit
Secara garis besar komposit dapat diklasifikasikan menjadi 4 macam (Jones, 1999 : 2), yaitu:

• Fibrous composites materials
• Laminated composites materials
• Particulate composites materials
• Kombinasi dari ketiga tipe di atas

2.1 Fibrous composite material

Terdiri dari dua komponen penyusun yaitu matriks dan serat. Skema penyusunan serat dapat dibagi menjadi 3.

fibrous composit material

Gambar Skema penyusunan serat. (a) continous fibres, (b) discontinous fibres, ( c) random discontinous fibres.

2.2 Laminated composites material
Terdiri sekurang-kurangnya dua lapis material yang berbeda dan digabun g secara bersama-sama. Laminated composite dibentuk dari dari berbagai lapisan-lapisan dengan berbagai macam arah penyusunan serat yang ditentukan yang disebut laminat.
Yang termasuk Laminated composites (komposit berlapis) yaitu :

• Bimetals
• Cladmetals
• Laminated Glass
• Plastic-Based Laminates

2.3 Particulate composite material
Particulate composite material (material komposit partikel) terdiri dari satu atau lebih partikel yang tersuspensi di dalam matriks dari matriks lainnya. Partikel logam dan
non-logam dapat digunakan sebagai matriks. Empat kombinasi yang dapat digunakan sebagai matriks komposit partikel:

• Material komposit partikel non-logam di dalam matriks non-logam
• Material komposit partikel logam di dalam matriks non-logam
• Material komposit partikel non-logam di dalam matriks logam
• Material komposit partikel logam di dalam matriks logam

Contoh Komposit
Komposit Kayu
Komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk yang terbuat dari lembaran atau potongan–potongan kecil kayu yang direkat bersama-sama (Maloney,1996). Mengacu pada pengertian di atas, komposit  serbuk kayu plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik polimer didalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat (Febrianto, 1999).
Pembuatan komposit dengan menggunakan matriks dari plastik yang telah didaur ulang, selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan kayu, juga dapat mengurangi pembebanan lingkungan terhadap limbah plastik disamping menghasilkan produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti kayu. Keunggulan produk ini antara lain : biaya produksi lebih murah, bahan bakunya melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya, kerapatannya rendah, lebih bersifat biodegradable (dibanding plastik), memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya, dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat didaur ulang (recycleable). Beberapa contoh penggunaan produk ini antara lain sebagai komponen interior kendaraan (mobil, kereta api, pesawat terbang), perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela, pintu, dinding, lantai dan jembatan) (Febrianto, 1999: Youngquist, 1995).
Aluminium Matrix Composites
Salah satu dari jenis komposit yang dipakai luas dalam berbagai aplikasi adalah komposit Al/Al₂0₃. Komposit ini adalah pengembangan dari komposit bermatriks logam yaitu aluminium, biasa disebut Aluminium Matrix Composites (AMCs) dengan alumina (Al₂0₃) sebagai fasa penguat.
Bertitik tolak dari pengertian komposit, maka komposit Al-Al₂0₃ diharapkan dapat menggabungkan sifat terbaik dari matriks aluminium (Al) sebagai material yang ringan, konduktivitas panas dan listrik baik, serta ketahanan korosi tinggi (mudah membentuk lapisan oksida yang kuat dan tahan terhadap korosi) dengan penguat alumina (Al₂O₃) yang memiliki kekerasan tinggi (hard) sehingga tahan terhadap wear, kekuatan (strength) dan kekakuan (stiffness) tinggi, sifat dielektrik yang excellent dari DC ke frekuensi GHz, konduktivitas termal baik, kapabilitas ukuran dan bentuk yang baik, serta resisten terhadap serangan asam kuat dan alkali pada temperatur tinggi.
Aluminium sebagai matriks pada komposit Al/Al₂O₃, merupakan logam dengan kelimpahan terbesar di kerak bumi. Selain itu, logam ini memiliki melting point yang relatif rendah yaitu 658⁰C, sehingga dengan penambahan unsur seperti tembaga (Cu), silikon (Si), atau magnesium (Mg) akan menghasilkan paduan aluminium yang memiliki kekuatan yang besar. Namun, jika dibandingkan dengan kekuatan baja paduan, maka paduan aluminium masih berada jauh di bawahnya. Sementara itu, beberapa kekurangan dari logam ini seperti: stiffness yang rendah, koefisien ekspansi termal yang sulit dikontrol, tidak memilki resisten yang baik terhadap abrasi dan wear, serta sifat “miskin”nya pada temperatur tinggi. Kombinasi dari keunggulan dan kelemahan di atas, menjadikan aluminium sebagai logam yang paling banyak dijadikan obyek riset pada komposit yang bermatrik logam.
Tentu saja, berbeda antara aluminium dengan alumina (Al₂O₃), walaupun unsur utama penyusun kedua material ini sama. Alumina (Al₂O₃) banyak digunakan dalam fabrikasi material keramik, karena merupakan bahan baku yang menghasilkan keramik dengan performa tinggi dan hemat biaya (cost effective). Beberapa aplikasi khusus dari alumina (Al₂O₃) yaitu Gas laser tubes (tabung laser gas), wear pads (Baju anti peluru), seal rings, isolator lisrik temperatur dan voltase tinggi, Furnace liner tubes, Thread and wire guides, electronic substrates, Senjata balistik, abrasion resistant tube and elbow liners, thermometry sensors, laboratory instrument tubes and sample holders, instrumentation parts for thermal property test machines, dan media gerinda.
Ikatan antar atom pada alumina merupakan ionic bonding yang kuat, tidak heran jika memiliki karakteristik yang diinginkan. Artinya, ia tetap stabil walaupun pada temperatur yang sangat tinggi, karena membentuk fasa kristal heksagonal alpha (α-hexagonal) yang sangat stabil. Pada oksida keramik, fasa ini merupakan yang paling kuat dan kaku. Lebih lanjut, fasa ini memiliki kekerasan tinggi dan sifat dielektrik yang excellent. Dengan demikian, banyak digunakan dalam cakupan aplikasi yang sangat luas.
Alumina murni, memiliki fungsi ganda baik sebagai atmosfer pengoksidasi maupun pereduksi sampai 1925⁰C. Sedangkan kehilangan berat material ini dalam ruang vakum berkisar dari 10^-7 sampai 10^-6 g/cm2.det di atas temperatur 1700⁰C sampai 2000⁰C. Kemudian dari pada itu, alumina sangat resisten terhadap serangan segala gas kecuali fluorine, dan tahan terhadap semua reagen terkecuali asam hydrofluoric dan phosphosric. Adapun serangan pada suhu tinggi, alumina dengan kemurnian rendah, mudah diserang oleh partikulat gas logam alkali.
Komposit Al/Al₂O₃
Telah dijelaskan, sifat-sifat dari komponen penyusun komposit Al/Al₂O₃ yang terdiri dari aluminium sebagai matriks dan alumina sebagai fasa penguat. Dalam hal ini, banyak keunggulan dari AMCs jika dibandingkan dengan aluminium maupun paduan aluminium yang tidak dikuatkan, yaitu:

• Greater strength (kekuatan lebih besar)
• Improved stiffness (kekakuan diperbaiki)
• Reduced density/weight (mengurangi densitas/berat)
• Improved high temperature properties (memperbaiki sifat temperatur tinggi)
• Controlled thermal expansion coefficient (koefisien ekspansi termal terkontrol)
• Thermal/heat management
• Enhanced and tailored electrical performance (peningkatan performa dan kinerja elektrik)
• · Improved abrasion and wear resistance (memperbaiki ketahanan abrasi dan aus)
• · Control of mass (especially in reciprocating applications) (control massa (terutama dalam aplikasi khusus), dan
• · Improved damping capabilities (memperbaiki kapabilitas damping)

Keunggulan-keunggulan di atas, terlihat dari apresiasi yang lebih baik pada alumunium murni yang semula memiliki modulus elastic 70 GPa meningkat menjadi 240 GPa dengan diberi penguat 60% volume serat alumina yang kontinu. Sebaliknya, pemberian 60% volume penguat dalam aluminium murni justru menurunkan koefisien ekspansi dari 24 ppm/⁰C menjadi 7 ppm/⁰C. Hal ini, menunjukkan bahwa sesuatu hal yang mungkin mengadakan perubahan terhadap properties aluminium sampai 2 atau 3 tingkat dengan penambahan variasi volume penguat yang sesuai.
Sistem komposit AMCs menawarkan kombinasi dari properties yang sedemikian rupa, yang dari tahun ke tahun telah dicoba dan digunakan di dalam banyak aplikasi-aplikas structural, fungsional dan bukan structural di dalam bidang engineering yang bermacam-macam. Kekuatan yang menggerakkan untuk penggunaan AMCs ini meliputi keunggulan dalam aspek performa, ekonomi dan lingkungan. Penggunaan utama dari AMCs ini di dalam sector transportasi yang memberikan keuntungan seperti pemakaian bahan bakar yang lebih sedikit, suara yang kecil, dan menurunkan emisi di udara. Dengan melihat kecenderungan perubahan peraturan yang semakin ketat di bidang lingkungan dan penekanan pada perbaikan aspek keekonomian bahan bakar, penggunaan AMCs pada sektor transportasi akan diutamakan dan tidak bisa terelakkan untuk tahun mendatang.
AMCs diharapkan dapat mengganti bahan-bahan monolitik seperti paduan aluminium, paduan besi, paduan titanium, dan polimer berbasis komposit dalam aplikasi tertentu. Sekarang, dengan penggantian bahan monolitik dengan AMCs dalam system rekayasa semakin bertambah luas. Seakan ada yang memaksa kepada keperluan untuk merancang ulang keseluruhan system untuk mendapatkan keuntungan dari penambahan berat dan volume.