Keberkesanan Penggunaan Epoksi Sebagai Bahan Tambah Dalam Bitumen Bagi Campuran Panas Konkrit...

UNIVERSITI TUN HUSSEIN ONN MALAYSIA

PENGESAHAN STATUS LAPORAN PROJEK SARJANA MUDA

KEBERKESANAN PENGGUNAAN EPOKSI SEBAGAI BAHAN TAMBAH

DALAM BITUMEN BAGI CAMPURAN PANAS KONKRIT BERASFALT

SESI PENGAJIAN : 2012/2013

Saya ZAWANI BINTI MOHD ZAHUDI mengaku membenarkan Laporan Projek Sarjana Muda ini disimpan di Perpustakaan dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut: 1. Laporan Projek Sarjana Muda adalah hak milik Universiti Tun Hussein Onn Malaysia. 2. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan untuk tujuan pengajian sahaja 3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran antara institusi

pengajian tinggi. 4. ** Sila tandakan ()

SULIT (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam AKTA RAHSIA RASMI 1972) TERHAD (Mengandungi maklumat TERHAD yang telah ditentukan oleh organsasi/badan di mana penyelidikan dijalankan)

TIDAK TERHAD

Disahkan oleh (TANDATANGAN PENULIS) (TANDATANGAN PENYELIA) Alamat Tetap: LOT 28, KAMPUNG GERIK,

33300 GERIK,

PERAK DARUL RIDZUAN

Tarikh : ___________________________ Tarikh: _____________________________ CATATAN: ** Jika Laporan Projek Sarjana Muda ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat

daripada pihak berkuasa/organisasi berkenaan dengan menyatakan sekali sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai SULIT atau TERHAD.

i

KEBERKESANAN PENGGUNAAN EPOKSI SEBAGAI BAHAN TAMBAH

DALAM BITUMEN BAGI CAMPURAN PANAS KONKRIT BERASFALT

ZAWANI BINTI MOHD ZAHUDI

Tesis ini dikemukakan sebagai

memenuhi syarat penganugerahan

Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Awam dan Alam Sekitar

Fakulti Kejuruteraan Awam dan Alam Sekitar

Universiti Tun Hussien Onn Malaysia

Jun 2013

ii

Saya akui projek ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan yang

tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sumbernya

Pelajar : ............................................................................

ZAWANI BINTI MOHD ZAHUDI

Tarikh : ............................................................................

Penyelia : ..............................................................................

ENCIK KHAIRUL NIZAM BIN MOHD YUNUS

iii

Teristimewa buat,

Ibu bapa yang dikasihi, Mohd Zahudi Bin Nasruddin dan Nor Zaiha Binti Zakaria,

Adik-beradikku sekalian,

...........doa restu dan jasa baik kalian amat ku hargai dan tidak akan ku lupakan

......hanya ALLAH sahaja yang dapat membalasnya.

Rakan-rakan seperjuangan,

....akhirnya apa yang dihajati tercapai sudah,

Segulung ijazah kini dalam genggaman.

iv

PENGHARGAAN

Syukur ke hadrat ilahi kerana dengan izin dan ketentuan-Nya tesis ini berjaya dihasilkan

dengan sempurna.

Penulis ingin merakamkan penghargaan kepada En. Khairul Nizam Bin Mohd

Yunus selaku penyelia tesis ini. Tidak lupa juga kepada En Abdul Rahim dan En

Bakhtiar selaku juruteknik Makmal Kejuruteraan Jalan dan Trafik yang banyak memberi

bantuan dalam penyediaan dan penggunaan peralatan makmal. Terima kasih di atas

segala panduan, bimbingan, nasihat dan dorongan selama tempoh penulisan tesis ini.

Setinggi-tinggi penghargaan juga kepada pihak kakitangan Fakulti Kejuruteraan

Awam dan Alam Sekitar, Universiti Tun Hussein Onn, Batu Pahat di atas segala

kemudahan dan sokongan yang diberikan untuk menjayakan penulisan tesis ini.

Tidak lupa juga kepada rakan-rakan seperjuangan serta individu-individu yang

banyak membantu dan yang terlibat samada secara langsung atau tidak di dalam

menyiapkan penulisan tesis ini.

v

ABSTRAK

Pertambahan pembebanan lalulintas sekarang menyebabkan kerosakan sering berlaku

pada turapan jalan. Masalah tersebut tidak berjaya diselesaikan apabila kerosakan

turapan tidak dibaiki dengan sempurna. Pengguna sering mengadu tentang

ketidakselesaan ketika memandu di jalanraya. Bagi mengelakkan masalah terus berlaku,

struktur jalan harus direkabentuk dengan kekuatan dan kebolehkerjaan yang tinggi.

Kekuatan dan ketahanlasakan turapan jalan harus selaras dengan pertambahan

pembebanan lalulintas bagi memastikan keselamatan dan keselesaan pengguna jalanraya

terjamin. Salah satu langkah yang boleh dilakukan bagi meningkatkan prestasi turapan

jalan ialah melakukan pengubahsuaian campuran. Kajian ini dijalankan untuk melihat

kesesuaian penggunaan epoksi sebagai bahan tambah untuk menggantikan sebahagian

daripada penggunaan bitumen dalam campuran panas konkrit berasfalt. Kandungan

epoksi yang digunakan untuk setiap campuran AC 14 adalah 4%, 8%, 12%, 16%, 24%

dan 32% daripada berat kandungan bitumen optimum. Kemudian, sampel campuran

tanpa bahan tambah epoksi disediakan dengan peratus kandungan bitumen adalah di

antara 4.5% sehingga 6.5% daripada berat keseluruhan sampel. Kandungan epoksi

optimum dan kandungan bitumen optimum ditentukan. Kemudian, sampel campuran

biasa (kandungan bitumen optimum) beserta sampel campuran terubahsuai (kandungan

epoksi optimum) disediakan. Ujian Marshall dijalankan bagi menentukan kesesuaian

penggunaan epoksi sebagai bahan tambah dalam campuran. Keputusan ujian bagi

sampel campuran biasa dan sampel campuran terubahsuai dianalisis dan dibandingkan

mengikut spesifikasi piawai yang telah ditetapkan dalam JKR/SPJ/2008.

vi

ABSTRACT

The accretion of traffic loading cause damage often occurs in road pavement and make

consumers discomfort when driving on the road. To avoid the problem continues, the

modification mix had been done to improve the performance of road pavement and

produce a pavement design with high strength and workability. This study was

conducted to examine the suitability of epoxy as an additive to replace part of bitumen

in hot mix asphalt. The objective of this study is to determine optimum bitumen and

optimum epoxy content, then a comparison between both of that were made due to

Marshall parameters. Sample without epoxy prepared with the range of bitumen

percentage 4.0% to 6.5% from total weight of aggregate to determine optimum bitumen

content, then sample with epoxy prepared with the percentage of epoxy that is 4%, 8%,

12%, 16%, 24% and 32% from weight of optimum bitumen content to determine

optimum epoxy content. Then, the control samples along with verification samples are

provided. Marshall tests are conducted to determine the suitability of epoxy as an

additive in the mix. The test results for both samples were analyzed and compared

according to standard specifications set forth in JKR/SPJ/2008.

vii

KANDUNGAN

TAJUK i

PENGAKUAN ii

DEDIKASI iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK v

KANDUNGAN vii

SENARAI JADUAL xi

SENARAI RAJAH xii

SENARAI LAMPIRAN xiii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Pernyataan Masalah 2

1.2 Objektif Kajian 3

1.3 Skop Kajian 4

1.4 Jangkaan Keputusan 4

BAB 2 KAJIAN LITERATUR 6

2.1 Bahan Campuran Turapan Anjal 6

2.2 Bahan Perekat (Bitumen) 7

2.2.1 Sifat-Sifat Semulajadi Bitumen 8

viii

2.2.2 Ciri-ciri Bitumen 9

2.2.2.1 Kekonsistenan 9

2.2.2.2 Ketahanlasakan Terhadap Luluhawa 10

2.2.3 Jenis-Jenis Bitumen 10

2.2.3.1 Bitumen Jenis Penusukan

(Straight-Run, Simen Asfalt) 11

2.2.3.2 Bitumen Cutback 11

2.2.3.3 Bitumen Emulsi 12

2.3 Pengisi 13

2.4 Agregat 13

2.4.1 Jenis-Jenis Agregat 14

2.4.2 Pengkelasan Agregat 14

2.4.3 Sifat-Sifat Agregat 14

2.5 Bahan Tambah 15

2.5.1 Ciri-Ciri Bahan Tambah 16

2.5.2 Jenis-Jenis Bahan Tambah 16

2.5.3 Bahan Tambah Epoksi 18

2.5.3.1 Ciri-Ciri Resin Epoksi 19

2.6 Penutup 20

BAB 3 METODOLOGI 21

3.1 Metodologi Kajian 21

3.2 Ujian-Ujian Makmal 25

3.2.1 Penggredan Agragat 25

ix

3.2.2 Rekabentuk Ujian Marshall 26

3.2.2.1 Penyediaan Sampel 27

3.2.3 Penentuan Kandungan Bitumen Optimum

(OBC) 30

3.2.3.1 Ujian Graviti Tentu Agregat Kasar 30

3.2.3.2 Ujian Graviti Tentu Agregat Halus 31

3.2.3.3 Ujian Graviti Tentu Bitumen 32

3.2.3.4 Ujian Aliran dan Kestabilan 33

3.2.3.5 Analisis Lompang Udara

(VTM) 34

3.2.3.6 Analisis Lompang Terisi

Bitumen (VFB) 35

3.2.3.7 Analisis Kekukuhan 35

3.2.3.8 Analisis Kandungan

Bitumen Optimum(OBC) 36

BAB 4 ANALISIS DAN PERBINCANGAN 37

4.1 Penggredan Agregat 37

4.2 Graviti Tentu dan Penyerapan Air 38

4.2.1 Agregat Kasar 38

4.2.2 Agregat Halus 39

4.2.3 Pengisi 40

4.2.4 Campuran Agregat 41

4.2.5 Bitumen 41

x

4.2.6 Epoksi 42

4.2.7 Bitumen Terubahsuai dengan Epoksi 42

4.3 Penentuan Ciri-Ciri Marshall bagi Campuran Biasa 43

4.3.1 Ketumpatan 43

4.3.2 Lompang dalam Campuran 44

4.3.3 Lompang Terisi Bitumen 45

4.3.4 Kestabilan 46

4.3.5 Aliran 47

4.3.6 Kekukuhan 48

4.4 Ciri-Ciri Marshall bagi Campuran Terubahsuai 49

4.4.1 Ketumpatan 50

4.4.2 Lompang dalam Campuran 51

4.4.3 Lompang Terisi Bitumen 52

4.4.4 Kestabilan 52

4.4.5 Aliran 53

4.4.6 Kekukuhan 54

4.5 Perbandingan Parameter Marshall 55

BAB 5 KESIMPULAN DAN CADANGAN 56

5.1 Ringkasan Keputusan dan Kesimpulan 57

5.2 Cadangan 58

RUJUKAN 59

xi

SENARAI JADUAL

2.1 Pengistilahan bahan bitumen 8

2.2 Jenis-jenis bahan tambah yang umum digunakan 16

3.1 Had penggredan agregat untuk turapan berbitumen AC 14 26

3.2 Bilangan sampel untuk campuran kawalan 27

3.3 Bilangan sampel untuk campuran ubahsuai 28

4.1 Had penggredan agregat bagi AC 14 38

4.2 Graviti tentu dan penyerapan air bagi agregat kasar 39

4.3 Graviti tentu dan penyerapan air bagi agregat halus 40

4.4 Graviti tentu bitumen 42

4.5 Graviti tentu bitumen terubahsuai 43

4.6 Jadual keputusan Ujian Marshall bagi sampel campuran

biasa dan terubahsuai 55

xii

SENARAI RAJAH

2.1 Proses pembentukan epoksi 19

3.1 Carta alir proses kajian campuran kawalan 23

3.2 Carta alir proses kajian campuran dengan bahan tambah epoksi 24

4.1 Ketumpatan melawan peratus kandungan bitumen 44

4.2 Lompang campuran melawan peratus kandungan bitumen 45

4.3 Lompang terisi bitumen melawan peratus kandungan bitumen 46

4.4 Kestabilan melawan peratus kandungan bitumen 47

4.5 Aliran melawan peratus kandungan bitumen 48

4.6 Kekukuhan melawan peratus kandungan bitumen 49

4.7 Ketumpatan melawan peratus kandungan epoksi 50

4.8 VTM melawan peratus kandungan epoksi 51

4.9 VFB melawan peratus kandungan epoksi 52

4.10 Kestabilan melawan peratus kandungan epoksi 53

4.11 Aliran melawan peratus kandungan epoksi 54

4.12 Kekukuhan melawan peratus kandungan epoksi 55

xiii

SENARAI LAMPIRAN

A Sifat-sifat Epoksi 61

B1a Jadual Marshall bagi campuran bitumen biasa 62

B1b Graf dan pengiraan OBC 63

B2a Jadual Marshall bagi campuran bitumen biasa 64

B2b Graf dan pengiraan OEC 65

C1 Peralatan dan radas untuk ujian ayakan 66

C2 Mesin menggaul dan peralatan untuk mendapatkan

graviti tentu bitumen 67

C3 Peralatan untuk mendapatkan graviti tentu agregat halus 68

BAB 1

PENDAHULUAN

Jalanraya merupakan alat perhubungan darat yang terpenting di Malaysia. Ia merupakan

elemen terpenting menyumbang kepada kemajuan negara. Jalanraya berfungsi untuk

menghubungkan satu destinasi dengan destinasi yang lain secara cepat dan selamat.

Selain itu, system perhubungan melalui jalanraya dapat membantu meningkatkan taraf

hidup di sesebuah kawasan samada dari segi ekonomi, politik mahupun sosial. Di

Malaysia, hampir 75% jalan di Negara ini terdiri daripada jalan berturap (Che Ros,

2008).

Turapan berbitumen merupakan turapan anjal yang boleh membentuk rintangan

yang sangat tinggi terhadap kehausan, kegelinciran dan ubah bentuk permukaan

(Edward dan Huen, 1967). Justeru, turapan berbitumen juga selalu digunakan kerana ia

mempunyai jangka hayat yang panjang dan kebolehkhidmatan yang tinggi. Turapan

tersebut menghasilkan permukaan yang rata dan selesa kerana bunyi bising roda kereta

yang menggelek permukaannya dapat dikawal dengan baik.

Turapan berbitumen terbahagi kepada dua jenis iaitu konkrit berasfalt (turapan

anjal) dan dandanan permukaan. Lapisan permukaan turapan ini akan menerima beban

dari roda kenderaan dan mengagihkannya ke lapisan dibawahnya. Ianya juga mampu

mengurangkan percikan air dari tayar kenderaan dan juga kalis air. Oleh itu, kadar

2

penyusupan air ke dalam turapan dapat dikurangkan sekaligus mengekalkan kekuatan

struktur lapisan dibawahnya.

Walaubagaimanapun, kegagalan tetap jua berlaku pada turapan jalan. Kegagalan

turapan boleh berlaku disebabkan oleh pembebanan lalulintas yang kian meningkat,

kesan daripada faktor persekitaran (perubahan cuaca) yang boleh mengubah ciri-ciri

bitumen. Kerosakan turapan amatlah berbahaya kepada pengguna jalanraya.

Oleh sebab itu, telah banyak cadangan pengubahsuaian dilakukan bagi

meningkatkan kualiti turapan dan keselamatan jalanraya. Rekabentuk dengan inovasi

baru dilakukan bagi menghasilkan turapan berkos rendah dan tahan lasak selaras dengan

kemajuan negara masa kini. Inovasi terhadap bahan kitar semula juga telah banyak

dilakukan bagi meningkatkan taraf ekonomi negara.

1.1 Penyataan Masalah

Kerosakan jalan merupakan masalah yang sering terjadi di jalanraya di Malaysia.

Kerosakan jalan menjadi salah satu penyumbang utama kepada peningkatan jumlah

kemalangan jalanraya. Antara kerosakan jalan yang berlaku ialah keretakan, kecacatan

permukaan, kecacatan tepi dan lelubang. Keadaan tersebut menyebabkan penyelidikan

terhadap bahan bagi rekabentuk jalanraya berkembang. Pelbagai penyelidikan dilakukan

termasuklah penggunaan bahan tambah. Matlamatnya adalah untuk memperbaiki hayat

rekabentuk turapanbagi memastikan keselamatan dan keselesaan pengguna jalanraya

terjamin.

Pada amnya, campuran konkrit berasfalt terdiri daripada tiga bahan utama iaitu

bitumen, aggregat dan pengisi (Che Ros, 2008). Ketahanlasakan turapan berbitumen

amat bergantung kepada keupayaan bitumen sebagai bahan perekat supaya ikatan di

antara agregat adalah kuat dan stabil. Kualiti rekatan bitumen penting bagi

mengukuhkan struktur jalanraya. Contoh kegagalan yang biasa berlaku adalah

penyepaian, kegagalan patah dan ketidakstabilan (Heatherlay dan Leaver, 1967).

3

Selain itu, penyelidikan juga dilakukan bagi meningkatkan kualiti bahan. Oleh

itu, didapati penggunaan epoksi (kebiasaannya digunakan bagi membaiki keretakan

bangunan) mampu meningkatkan kualiti jalanraya. Dalam kajian ini, epoksi akan

digunakan sebagai pengganti bagi sebahagian bitumen untuk memperbaiki rekatan

antara bitumen dan aggregat dalam rekabentuk campuran panas konkrit berasfalt.

1.2 Objektif Kajian

Matlamat utama kajian ini adalah untuk merekabentuk, menyedia dan mengkaji kesan

epoksi dalam campuran panas konkrit berasfalt. Dalam kajian ini, kandungan epoksi

yang akan digunakan untuk membentuk campuran AC 14 adalah sebanyak 4%, 8% ,

12%, 16%, 24% dan 32% daripada berat kandungan bitumen optimum. Kesan

penambahan epoksi dalam campuran dapat dinilai melalui keputusan ujian Marshall.

Perbandingan keputusan ujian Marshall akan dilakukan di antara sampel verifikasi yang

mengandungi kandungan epoksi optimum dan sampel kawalan tanpa bahan tambah

epoksi.

Bagi mencapai matlamat yang dinyatakan, kajian yang akan dijalankan adalah

berdasarkan beberapa objektif di bawah :

i.Menentukan kandungan bitumen optimum (OBC) dalam campuran panas AC 14.

ii.Menentukan kandungan epoksi optimum (OEC) sebagai bahan tambah dalam

campuran panas AC 14.

iii.Membuat perbandingan parameter Marshall antara sampel menggunakan OBC

dan sampel menggunakan OEC.

4

1.3 Skop Kajian

Secara keseluruhannya, skop kajian dijalankan merangkumi penggunaan epoksi

sebanyak 4%, 8% , 12%, 16%, 24% dan 32% daripada berat kandungan bitumen untuk

membentuk campuran asfalt AC 14. Kajian dijalankan menggunakan peralatan dan

kemudahan yang disediakan di Makmal Jalan Raya dan Pengangkutan UTHM. Nilai

kandungan epoksi optimum akan diperoleh dan satu sampel verifikasi yang mempunyai

kandungan epoksi optimum tersebut disediakan. Ujian Marshall dilakukan bagi

menentukan parameter Marshall seperti kestabilan, ketumpatan, graviti tentu, aliran,

peratus lompang terisi bitumen, peratus lompang dalam campuran dan kekukuhan.

Bahan-bahan yang digunakan adalah mengikut spesifikasi yang telah ditetapkan oleh

Jabatan Kerja Raya Malaysia. Ia amat penting bagi memastikan matlamat dan objektif

kajian tercapai.

Di samping itu, sampel yang mengandungi bitumen tanpa bahan tambah epoksi

akan turut disediakan dengan peratus bitumen adalah dari 4.5% hingga 6.5% daripada

berat campuran HMA. Nilai kandungan bitumen optimum akan ditentukan untuk

menyediakan sampel kawalan. Sampel kawalan disediakan sebagai penentu ukur

keberkesanan penggunaan epoksi sebagai bahan tambah dalam campuran HMA dengan

membuat perbandingan parameter Marshall antara sampel kawalan dan sampel

verifikasi. Hasil ujian akan menentukan kesan penambahan epoksi terhadap HMA.

1.4 Jangkaan Keputusan

Kajian ini adalah untuk mengkaji kesan penggunaan epoksi sebagai bahan tambah

supaya dapat menghasilkan satu campuran konrit berasfalt yang bermutu tinggi dan

tahan lama. Bitumen yang dicampurkan dengan epoksi diharap dapat menghasilkan

turapan berasfalt yang lebih tahan kepada suhu yang tinggi disamping menambahkan

5

kekuatan dan ketahanlasakannya dengan menjalankan Ujian Marshall dalam campuran

HMA bagi lapisan haus AC 14.

Selain itu, kajian ini juga merupakan salah satu inisiatif untuk mencari alternatif

lain bagi mengurangkan penggunaan bitumen dalam pembinaan jalanraya. Justeru,

diharapkan juga agar dapat mengurangkan kos kerajaan untuk dari segi penyenggaraan

jalan.

BAB 2

KAJIAN LITERATUR

Jalanraya mula dibina kira-kira 5 000 tahun dahulu sejak bermulanya rekaan roda

untuk kereta kuda dan lembu. Ianya terdapat di Mesopotamia, China, Mesir, India,

dan Yunani.

Jalanraya ringkas dengan hanya mempunyai permukaan keras untuk menahan

beban kenderaan seperti Chinese Silk Route. Batu dan mortar digunakan pada

jalan-jalan di Mesir dan India. Jalan-jalan yang berturapkan bata dan asfalt telah

dijumpai di Babylon, Mesopotamia.

2.1 Bahan Campuran Turapan Anjal

Asfalt mula digunakan sebagai permukaan jalan di Paris pada tahun 1850 dan di

Britain pada awal tahun 1870 (OFlaherty, 1974). Campuran turapan anjal digunakan

untuk menyediakan permukaan yang kuat, tahan lasak, ekonomi dan berfungsi

dengan baik terhadap pergerakan lalulintas supaya lancar dan selamat. Jalan raya

moden adalah campuran turapan anjal yang terletak di permukaan atas iaitu lapisan

permukaan yang pada kebiasaannya terdiri daripada lapisan haus dan lapisan

pengikat.

7

Campuran turapan anjal terdiri daripada beberapa bahan penting yang

mempunyai peranan tertentu supaya dapat menghasilkan satu campuran yang

memenuhi kehendak spesifikasi yang ditetapkan. Bahan-bahan utama yang

dimaksudkan ialah :

i. Bahan perekat

ii. Bahan pengisi

iii. Agregat

2.2 Bahan Perekat (Bitumen)

Daripada ASTM D 1559 (ASTM, 1981), bitumen boleh ditakrifkan sebagai suatu

bahan yang boleh wujud dalam bentuk pepejal ataupun cecair. Daripada BS 3690 :

Part I : 1989 : Bitumen for building and civil engineering pula, mentakrifkan

bitumen sebagai cecair likat atau pejal yang terdiri daripada hidrokarbon dan pecahan

hidrokarbon, melarut dalam larutan trikloroetanol, tidak meruap dan melembut

apabila dipanaskan. ( Bent Thagesen et al., 1995) mentakrifkan bitumen ( juga

dipanggil simen asfalt di US) adalah bahan berwarna hitam ke perang gelap yang

melekit terdiri terutamanya daripada hidrokarbon berat-molekul-tinggi. Di

sesetengah negara ia boleh ditemui sebagai komponen semulajadi, batu asfalt, tetapi

kebanyakan bitumen diperolehi daripada penyulingan minyak mentah.

Istilah yang digunakan bagi bahan bitumen mempunyai takrif yang berbeza.

Di United Kingdom, bitumen meliputi bahan hidrokarbon semulajadi dan sisa atau

baki yang diperolehi daripada proses penyulingan minyak mentah. Oleh itu, tar tidak

termasuk dalam golongan bitumen. Tar diperolehi melalui proses penyulingan

musnah terhadap bahan seperti arang batu, kayu dan syal (Che Ros Ismail et al.,

2008).

Sebaliknya, di Amerika Syarikat, istilah bitumen di United Kingdom

dikenali sebagai asfalt iaitu bahan hidrokarbon semulajadi atau baki dari penyulingan

minyak mentah sahaja. Manakala istilah bitumen adalah merangkumi

penggunaannya pada kedua-dua bahan iaitu asfalt dan tar. Ringkasan perbandingan

8

antara istilah yang digunakan di Amerika Syarikat dan United Kingdom diberikan

dalam Jadual 2.1 (Che Ros Ismail et al., 2008).

Jadual 2.1 : Pengistilahan bahan bitumen (Che Ros Ismail et al., 2008)

Amerika Syarikat United Kingdom

Bitumen Bitumen dan Tar

Asfalt (Simen Asfalt) Bitumen

Asfalt Konkrit Asfal = Bitumen + Agregat

2.2.1 Sifat-Sifat Semulajadi Bitumen

Bitumen telah digunakan secara meluas dalam pembinaan jalanraya kerana sifat

semulajadinya yang unik. Antara sifat-sifat tersebut adalah seperti berikut :

i. Satu bahan penyimen yang kuat, mudah merekat dan tahan lasak.

ii. Merupakan bahan plastik yang mempunyai kebolehlenturan yang terkawal

apabila bercampur dengan agregat.

iii. Tidak dipengaruhi oleh kebanyakan asid, alkali dan garam. Ianya hanya boleh

dipengaruhi oleh asid sulfurik dan asid nitrik.

iv. Mempunyai sifat kalis air yang tinggi. Ini penting bagi menghalang air larian

permukaan menyusup masuk ke dalam lapisan subgred kerana apabila ianya

berlaku, lapisan subgred tadi akan menjadi tepu dan seterusnya membawa

kepada kegagalan struktur.

v. Pada suhu biasa, asfalt berbentuk sabagai pepejal atau separuh pepejal. Ianya

boleh dicairkan dengan cara berikut :

a. Mengenakan haba terhadap asfalt

b. Menggunakan pelarut

c. Pengemulsian

9

2.2.2 Ciri-ciri Bitumen

Kekuatan dan ketahanan turapan jalan dipengaruhi oleh sifat-sifat bahan-bahannya.

Sifat-sifat yang terdapat pada bitumen ialah kekonsistenan, ketahanlasakan terhadap

luluhawa, kadar pengawetan dan rintangan terhadap tindakan air. Sifat-sifat tersebut

sangat penting bagi memastikan turapan dapat bertahan lama.

2.2.2.1 Kekonsistenan

Peranan kekonsistenan dalam pemilihan dan penggunaan bahan bitumen boleh

dikelaskan kepada dua jenis iaitu:

i. Pertimbangan terhadap kekonsistenan pada sesuatu suhu yang tertentu akan

menggredkan bahan bitumen itu.

ii. Kesan suhu terhadap kekonsistenan.

Kekonsistenan bitumen bergantung penuh pada perubahan suhu. Bitumen

penusukan akan menjadi cecair berkelikatan rendah pada suhu sekitar 110oC

manakala asfalt tertiup masih lagi dalam keadaan separa plastik pada suhu tersebut

dan hanya akan berubah apabila suhu ditingkatkan lagi. Terhadap lima jenis kaedah

yang sering digunakan untuk mengukur kekonsistenan bitumen iaitu (Wan Mohd.

Hafizi Wan Hassan, 2001):

a. Ujian Penusukan.

b. Ujian Kelikatan Furol.

c. Ujian Kineatik.

d. Ujian Apungan.

e. Ujian Titik Lembut.

10

2.2.2.2 Ketahanlasakan Terhadap Luluhawa

Lapisan paling atas bitumen pada turapan jalan sentiasa terdedah kepada cuaca, yang

menjadikannya semakin kehilangan sifat anjal dan seterusnya menjadi rapuh akibat

proses pengerasan. Fenomena luluhawa ini akan menyebabkan berlaku keretakan

yang boleh menyebabkan air masuk ke lapisan bawah struktur dan merosakkannya.

Kesannya, lapisan turapan akan tertanggal. Luluhawa terjadi disebabkan tindakan

pengoksidaan dan pemeruapan.

Sepanjang tempoh khidmat bitumen sebagai bahan turapan, ia akan terdedah

kepada agen-agen fizikal dan kimia yang akan mempengaruhi ciri-cirinya. Agen

tersebut adalah seperti air, udara (pengoksidaan), pencahayaan dan bahan kimia yang

menghakis (Barth, 1962).

Pengerasan bitumen juga boleh berlaku semasa proses penyediaan campuran

konkrit berasfalt (Hatherly dan Leaver, 1967). Ia dipengaruhi oleh beberapa faktor

iaitu suhu campuran, tempoh masa semasa penggaulan dan semasa dibiarkan pada

suhu yang tinggi selepas proses penggaulan.

Pengoksidaan terhadap turapan akan bertambah cepat apabila terdedah

kepada pencahayaan. Ianya dipanggil pengoksidaan foto, iaitu pancaran cahaya boleh

memusnahkan molekul asfalt dan menghasilkan unsur yang boleh larut dalam air

(Mohamed Rehan, Meor Othman dan Asri, 1993).

2.2.3 Jenis-Jenis Bitumen

Bitumen yang digunakan dalam turapan jalan raya diperolehi melalui proses

penyulingan berperingkat minyak mentah. Proses dilakukan sebanyak beberapa

peringkat penyulingan dan sisa yang tertinggal digunakan untuk menghasilkan empat

jenis bitumen iaitu:

i. Jenis penusukan (straight-run, simen asfalt).

ii. Jenis cutback.

11

iii. Jenis emulsi.

iv. Jenis tertiup (blown).

2.2.3.1 Bitumen Jenis Penusukan (Straight-Run, Simen Asfalt)

Bitumen jenis ini paling banyak sekali digunakan dalam pembinaan turapan anjal.

Bitumen penusukan dapat dikelaskan kepada lima jenis melalui ujian penusukan

menurut piawaian ASTM D946 iaitu gred 40-50, gred 60-70, gred 85-100, gred 120-

150 dan gred 200-300. Nilai penusukan yang tinggi menunjukkan bitumen tersebut

adalah bersifat lembut dan sesuai digunakan untuk negara yang beriklim sejuk. Nilai

penusukan yang rendah menunjukkan bitumen adalah bersifat keras dan sesuai

digunakan di negara yang panas. Malaysia menggunakan bitumen penusukan gred

80-100.

2.2.3.2 Bitumen Cutback

Bitumen cutback terhasil daripada campuran bitumen (60%-80%) dengan cecair

pelarut bagi mengurangkan kelikatannya. Bitumen cutback biasanya digunakan

dalam kerja-kerja penyelenggaraan, baik pulih dan coating. Bitumen jenis ini

dikelaskan berdasarkan jenis bahan pelarut yang digunakan dalam menghasilkan

kelikatan tertentu. Semasa kerja-kerja penurapan, bahan pelarut akan meruap pada

kadar yang berbeza mengikut jenisnya.

Terdapat tiga jenis bitumen cutback yang digunakan dalam pembinaan jalan

raya iaitu:

i. Bitumen cutback awet cepat (rapid curing, RC) - Dihasilkan dengan

melarutkan bitumen dalam pelarut gasoline atau naphta. Pelarut tersebut

mempunyai takat lembut rendah dan cepat meruap.

ii. Bitumen cutback awet sederhana (medium curing, MC) - Dihasilkan dengan

mencampurkan bitumen dengan bahan pelarut yang meruap pada kadar

12

sederhana seperti kerosin. Kadar penyejatannya lebih lama berbanding

Bitumen cutback awet cepat.

iii. Bitumen cutback awet perlahan (slow curing, SC) - Digunakan sebagai salut

perdana untuk kerja tampalan serta pengurang debu. Bitumen cutback awet

perlahan terhasil apabila bitumen dilarutkan dalam pelarut yang lambat

meruap seperti diesel.

2.2.3.3 Bitumen Emulsi

Bitumen emulsi terhasil daripada campuran bitumen (55%-70%), air dan emulsi.

Bahan emulsi digunakan bagi proses pembauran antara komponen bitumen dengan

air. Fungsi utama penggunaan bitumen jenis ini ialah untuk merendahkan kelikatan

bitumen dan membolehkannya digunakan pada suhu yang lebih rendah. Pengkelasan

bitumen emulsi adalah berdasarkan kepada agen emulsi yang digunakan.

Bitumen emulsi dikelaskan kepada dua jenis iaitu emulsi anion dan emuls

kation. Emulsi anion mengandungi cas negatif yang dihasilkan daripada proses

pengemulsi menggunakan agen emulsi positif. Bitumen emulsi kation mengandungi

cas positif yang dihasilkan daripada proses pengemulsi menggunakan agen emulsi

negatif (Atkins, N., 1983).

Penggunaan bitumen emulsi lebih meluas berbanding bitumen cutback kerana

ianya lebih mesra alam. Bitumen jenis ini melibatkan pengewapan air sahaja

berbanding bitumen cutback yang mengandungi bahan meruap yang boleh

mencemarkan udara. Selain itu, bitumen emulsi mempunyai kemungkinan

berlakunya kebakaran yang tipis berbanding bitumen cutback. Ini kerana bitumen

cutback mempunyai takat kilat yang rendah. Bitumen emulsi juga boleh digunakan

pada suhu persekitaran rendah, disamping dapat menjimatkan kos bahan bakar. Ianya

juga boleh digunakan pada jalan lembab sementara bitumen cutback memerlukan

keadaan yang kering (Che Ros Ismail et al., 2008).

13

2.3 Pengisi

Bahan pengisi (filler) adalah berupa serbuk halus seperti simen, debu batuan dan

sebagainya yang lulus ayak No. 200 (75 m). Ianya digunakan dalam bancuhan

berbitumen unuk turapan jalan raya. Bahan-bahan ini berfungsi untuk mengisi

lompang, memperbaiki ciri kelikatan bitumen seterusnya memastikan turapan lebih

tahan lasak. Ia juga berfungsi menambahkan kekukuhan pada pengikat di samping

memaksimakan kandungan pengikat. Selain itu, fungsi bahan pengisi juga ialah

untuk meningkatkan ikatan antara bitumen dengan agregat bagi mengelakkan perekat

rapuh. Ia juga boleh mengelakkan peleraian campuran bitumen.

Terdapat pelbagai bahan yang boleh digunakan sebagai pengisi. Antara yang

selalu digunakan ialah serbuk batu kapur, kapur terhidrat dan simen Portland. Ciri-

ciri penting yang perlu ada pada bahan yang digunakan ialah kebersihan, keaslian,

kehalusan dan afiniti terhadap bitumen. Kesemua pengisi yang digunakan hendaklah

bersesuaian dengan kekonsistenan campuran bitumen dalam kadar yang sesuai.

Kandungan pengisi yang tinggi jumlahnya akan meningkatkan luas aggregat dan

mengurangkan ketebalan bitumen. Dalam erti kata lain, jika terlalu sedikit lompang

akan menyebabkan pengagihan beban yang tidak sekata ke bahagian turapan yang

lain. Daripada pengalaman dan kajian yang dilakukan, nisbah berat bahan pengisi

kepada bitumen dalam julat 0.8%-1.0% akan memberikan keputusan yang baik

(Roberts et al., 1991).

2.4 Agregat

Agregat merupakan bahan utama bagi campuran bitumen dalam campuran bitumen.

Ianya memenuhi kira-kira 90% hingga 96% daripada struktur asfalt. Saiz agregat

adalah berbeza-beza. Agregat berfungsi untuk menanggung serta memindahkan

beban tersebut ke lapisan di bawahnya. Fungsi lain ialah sebagai penahan haus akibat

daripada geseran di antara permukaan jalan dengan tayar kenderaan. Pemilihan

agregat hendaklah memenuhi beberapa kriteria iaitu ketahanlasakan yang tinggi, sifat

14

keliangan yang rendah, saiz yang partikal, mempunyai sifat hidropobik dan boleh

dihancurkan dalam bentuk yang dikehendaki.

2.4.1 Jenis-Jenis Agregat

Agregat terdiri daripada dua jenis iaitu:

i. Agregat Semulajadi - Diperoleh daripada deposit semulajadi tanpa

pengurangan dan penambahan semasa proses pengeluaran dilakukan.

Kebanyakannya diperoleh daripada batuan semulajadi.

ii. Agregat Buatan - Agregat buatan adalah agregat yang dibuat dengan

tujuan khusus, biasanya dibuat kerana kekurangan bahan semulajadi.

Biasanya agregat buatan adalah agregat ringan.

2.4.2 Pengkelasan Agregat

Pemilihan agregat penting bagi menentukan kualiti sesuatu turapan jalan raya.

Pengkelasan agregat terbahagi kepada tiga iaitu:

i. Agregat kasar saiz bagi agregat kasar adalah lebih dari 2mm.

ii. Agregat sederhana saiz bagi agregat sederhana adalah antara 2mm

hingga 0.2mm.

iii. Agregat halus saiz bagi agregat halus adalah kurang dari 0.2mm.

2.4.3 Sifat-Sifat Agregat

Untuk memastikan ketahanan, kekuatan dan kemampuan menanggung beban

sepanjang hayat sesuatu turapan, agregat yang digunakan haruslah mempunyai sifat-

sifat berikut:

15

i. Rintangan terhadap pecah.

ii. Rintangan terhadap lelasan.

iii. Rintangan terhadap hentaman.

iv. Rintangan terhadap pengilapan.

v. Rintangan terhadap haus.

vi. Penyerapan air dan ketumpatan bandingan yang bersesuaian.

2.5 Bahan Tambah

Penggunaan bahan tambah dalam pembinaan turapan jalan berbitumen semakin

meluas. Bahan tambah berfungsi memperbaiki sifat semulajadi bitumen . Bagi

menghasilkan turapan yang berkualiti tinggi, bitumen perlulah diubahsuai supaya

bersifat lebih baik dan tahan lasak.

Bahan pengubahsuai bitumen dikategorikan kepada:

i. Bahan tambah (additive) satu bahan yang dicampurkan dan ditambah

dalam bitumen sebelum pengeluaran campuran atau semasa pengeluaran

campuran untuk meningkatkan sifat-sifat perekat atau campuran tersebut

(Hasanan Md. Nor, 1994).

ii. Pemanjang (extender) - bahan yang menggantikan sebahagian

daripada bitumen yang digunakan dalam campuran dan boleh memberikan

peningkatan terhadap prestasinya.

Tujuan penggunaan bahan tambah di dalam bitumen ialah:

i. Meningkatkan rekatan antara bitumen dengan agregat untuk mengurangkan

penyepaian (stripping).

ii. Meningkatkan kadar kebolehkerjaan.

iii. Mewujudkan kestabilan pada suhu jalan yang tinggi.

16

2.5.1 Ciri-Ciri Bahan Tambah

Terdapat beberapa cirri-ciri yang perlu ada pada bahan tambah untuk memperbaiki

sifat-sifat bitumen . Ciri-ciri yang perlu dipertimbangkan ialah:

i. Stabil terhadap perubahan suhu untuk menghasilkan campuran bitumen yang

baik.

ii. Mudah bergabung dengan bitumen.

iii. Tahan lasak terhadap perubahan cuaca, suhu dan tidak menyebabkan proses

penuaan bitumen.

iv. Murah dan mudah diperolehi serta kos yang efektif.

v. Tidak meningkatkan kelikatan bahan pengikat pada suhu yang tinggi untuk

memudahkan kerja pencampuran dan pemadatan di tapak.

vi. Dapat meningkatkan rintangan terhadap aliran pada suhu jalan yang tinggi

serta tidak menjadi terlalu keras atau rapuh pada suhu yang rendah.

2.5.2 Jenis-Jenis Bahan Tambah

Pelbagai jenis bahan tambah yang didapati sesuai digunakan untuk meningkatkan

kualiti dan sifat-sifat bitumen seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2.2.

Jadual 2.2 : Jenis-jenis bahan tambah yang umum digunakan (Fazanina Azlin, 2004)

Jenis Contoh

Pengisi Simen, kapur

Pemanjang (extender) Sulfur, lignin

Getah

Natural latex

Synthetic latex

Block copolymer

Getah kitar semula

Getah asli

Styrene butadiene atau SBR

Styrene butadiene styrene atau SBS

Tayar kitar semula

17

Jadual 2.2 (sambungan) : Jenis-jenis bahan tambah yang umum digunakan

Jenis Contoh

Plastik Polyethlene

Polypropylene

Ethyl vinyl acetate, EVA

Polyvlnyl chloride, PVC

Kombinasi Campuran antara (2), (3) dan (4) di atas

Anti oksida Kapur

Garam kalsium

Gentian(fiber) Semulajadi : Rock wool

Sintetik : Polypropylene

Polyester

Fiberglass

Oksida Garam magnesium

Hidrokarbon Recycling and rejuvening oils

Hardening and natural asphalts

Bahan anti-ketanggalan digunakan untuk meningkatkan rekatan antara

bitumen dan agregat. Ianya terdapat dalam bentuk pengisi atau cecair. Contohnya

yang biasa digunakan ialah kapur. Bahan ini dapat memperbaiki keupayaan

campuran bitumen terhadap tindakan air (Roberts et al., 1991).

Bahan anti oksida digunakan dalam campuran bitumen untuk mengurangkan

berlakunya proses pengoksidaan dan meningkatkan ketahanlasakan. Proses penuaan

diyakini dapat meningkatkan kekerasan untuk meningkatkan rintangan terhadap

pengeluaran.

Getah telah lama digunakan sebahagi agen penambah kepada bitumen. Ianya

biasa digunakan dalam bentuk cecair atau pepejal. Fungsi getah sebagai agen

penambah ialah untuk meningkatkan ikatan antara bitumen dan agregat. Selain itu,

getah juga akan meningkatkan kekerasan turapan di samping memperbaiki sifat

rintangan terhadap pengaluran.

18

Plastik merupakan bahan buangan yang sukar dilupuskan. Lebih dari 8%

jumlah keseluruhan sampah merupakan plastik. Plastik digunakan untuk

memperbaiki keupayaan rintangan terhadap perpalohan. Ianya berfungsi untuk

meningkatkan kaliti rekatan, daya kejelekitan dan sifat kebolehlenturan pada suhu

persekitaran yang rendah.

Simen juga berfungsi sebagai bahan tambah dalam campuran bitumen. Ia

dapat meningkatkan kekerasan dan kelikatan bitumen. Ia juga mempengaruhi sifat

kemuluran dan kehilangan akibat pemanasan tetapi merendahkan suhu titik lembut

bitumen. Kelikatan dan kekerasan bitumen akan meningkat pada kandungan simen

melebihi 2%. Namun begitu, suhu titik lembut didapati semakin menurun apabila

kuantiti simen semakin bertambah. Ini akan menyebabkan kenaikan haba dalaman

yang semakin tinggi.

Abu sekam padi juga sesuai digunakan untuk dijadikan bahan tambah dalam

bitumen. Ianya tidak akan menjejaskan sifat-sifat asal bitumen yang boleh

mengakibatkan ketidaksesuaian bahan tersebut sebagai bahan perekat dalam konkrit

asfalt. Sekam padi dianggarkan mengandungi hampir 40% hingga 60% silika oksida.

Kos untuk memperolehi sekam padi sangat rendah kerana ianya tiada nilai dagangan.

2.5.3 Bahan Tambah Epoksi

Epoksi merupakan matrik bahan polimer yang berfungsi sebagai agen pengikat.

Ianya membentuk suatu rantai molekul yang baru setelah dicampur dengan bahan

lain. Epoksi dapat disediakan melalui tindakbalas bisphenol-A dengan

epichlorohydrin untuk menghasilkan resin yang mempunyai molekul rendah.

Keadaan ini berlaku dalam keadaan cecair pada suhu bilik serta ketika bahan resin ini

dipanaskan. Proses pembentukan epoksi ditunjukkan dalam Rajah 2.1.

19

Rajah 2.1 : Proses pembentukan epoksi (Mohd Fauzi, 2005)

Setiap rantai polimer terdiri daripada dua atau lebih kumpulan epoksida.

Kereaktifan yang tinggi oleh kumpulan epoksida dengan amina, anhydrides dan agen

pengawet lain membantu memudahkan perubahan bagi bahan yang mempunyai

rangkaian yang tinggi.

Kelebihan penggunaan resin epoksi berbanding resin lain ialah :

i. Tahap pengecutan kering kurang.

ii. Boleh diadun dengan kebanyakan resin seterusnya diformulakan semula.

iii. Proses pengawetan menjadi lebih mudah dengan penggunaan bahan tambah

tertentu.

2.5.3.1 Ciri-Ciri Resin Epoksi

Ciri-ciri resin epoksi yang diberikan oleh pembekal dinyatakan dalam Lampiran A.

Bagi ciri-ciri resin epoksi secara umum ialah:

i. Mempunyai kekuatan yang tinggi.

ii. Sangat cepat mengeras dan kekuatan awal yang agak tinggi.

iii. Tidak cepat mengembang.

Epichlorhydrin Bisphenol A

Proses Pemanasan

(penambahan suhu)

Epoxy Resin

20

iv. Tahan panas.

v. Tahan lasak pada sesetengah bahan kimia.

vi. Penebat elektrik yang baik.

Epoksi telah lama digunakan dalam bidang kejuruteraan bagi proses

peneguhan kaca, pembuatan pelbagai komponen elektronik, perekat dan sebagai

lapisan pelindung dalam peralatan (John V., 1997). Ianya juga biasa digunakan

sebagai bahan pengikat dalam kerja-kerja membaiki keretakan konkrit. Selain itu,

epoksi digunakan dalam keadaan-keadaan berikut:

i. Bagi kerja-kerja penampalan.

ii. Apabila daya rekatan yang kuat diperlukan untuk mengikat bahan-bahan

pejal.

iii. Sebagai lapisan perlindungan nipis di atas permukaan konkrit yang

diperlukan bagi melindungi warna, penghalang serangan kimia, lelasan dan

ketelapan air.

2.6 Penutup

Daripada kajian-kajian yang telah dilakukan, bahan tambah dapat memperbaiki sifat-

sifat bitumen sebagai bahan perekat. Namun begitu, epoksi belum lagi diuji secara

terperinci sebagai bahan tambah. Bab berikutnya membincangkan metodologi kajian

yang diguna pakai bagi tujuan menilai kesan epoksi sebagai bahan tambah.

BAB 3

METODOLOGI

Metodologi adalah proses yang dijalankan merangkumi segala aspek yang ditetapkan

dalam maklumat kajian bagi mendapatkan data dan maklumat. Ianya menerangkan

kaedah yang sesuai bagi menguji parameter-parameter yang ingin dikenalpasti bagi

kajian yang ingin dijalankan. Kaedah tersebut termasuklah mengenalpasti bahan-

bahan dan peralatan yang diperlukan dalam ujian. Peralatan dan bahan tersebut

sebaik-baiknya bersesuaian dengan kemudahan yang terdapat di makmal.

Jika peralatan atau bahan tersebut perlu didapatkan menggunakan inisiatif

sendiri, maka pertimbangan harus dilakukan sama ada perkara itu perlu dilakukan

atau kaedah kajian itu sendiri perlu ditukar kepada yang lebih bersesuaian dengan

kemudahan yang terdapat di makmal. Setelah peralatan dan bahan-bahan yang akan

digunakan telah disediakan barulah ujian makmal dilakukan.

3.1 Metodologi Kajian

Kajian ini berkaitan dengan kesan epoksi dalam campuran panas konkrit berasfalt.

Keputusan bagi kajian ini dapat dilihat berdasarkan ciri-ciri Marshall campuran

tersebut.

22

Terdapat beberapa langkah yang perlu diambil untuk mendapatkan objektif

kajian bagi menjalankan kajian yang tersusun dan sistematik. Antara aspek yang

dipertimbangkan bagi mencapai objektif kajian ini ialah:

i. Mengumpul maklumat berkaitan kajian;

ii. Menyediakan bahan bagi campuran AC 14;

iii. Menentukan kandungan bitumen optimum;

iv. Menentukan kandungan epoksi optimum;

v. Merekod data dan keputusan;

vi. Kaedah analisis;

vii. Membuat kesimpulan dan cadangan.

23

Carta alir bagi melancarkan proses kerja didalam kajian ini ditunjukkan di

Rajah 3.1 dan Rajah 3.2.

Rajah 3.1: Carta alir proses kajian campuran kawalan

Menyediakan bahan - bahan untuk campuran AC 14(agregat, bitumen, simen)

Merekabentuk campuran Marshall (Analisis ayakan)

(saiz ayakan yang melepasi 10mm, 5.0mm, 3.35mm, 1.18mm, 0.425mm, 0.15mm, 0.075mm dan pan)

Penyediaan sampel untuk ujian

PERINGKAT 1 : CAMPURAN KAWALAN

Fasa 1 : Mendapatkan kandungan bitumen optimumFasa 2 : Merekabentuk campuran menggunakan kandungan

bitumen optimum

Melakukan Ujian Marshall

Menganalisis data

Membuat kesimpulan dan cadangan

24

Rajah 3.2: Carta alir proses kajian campuran dengan bahan tambah epoksi

Menyediakan bahan - bahan untuk campuran AC 14(agregat, bitumen + epoksi, simen)

Merekabentuk campuran Marshall (Analisis ayakan)

(saiz ayakan yang melepasi 10mm, 5.0mm, 3.35mm, 1.18mm, 0.425mm, 0.15mm, 0.075mm dan pan)

Penyediaan sampel untuk ujian

PERINGKAT 2 : CAMPURAN UBAHSUAI

Fasa 1 : Menggunakan nilai kandungan bitumen optimum daripada campuran lazim

Fasa 2 : Merekabentuk campuran menggunakan kandungan bitumen optimum dan menambahkan epoksi dalam campuran

Melakukan Ujian Marshall

Menganalisis data

Membuat kesimpulan dan cadangan

25

3.2 Ujian-Ujian Makmal

Ujian makmal perlu dijalankan bagi memastikan bahan-bahan ujikaji mengikut

spesifikasi yang telah ditetapkan. Bahan-bahan ujikaji juga perlu dipilih dengan teliti

agar kualitinya lebih terjamin.

3.2.1 Penggredan agregat

Tujuan penggredan agregat dijalankan adalah bagi mengasingkan agregat kepada

saiz-saiz yang ditetapkan mengikut saiz ayak untuk menentukan taburan saiz. Ini

kerana apabila saiz agregat berbeza-beza, lompang antara agregat juga semakin

mengecil, dengan kata lain, kemampatan antara agregat lebih tinggi.

Antara alatan yang diperlukan bagi menjayakan ujian ini ialah ketuhar, set

ayak dan penggetar ayak mekanikal. Prosedur bagi penggredan agregat adalah seperti

berikut:

i. Sampel agregat dikeringkan di dalam ketuhar pada suhu 120oC.

ii. Saiz ayak yang telah ditentukan dipilih, ditimbang dan disusun. Saiz ayak

disusun mengikut saiz paling besar di atas ke saiz paling kecil di bawah.

iii. Sampel agregat dituang ke dalam ayak paling atas dan mesin penggetar

dihidupkan.

iv. Mesin diberhentikan setelah mencapai masa yang ditetapkan dan berat

agregat yang tertahan pada setiap saiz ayak dikeluarkan serta diletakkan ke

dalam bekas mengikut saiz. Spesifikasi penggredan agregat yang digunakan

dalam bancuhan adalah seperti dalam Jadual 3.1.

26

Jadual 3.1: Had penggredan agregat untuk turapan berbitumen AC 14

Saiz Ayakan (mm) % lepas berdasarkan jisim

20.0 100

14.0 90-100

10.0 76-86

5.0 50-62

3.35 40-54

1.18 18-34

0.425 12-24

0.15 6-14

0.075 4-8

Pan 0-4

3.2.2 Rekabentuk Ujian Marshall

Ujian Marshall dilakukan bertujuan untuk mendapatkan kandungan bitumen yang

optimum. Nilai bitumen optimum tersebut seterusnya akan digunakan untuk mereka

bentuk campuran terubahsuai yang sesuai. Sifat-sifat yang dikaji bagi satu campuran

panas konkrit berasfalt ialah:

i. Kestabilan(S);

ii. Aliran (F);

iii. Lompang (VTM);

iv. Kekukuhan (S/F);

v. Lompang berisi bitumen (VFB);

vi. Graviti tentu sampel (Gs).

Ciri-ciri campuran yang perlu dititikberatkan adalah tahan lasak, mempunyai

lompang yang mencukupi, boleh dilentur dan bermutu.

27

3.2.2.1 Penyediaan Sampel

Kaedah rekabentuk Marshall menggunakan acuan dengan diameter 101.6mm dan

ketinggian 76.2mm. sampel disediakan mengikut Standard Specification for Road

Works of JKR (JKR/SPJ/2008) dan ASTM D 1559 (1992) untuk campuran konkrit

berasfalt bergred 20 (AC 14).

Keseluruhan sampel untuk campuran kawalan ialah sebanyak 18 sampel.

Setiap peratus campuran bitumen iaitu 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0%, dan 6.5% akan

disediakan 3 sampel. Nilai kandungan bitumen optimum ditentukan dengan menguji

kesemua sampel tersebut dengan Ujian Marshall. Seterusnya, 3 sampel disediakan

untuk tujuan kawalan menggunakan peratusan kandungan bitumen optimum. Jadual

3.2 menunjukkan bilangan sampel yang disediakan untuk campuran kawalan

mengikut peratusan kandungan bitumen yang digunakan.

Jadual 3.2 : Bilangan sampel untuk campuran kawalan

Bil Jenis campuran Ujian Marshall

1 AC 14 dengan 4.5% campuran bitumen 3





6 AC 14 dengan peratus kandungan bitumen optimum 3

Jumlah 18

Bagi campuran ubahsuai pula, keseluruhan sampel yang perlu disediakan

ialah sebanyak 21 sampel. Setiap peratusan epoksi iaitu 4%, 8%, 12%, 16%, 24%,

dan 32% daripada jumlah peratusan bitumen optimum disediakan sebanyak 3 sampel

setiap peratusan. Seterusnya, 3 sampel disediakan untuk tujuan verifikasi

menggunakan peratusan kandungan epoksi optimum. Jadual 3.3 menunjukkan

28

bilangan sampel yang disediakan untuk campuran ubahsuai mengikut peratusan

kandungan epoksi daripada peratusan kandungan bitumen optimum.

Jadual 3.3: Bilangan sampel untuk campuran ubahsuai

Bil Jenis campuran Ujian Marshall

1 AC 14 dengan campuran peratus kandungan bitumen

optimum dengan 4% epoksi 3











7 AC 14 dengan campuran peratus kandungan epoksi

optimum 3

Jumlah 21

Peralatan yang diperlukan untuk menyediakan sampel Marshall ialah ketuhar,

penyedok, alat penimbang, dulang, acuan sampel, spatula, bekas logam untuk

bitumen, alat pengukur suhu, kertas cakera, mesin penggaul, dan mesin pemadat.

Prosedur untuk campuran sampel ialah:

i. Sampel agregat untuk campuran ACW20 ditimbang sebanyak 1200g dan

dimasukkan ke dalam dulang logam untuk dipanaskan dan dikeringkan di

dalam ketuhar pada suhu 160oC selama 24 jam.

ii. Acuan sampel dibersihkan dan dimasukkan ke dalam ketuhar

iii. Bitumen dengan gred 80-100 ditimbang mengikut peratusan berat yang telah

ditentukan dan diletakkan ke dalam bekas logam untuk bitumen seterusnya

dipanaskan pada suhu 160oC selama 2 jam di dalam ketuhar untuk dicairkan.

29

iv. Kertas cakera disediakan dan diletakkan pada bahagian dasar untuk

diletakkan di atas acuan. Permukaan tukul pemadat dibersihkan untuk

mengelakkan sampel melekat semasa proses pemadatan dilakukan.

v. Setelah langkah (i) hingga (iv) selesai, bitumen dikeluarkan dari ketuhar dan

dituang di atas agregat yang telah dikeringkan selama 24 jam.

vi. Proses penggaulan dimulakan. Sampel agregat untuk campuran diletakkan di

dalam mesin penggaul. Mesin penggaul harus dipanaskan terlebih dahulu dan

suhu ditetapkan sebanyak 165oC. Masa menggaul adalah 2 minit.

vii. Campuran agregat dan bitumen disejukkan terlebih dahulu sehingga

mencapai suhu 1200C.

viii. Acuan dikeluarkan dari ketuhar. Kertas cakera diletakkan pada dasar acuan

dan di atas acuan untuk mengelakkannya terkeluar.

ix. Campuran agregat dan bitumen yang telah digaul sebati dimasukkan ke

dalam acuan. Setelah selesai, sampel di dalam acuan dipadatkan

menggunakan spatula kecil (15 kali sekeliling sampel dan 10 kali di tengah

sampel).

x. Kolar dialihkan dan acuan diratakan. Kertas cakera diletakkan lagi di atas

permukaan acuan tersebut.

xi. Acuan diletakkan di atas tapak pemadat. Proses pemadatan dilakukan

sebanyak 75 kali hentakan. Pemadatan dilakukan pada kedua-dua bahagian

atas dan bawah acuan.

xii. Setelah itu, kertas cakera ditanggalkan dan sampel dibiarkan sejuk. Jek

penanggal digunakan untuk memisahkan acuan dengan sampel didalamnya.

Kaedah untuk menentukan kandungan bitumen optimum ini diperkenalkan

oleh Institut Asfalt. Berikut merupakan graf ciri-ciri Marshall melawan kandungan

bitumen yang diplotkan untuk mendapatkan kandungan bitumen optimum:

i. Ketumpatan melawan kandungan bitumen.

ii. Kestabilan melawan kandungan bitumen.

iii. Lompang campuran (VTM) melawan kandungan bitumen.

iv. Lompang terisi bitumen (VFB) melawan kandungan bitumen.

30

Graviti tentu = AB C

3.2.3 Penentuan Kandungan Bitumen Optimum (OBC)

Terdapat dua ujian yang dijalankan untuk mendapatkan nilai OBC iaitu ujian graviti

tentu sampel dan ujian aliran dan kestabilan sampel. Ujian yang dijalankan adalah

berpandukan kriteria-kriteria yang telah ditetapkan dalam Standard Specification for

Road Works of JKR (JKR/SPJ/2008).

3.2.3.1 Ujian Graviti Tentu Agregat Kasar

Ujian ini dijalankan setelah sampel campuran telah berada pada suhu bilik. Ujian ini

dijalankan berdasarkan ASTM 2726-90. Prosedurnya adalah seperti berikut;

i. Bagi mendapatkan berat yang sesuai, agregat yang dipilih tadi ditimbang dan

kemudian dibersihkan daripada habuk dan debu.

ii. Agregat yang telah dibersihkan direndam dalam air selama 24jam dan agregat

tersebut ditimbang dalam air dimana jisimnya ditandakan sebagai C.

Agregat yang telah ditimbang diangkat dan dikeringkan.

iii. Agregat yang permukaannya tepu ditimbang semula dan jisimnya ditandakan

B.

iv. Agregat tersebut dimasukkan ke dalam ketuhar pada suhu 110oC selama 24

jam. Setelah itu, ia dikeluarkan dan dibiarkan sejuk sebelum ditimbang dan

ditandakan A.

v. Nilai graviti tentu diperolehi daripada persamaan (3.1):

(3.1)

Dimana:

A = jisim kering bagi agregat di udara, g;

B = jisim tepu dan kering permukaan diudara bagi agregat, g;

C = jisim tepu agregat dalam air, g.

31

3.2.3.2 Ujian Graviti Tentu Agregat Halus

Ujikaji ini dijalankan bagi mendapatkan nilai graviti tentu agregat halus dimana

alatan yang digunakan dalam ujikaji ini ialah piknometer, alat penimbang dan acuan.

Antara prosedur yang dijalankan ialah:

i. Sampel pada berat 1000g dikeringkan di dalam oven selama sehari. Selepas

dikeluarkan ia dibiarkan menyejuk pada suhu bilik 1 hingga 3 jam. Kemudian

sampel tersebut direndam dalam air pada suhu bilik selama 15 hingga 19 jam.

ii. Kemudian, air dikeluarkan daripada sampel dan dipastikan supaya sampel

tidak terkeluar. Selepas itu, sampel di masukkan ke dalam bekas yang rata

dan disebarkan supaya ianya kering.

iii. Selepas sampel tersebut kering, sampel tersebut diisikan ke dalam kon yg

kecil dan hentakkan perlahan dikenakan bagi memastikan sampel memenuhi

ruang pada kon. Apabila sampel penuh pada kon, ia diratakan dan

dihentakkan sebanyak 25 kali. Kemudian kon dialihkan. Sampel yang

mengalami runtuhan akan ditimbang dan di tandakan sebagai B iaitu berat

SSD (saturated surfaced dry).

iv. Piknometer diisi air suling sehingga pada garisan yang ditetapkan di

piknometer lalu ditimbang. Ini bertujuan untuk mendapatkan kalibrasi graviti

tentu pada piknometer.

v. Kemudian masukkan sampel SSD ke dalam piknometer yang kering dan air

suling diisikan sehingga pada garisan yang ditetapkan.

vi. Piknometer digoncangkan sehingga buih-buih di dalam piknometer hilang

kemudian ia ditimbang dan ditandakan sebagai C.

32

Graviti tentu = AB C vii. Selepas itu, sampel dikeluarkan dari piknometer dan dimasukkan ke dalam

oven. Sampel tersebut dibiarkan sehari dan kemudian ia ditimbang dan

ditanda sebagai A.

(3.2)

Dimana;

A = Berat sampel selepas dikeluarkan dari oven;

B = Berat sampel SSD;

C = Berat sampel dalam air.

3.2.3.3 Ujian Graviti Tentu Bitumen

Ujikaji ini dijalankan bagi menentukan graviti tentu bitumen yang sesuai bagi gred

penusukan 80/100 dimana julat graviti tentu bitumen adalah antara 0.97 hingga 1.02.

Antara alatan yang digunakan adalah piknometer dan stopper, bikar dan water bath,

manakala bahan yang digunakan antaranya bitumen dengan gred penusukan 80/100

dan dilution water. Prosedur yang dijalankan adalah:

i. Piknometer + stopper yang kering ditimbang dan ditanda A.

ii. Dilution water diisikan ke dalam bikar dan dibiarkan pada suhu bilik.

iii. Dilution water diisikan ke dalam piknometer dan ditutup dengan stopper

secara longgar dan apabila direndamkan ke dalam bikar, stopper tersebut

diketatkan dan kemudian dibiarkan selama lebih 30 minit.

iv. Piknometer dialihkan dan di lapkan dengan kain kering lalu ditimbang dan

ditanda sebagai B.

v. Piknometer tersebut dikeringkan dan bitumen yang cair dimasukkan ke dalam

piknometer dan dibiarkan pada suhu bilik selama lebih 40 minit. Kemudian

ditimbang dan ditandakan sebagai C.

vi. Dilution water diisikan ke dalam piknometer berisi bitumen dan langkah iii.

diulangi.

33

Graviti tentu = C A(B A) D C)

vii. Selepas itu, piknometer tersebut dialihkan, dilap dan ditimbang. Kemudian

ditanda sebagai D.

viii. Pengiraan graviti tentu diperolehi daripada persamaan (3.3).

(3.3)

Dimana:

A = Berat Kering Piknometer + Stopper;

B = Berat Piknometer + Stopper + Dilution Water;

C = Berat Piknometer + Stopper + Bitumen;

D = Berat Piknometer + Stopper + Air + Bitumen.

3.2.3.4 Ujian Aliran dan Kestabilan

Ujian kestabilan Marshall dijalankan menurut tatacara ASTM 06927-04, (ASTM,

2005a). Tujuan utama ujian ini dijalankan ialah untuk mendapatkan nilai aliran dan

kestabilan yang merupakan di antara parameter yang digunakan untuk menentukan

kandungan bitumen optimum campuran berbitumen. Prosedur ujian ini adalah seperti

berikut:

i. Sampel Marshall direndam di dalam takungan air pada suhu 60 C selama 40

minit sebelum ujikaji dijalankan. Untuk memastikan sampel dipanaskan

dalam tempoh masa yang sama, setiap sampel diletakkan di dalam air selama

5 minit sebelum sampel berikutnya.

ii. Mesin ujian Marshall memberikan nilai kestabilan Marshall dan aliran.

Sebelum itu, kedua-dua nilai bagi kestabilan dan aliran ditetapkan kepada

sifar.

iii. Sampel dikeluarkan dari takungan air dan permukaanya dikeringkan dengan

tuala. Sampel kemudian dikenakan beban yang mencukupi untuk

34

menghasilkan kadar ubahbentuk sebanyak 50mm/minit sehingga kegagalan

berlaku. Setiap ujian perlu disiapkan dalam tempoh 40 saat dari masa

mengeluarkan sampel dari takungan air sehingga bacaan dicatatkan.

iv. Beban bacaan maksimum dalam kN adalah nilai bagi kestabilan Marshall

manakala ubah bentuk semasa beban maksimum adalah nilai bagi aliran yang

diukur dalam unit mm.

3.2.3.5 Analisis Lompang Udara (VTM)

Tujuan ujian ini dijalankan adalah untuk mendapatkan peratusan lompang yang

terdapat di dalam sampel. Sampel dengan lompang kurang dari 10% dianggap

sebagai campuran konkrit asfalt tumpat. Kaedah yang dijalankan adalah berdasarkan

kepada ASTM D3203.

i. Graviti tentu pukal campuran yang dipadatkan ditentukan terlebih dahulu

berdasarkan ASTM D2726. Nilainya direkodkan sebagai G.

ii. Graviti tentu teori maksimum ditentukan terlebih dahulu berdasarkan ASTM

D2041. Nilainya direkodkan sebagai H.

iii. Nilai peratusan lompang udara bagi sampel diperolehi daripada persamaan

(3.4).

Peratusan lompang udara = 100 1 GH (3.4)

Di mana:

G = Graviti tentu pukal sampel;

H = Graviti tentu teori maksimum.

35

3.2.3.6 Analisis Lompang Terisi Bitumen (VFB)

Analisis lompang terisi bitumen dijalankan untuk menentukan peratusan nilai

lompang di dalam mineral agregat yang terisi bitumen. Persamaan untuk menentukan

nilai VFB ialah:

VFB = 10 (3.5)

Dimana:

I = Peratusan isipadu bitumen;

L = Peratusan isipadu rongga dalam udara.

3.2.3.7 Analisis Kekukuhan

Analisis kekukuhan ditentukan berdasarkan nilai kestabilan dan aliran sampel. Jika

nilai kestabilan tinggi, nilai kekukuhan juga tinggi, manakala jika nilai aliran tinggi,

nilai kekukuhan akan menurun. Jadi boleh disimpulkan bahawa nilai kekukuhan akan

meningkat dengan peningkatan nilai kestabilan dan penurun nilai aliran.

Persamaannya ialah:

kekukuhan = kestabilanaliran (3.6)

36

3.2.3.8 Analisis Kandungan Optimum Bitumen (OBC)

Nilai kandungan bitumen optimum (OBC) boleh ditentukan dengan menggunakan

median kandungan lompang udara. Nilai kandungan bitumen pada median VTM,

median VFB, ketumpatan maksimum dan kestabilan maksimum akan digunakan

untuk mencari nilai kestabilan, VFB, VTM, kekukuhan, dan aliran Marshall untuk

setiap graf. Nilai-nilai tersebut akan dibandingkan dengan nilai yang telah ditetapkan

dalam spesifikasi untuk AC 14.

BAB 4

ANALISIS DATA

Keputusan yang didapati selepas melakukan ujian makmal dianalisis untuk membuat

perbandingan ciri-ciri campuran panas konkrit berasfalt di antara campuran

menggunakan bitumen biasa dan campuran menggunakan bitumen terubahsuai dengan

epoksi. Secara umumya, keputusan ujian dikategorikan kepada tiga bahagian iaitu ujian

terhadap agregat, ujian terhadap bitumen dan reka bentuk campuran. Keputusan bagi

ketiga-tiga bahagian ujian tersebut digunakan untuk menggambarkan sifat yang

digunakan dalam campuran AC 14 dan juga untuk memberi penilaian sama ada

keputusan tersebut mematuhi Spesifikasi JKR/SPJ/2008.

4.1 Penggredan Agregat

Dalam kajian ini, analisis ayakan telah dijalankan bagi mengasingkan agregat mengikut

saiz agregat yang telah ditetapkan. Mengikut spesifikasi, campuran panas konkrit

berasfalt memerlukan partikel agregat dalam saiz tertentu, dan bagi setiap saiz tersebut

memerlukan nisbah campuran tertentu. Jadual 4.1 menunjukkan penggredan campuran

AC 14 yang digunakan dalam kajian ini.

38

Jadual 4.1: Had penggredan bagi AC 14

Saiz Ayak (mm) % Lepas

Median % Lepas % Tertahan Had Atas Had Bawah

28.0 100 100 100 -

20.0 100 100 100 -

14.0 90 100 95 5

10.0 76 86 81 14

5.0 50 62 56 25

3.35 40 54 47 9

1.18 18 34 26 21

0.425 12 24 18 8

0.15 6 14 10 8

0.075 4 8 6 4

Pengisi - - - 6

4.2 Graviti Tentu dan Penyerapan Air

4.2.1 Agregat Kasar

Saiz agregat antara 5.0mm dan ke atas merupakan agregat kasar. Graviti tentu bagi

agregat kasar ialah 2.555 dan kadar penyerapan airnya ialah 2.376%. Agregat kasar

dengan graviti tentu yang tinggi mempunyai kekuatan yang tinggi, manakala kadar

penyerapan air yang melebihi 2% menunjukkan kekuatan mekanikal yang lemah. Ianya

39

menyebabkan agregat sukar untuk kering dan panas sewaktu proses pencampuran

bitumen. Pengeringan yang tidak mencukupi boleh menyebabkan kesukaran untuk

mendapatkan lekatan yang baik antara bitumen dan agregat. Dengan itu, ianya boleh

menyebabkan peningkatan kos keseluruhan. Graviti tentu dan kadar penyerapan air bagi

agregat kasar ditunjukkan di dalam Jadual 4.2.

Jadual 4.2: Graviti tentu dan penyerapan air bagi agregat kasar

Agregat melepasi saiz ayak 20mm dan tertahan

saiz ayak 5mm Sampel 1 Sampel 2 Purata

A) berat agregat (pengeringan oven) (g) 1972 1984

B) berat kering permukaan tepu agregat, SSD (g) 2015 2035

C) berat agregat dalam air (g) 1225 1228

Graviti tentu pukal (pengeringan oven) A/(B-C) 2.496 2.458 2.477

Graviti tentu ketara, Gsa = A/(A-C) 2.640 2.624 2.632

Graviti tentu SSD pukal, Gssd = B/(B-C) 2.551 2.522 2.537

Penyerapan air, % = (B-A)/A 2.181 2.571 2.376

Graviti tentu berkesan 2.555

4.2.2 Agregat Halus

Saiz agregat antara 0.075mm sehingga 3.35mm merupakan agregat halus. Graviti tentu

bagi agregat halus ialah 2.613, manakala penyerapan airnya ialah 2.616%. Agregat halus

dengan graviti tentu yang tinggi mempunyai kekuatan yang tinggi. Agregat halus dengan

kadar penyerapan air melebihi 2% menunjukkan liang yang tinggi. Rekabentuk

campuran yang mempunyai liang yang tinggi tidak dapat membantu bitumen untuk

40

merekat dengan lebih baik bersama agregat. Graviti tentu dan kadar penyerapan air bagi

agregat halus ditunjukkan di dalam Jadual 4.3.

Jadual 4.3: Graviti tentu dan penyerapan air bagi agregat halus

Agregat melepasi saiz ayak 5mm dan tertahan

saiz ayak 0.075mm Nilai

A) berat agregat (pengeringan oven) (g) 425.7

B) berat kering permukaan tepu agregat, SSD (g) 451.9

C) berat agregat dalam air (g) 274.8

Graviti tentu pukal (pengeringan oven) A/(B-C) 2.404

Graviti tentu ketara, Gsa = A/(A-C) 2.821

Graviti tentu SSD pukal, Gssd = B/(B-C) 2.552

Penyerapan air, % = (B-A)/A 2.616

Graviti tentu berkesan 2.613

4.2.3 Pengisi

Saiz ayak melepasi 0.075mm merupakan pengisi. Bagi kajian ini, simen digunakan

sepenuhnya sebagai pengisi. Nila graviti tentu bagi simen diambil dari pembekal iaitu

3.12.

41

4.2.4 Campuran Agregat

Nilai graviti tentu bagi campuran agregat ialah 2.612. Nilai tersebut ditentukan

berdasarkan pengiraan di bawah:

100

SGcampuran agregat = _________________________________________________________

(% agregat kasar/SGagregat kasar) + (% agregat halus/SGagregat halus) + (% pengisi/SGpengisi)

100

= ________________________________

(44/2.555) + (50/2.613) + (6/3.12)

= 2.612

4.2.5 Bitumen

Nilai graviti tentu bagi bitumen ialah 1.01. Nilai tersebut ditentukan dengan melakukan

pengiraan mengikut Jadual 4.4.

42

Jadual 4.4: Graviti tentu bitumen

Sampel

Piknometer + stopper (g) 43.484

Piknometer + stopper + air (g) 145.222

Piknometer + stopper + bitumen (g) 87.472

Piknometer + stopper + air + bitumen (g) 145.591

Graviti tentu bitumen 1.01

4.2.6 Epoksi

Epoksi yang digunakan di dalam kajian ini terbahagi kepada dua iaitu Asacast A dan

Asacast B. Kedua-dua bahagian ini harus dicampur dengan nisbah 2:1 bagi

menghasilkan campuran epoksi. Nilai graviti tentu bagi Asacast 8275 A ialah 1.16, dan

nilai graviti tentu bagi Asacast 8275 B ialah 1.00. Nilai-nilai tersebut diambil dari

pembekal dan dinyatakan dalam Lampiran A.

4.2.7 Bitumen Terubahsuai dengan Epoksi

Nilai graviti tentu bagi bitumen ialah 1.01, nilai graviti tentu bagi Asacast 8275 A ialah

1.16, dan nilai graviti tentu bagi Asacast 8275 B ialah 1.00. Nilai graviti tentu bagi

keseluruhan bitumen terubahsuai ditentukan dengan melakukan pengiraan mengikut

Jadual 4.5.

43

Jadual 4.5 : Graviti tentu bitumen terubahsuai

% Epoksi % Asacast A % Asacast B % Bit Sgubahsuai

4 2.615 1.385 96.000 1.013

8 5.333 2.667 92.000 1.017

12 7.948 4.052 88.000 1.020

16 10.718 5.282 84.000 1.024

24 16.052 7.948 76.000 1.026

32 21.282 10.718 68.000 1.031

4.3 Penentuan Ciri-Ciri Marshall bagi Campuran Biasa

Kesemua sampel direkabentuk menggunakan kaedah Marshall. Keputusan ujian

Marshall bagi campuran biasa ditunjukkan dalam Lampiran B1. Pengiraan untuk

menentukan kandungan bitumen optimum juga ditunjukkan di dalam Lampiran B1.

Nilai bitumen optimum ialah 5.36%.

4.3.1 Ketumpatan

Rajah 4.1 menunjukkan graf ketumpatan melawan peratus kandungan bitumen.

Berdasarkan graf, kandungan bitumen pada ketumpatan paling maksimum ialah 6.05%.

Pada kandungan bitumen optimum, ketumpatan sampel Marshall ialah 2.322g/cm3. Graf

ketumpatan melawan peratus kandungan bitumen berbentuk lengkung kuadratik negatif.

Ketumpatan sampel meningkat dari 4.5% sehingga 6% bitumen, kemudian

menurun sehingga 6.5%. Nilai ketumpatan sampel meningkat bersama peningkatan

kandungan bitumen sehingga satu nilai maksimum diperolehi. Ini kerana, pada mulanya

bitumen bertindak sebagai pelincir bagi membantu zarah agregat menggelongsor antara

satu sama lain, tetapi apabila kandungan bitumen optimum diperolehi, ianya hanya

44

bertindak sebagai pengganti kepada zarah tersebut. Akibatnya, ketumpatan pukal

menurun.

Rajah 4.1: Ketumpatan melawan peratus kandungan bitumen

4.3.2 Lompang dalam Campuran

Rajah 4.2 menunjukkan graf lompang dalam campuran (VTM) melawan kandungan

bitumen. Berdasarkan graf, kandungan bitumen mengikut spesifikasi median bagi VTM

ialah 5.05%. Pada kandungan bitumen optimum, nilai VTM bagi sampel Marshall ialah

3.7%.

Peratus lompang udara dalam campuran menurun dengan pertambahan

kandungan bitumen. Penurunan tersebut adalah disebabkan lompang banyak terisi

dengan bitumen. Ketumpatan dan lompang campuran berkaitan secara langsung antara

satu sama lain. Peningkatan nilai ketumpatan menunjukkan peratus lompang dalam

campuran yang rendah. Lebih banyak kandungan lompang udara, lebih mudah udara dan

2.240

2.260

2.280

2.300

2.320

2.340

2.360

4 4.5 5 5.5 6 6.5

Ket

umpa

tan

(g/c

m3 )

Kandungan Bitumen (%)

Ketumpatan vs Kandungan Bitumen

45

air (kelembapan) menyerang bitumen dan melemahkan lekatan antara bitumen dan

agregat. Ini menyebabkan pengerasan bitumen secara tidak matang. Selain itu,

ketahanlasakan juga menjadi rendah.

Oleh itu, VTM optimum penting untuk membolehkan pemadatan berlaku tanpa

sebarang masalah ketika beban lalulintas dikenakan. Selain itu, baki lompang tersebut

digunakan untuk membolehkan bitumen mengembang dan memerangkap udara ketika

cuaca yang panas.

Rajah 4.2: Lompang campuran melawan peratus kandungan bitumen

4.3.3 Lompang Terisi Bitumen

Rajah 4.3 menunjukkan graf lompang terisi bitumen (VFB) melawan kandungan

bitumen. Kandungan bitumen pada median spesifikasi bagi VFB ialah 5.4%. Pada

kandungan bitumen optimum, nilai VFB bagi sampel Marshall ialah 79.0%, melepasi

spesifikasi JKR.

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

4 4.5 5 5.5 6 6.5

VT

M (%

)


VTM vs Kandungan Bitumen

46

Peratusan lompang udara terisi bitumen meningkat dengan peningkatan

kandungan bitumen. Semakin meningkat jumlah bitumen, semakin tebal lapisan bitumen

menyaluti zarah agregat. Ini menyebabkan udara dan air lebih sukar untuk meresap ke

dalam turapan. Kandungan bitumen yang mencukupi menyediakan ciri-ciri ikatan yang

memadai bagi menentang lelasan turapan.

Rajah 4.3: Lompang terisi bitumen melawan peratus kandungan bitumen

4.3.4 Kestabilan

Rajah 4.4 menunjukkan graf kestabilan melawan kandungan bitumen. Berdasarkan graf,

kandungan bitumen pada nilai kestabilan maksimum ialah 5%. Pada kandungan bitumen

optimum, nilai kestabilan bagi sampel Marshall ialah 976.0kg.

Graf menunjukkan nilai kestabilan meningkat sehingga satu tahap maksimum

kemudian menurun dengan peningkatan kandungan bitumen. Kestabilan campuran

50.000

55.000

60.000

65.000

70.000

75.000

80.000

85.000

90.000

95.000

4 4.5 5 5.5 6 6.5

VFB

(%)


VFB vs Kandungan Bitumen

47

bergantung kepada kepaduan bitumen. Lelasan meningkat dengan peningkatan

kandungan bitumen. Walaubagaimanapun kestabilan yang terlalu tinggi memberi kesan

kepada campuran, iaitu menyebabkan turapan menjadi terlalu keras dan tahan lasak.

Bitumen berlebihan menyebabkan masalah ketidakstabilan berlaku.

Rajah 4.4: Kestabilan melawan peratus kandungan bitumen

4.3.5 Aliran

Rajah 4.5 menunjukkan graf aliran melawan kandungan bitumen. Pada kandungan

bitumen optimum, nilai aliran bagi sampel Marshall ialah 3.88mm. Ianya menepati

spesifikasi JKR.

Graf menunjukkan nilai aliran meningkat dengan peningkatan kandungan

bitumen. Aliran menggambarkan ubah bentuk turapan. Kadar perubahan ubah bentuk

meningkat sehingga peratus kandungan bitumen mencapai 6%, kemudian menurun

750.000

800.000

850.000

900.000

950.000

1000.000

4 4.5 5 5.5 6 6.5

Kes

tabi

lan

(kg)


Kestabilan vs Kandungan Bitumen

48

semula. Turapan yang mempunyai aliran yang tinggi lebih mudah untuk mengalami

ubah bentuk. Lebih keras bitumen, lebih rendah alirannya.

Rajah 4.5: Aliran melawan peratus kandungan bitumen

4.3.6 Kekukuhan

Rajah 4.6 menunjukkan graf kekukuhan melawan kandungan bitumen. Pada kandungan

bitumen optimum, nilai kekukuhan bagi sampel Marshall ialah 264kg/mm. ianya

menepati spesifikasi JKR iaitu melebihi 250kg/mm. Berdasarkan graf, nilai kekukuhan

menurun dengan peningkatan kandungan bitumen.

49

Rajah 4.6: Kekukuhan melawan peratus kandungan bitumen

4.4 Ciri-Ciri Marshall bagi Bitumen Terubahsuai

Keputusan ujian Marshall bagi campuran terubahsuai ditunjukkan dalam Lampiran B2.

Pengiraan untuk menentukan kandungan epoksi optimum juga ditunjukkan di dalam

Lampiran B2. Walaubagaimanapun, kandungan epoksi optimum tidak dapat ditentukan

kerana ciri lompang terisi bitumen (VFB) dan lompang campuran (VTM) tidak menepati

spesifikasi JKR. Namun begitu, kandungan epoksi paling sesuai dapat ditentukan

daripada graf iaitu 10.25%.

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

4 4.5 5 5.5 6 6.5

Kek

ukuh

an (k

g/m

m)


Kekukuhan vs Kandungan Bitumen

50

4.4.1 Ketumpatan

Rajah 4.7 menunjukkan ketumpatan melawan kandungan epoksi. Berdasarkan graf,

kandungan epoksi dalam bitumen pada ketumpatan maksimum 2.246g/cm3 ialah 11%.

Bagi kandungan epoksi 10.25%, nilai ketumpatan campuran ialah 2.244g/cm3.

Ketumpatan bagi campuran menggunakan bitumen terubahsuai adalah lebih

rendah berbanding ketumpatan bagi campuran menggunakan bitumen biasa. Suhu

percampuran dan pemadatan bagi bitumen terubahsuai perlu lebih tinggi daripada

bitumen biasa. Ini kerana untuk mendapatkan keserasian yang baik antara bitumen

dengan epoksi.

Rajah 4.7: Ketumpatan melawan peratus kandungan epoksi

2.120

2.140

2.160

2.180

2.200

2.220

2.240

2.260

4 8 12 16 20 24 28 32

Ket

umpa

tan(

g/cm

3)

Kandungan epoksi (%)

Ketumpatan vs Kandungan Epoksi

51

4.4.2 Lompang Campuran

Rajah 4.8 menunjukkan graf VTM melawan kandungan epoksi. Daripada graf, didapati

VTM minimum ialah 6% iaitu pada 10% kandungan epoksi. Keputusan VTM bagi

campuran menggunakan bitumen terubahsuai sangat tinggi melebihi julat yang

ditetapkan bagi lapisan haus iaitu 3%-5%. Pada kandungan epoksi 10.25%, nilai VTM

ialah 6.002%.

VTM dalam campuran bitumen terubahsuai lebih tinggi berbanding campuran

bitumen biasa. Keputusan ini memang dijangka berikutan penurunan dalam ketumpatan

campuran menggunakan bitumen terubahsuai.

Rajah 4.8: VTM melawan peratus kandungan epoksi

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

11.000

12.000

4 8 12 16 20 24 28 32

VTM

(%)

Kandungan Epoksi(%)

VTM vs Kandungan Epoksi

52

4.4.3 Lompang Terisi Bitumen

Rajah 4.9 menunjukkan graf lompang terisi bitumen (VFB) melawan kandungan

bitumen bagi campuran terubahsuai. Daripada graf, didapati VFB maksimum ialah 66%

iaitu pada 10% kandungan epoksi. Keputusan VFB bagi campuran menggunakan

bitumen terubahsuai terlalu rendah nilainya sehingga kurang dari julat yang ditetapkan

bagi lapisan haus iaitu 75%-85%. Nilai VFB pada kandungan epoksi 10.25% ialah

65.99%.

Rajah 4.9: VFB melawan peratus kandungan epoksi

4.4.4 Kestabilan

Rajah 4.10 menunjukkan graf kestabilan melawan kandungan epoksi bagi campuran

terubahsuai. Berdasarkan graf, kandungan epoksi pada kestabilan maksimum ialah

45.000

50.000

55.000

60.000

65.000

70.000

4 8 12 16 20 24 28 32

VFB

(%)

Kandungan Epoksi (%)

VFB vs Kandungan Epoksi

53

1000kg iaitu pada 10% kandungan epoksi. Nilai kestabilan campuran pada kandungan

epoksi 10.25% ialah 999.90kg.

Corak graf bagi bitumen terubahsuai dan bitumen biasa adalah sama. Kestabilan

meningkat sehingga tahap maksimum kemudian semakin menurun mengikut

peningkatan kandungan epoksi. Kestabilan bagi campuran menggunakan bitumen

terubahsuai lebih tinggi berbanding campuran menggunakan bitumen normal.

Rajah 4.10: VFB melawan peratus kandungan epoksi

4.4.5 Aliran

Rajah 4.11 menunjukkan graf aliran melawan kandungan epoksi. Pada kandungan

epoksi 10.25%, nilai aliran didapati sebanyak 3.5mm, menepati spesifikasi JKR.

Corak graf bagi bitumen normal dan bitumen terubahsuai sangat bertentangan.

Graf menunjukkan nilai aliran menurun sehingga kandungan epoksi 15.5%, kemudian

meningkat semula.

600.000

700.000

800.000

900.000

1000.000

1100.000

4 8 12 16 20 24 28 32

Kes

tabi

lan

(kg)

Kandungan Epoksi(%)

Kestabilan vs Kandungan Epoksi

54

Rajah 4.11: Aliran melawan peratus kandungan epoksi

4.4.6 Kekukuhan

Rajah 4.12 menunjukkan graf kekukuhan melawan kandungan epoksi. Pada kandungan

epoksi 10.25%, kekukuhan bagi sampel Marshall ialah 310kg/mm, melepasi spesifikasi

JKR bagi lapisan haus. Corak graf kekukuhan bagi bitumen biasa dan bitumen

terubahsuai berbeza. Graf kekukuhan bagi bitumen biasa berbentuk kuadratik positif

manakala graf kekukuhan bagi bitumen terubahsuai berbentuk kuadratik negatif.

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

4 8 12 16 20 24 28 32

Alir

an (m

m)


Aliran vs Kandungan Epoksi

55

Rajah 4.12: Kekukuhan melawan peratus kandungan epoksi

4.5 Perbandingan Parameter Marshall

Setelah kandungan bitumen optimum dan kandungan epoksi optimum ditentukan, 3

sampel bagi setiap darinya disediakan bagi tujuan verifikasi. Jadual 4.6 menunjukkan

perbandingan keputusan ujian bagi sampel campuran biasa dan sampel campuran

terubahsuai.

Jadual 4.6: Jadual keputusan Ujian Marshall bagi sampel campuran biasa dan

terubahsuai

Parameter Spesifikasi Campuran Biasa Catatan Campuran Terubahsuai Catatan

Kestabilan > 500kg 976.0kg 999.9kg Aliran > 2.0mm 3.88mm 3.50mm Kekukuhan > 250kg/mm 264kg/mm 310kg/mm VTM 3.0%-5.0% 3.7% 6.002% X VFB 75%-85% 79% 65.99% X

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

4 8 12 16 20 24 28 32

Kek

ukuh

an (k

g/m

m)


Kekukuhan vs Kandungan Epoksi

BAB 5

KESIMPULAN DAN CADANGAN

Tujuan kajian ini adalah untuk mengenalpasti kesan penggunaan epoksi dalam campuran

panas berasfalt. Rekabentuk campuran telah dijalankan dengan menggunakan bitumen

biasa dan bitumen terubahsuai dengan epoksi. Kajian ini membandingkan antara dua

jenis campuran tersebut dari segi parameter-parameter berikut iaitu:

i. Ketumpatan;

ii. Lompang dalam campuran (VTM);

iii. Lompang terisi bitumen (VFB);

iv. Aliran;

v. Kestabilan; dan

vi. Kekukuhan.

Ujian Marshall dijalankan bagi mendapatkan parameter-parameter tersebut.

57

5.1 Ringkasan Keputusan dan Kesimpulan

Keputusan yang didapati pada bab analisis data diringkaskan dan disimpulkan.

Ringkasan keputusan yang didapati ialah:

i. Daripada ujian graviti tentu bagi agregat kasar, halus dan daripada graviti tentu

simen yang diberikan pembekal, graviti tentu bagi keseluruhan agregat ialah

2.612. Graviti tentu agregat yang tinggi adalah disebabkan nilai graviti tentu

simen yang tinggi iaitu 3.12.

ii. Graviti tentu bitumen ialah 1.01 yang ditentukan daripada ujian graviti tentu

bitumen.

iii. Kandungan bitumen optimum ialah 5.36% daripada berat keseluruhan agregat.

Penentuan kandungan bitumen optimum dilakukan menggunakan kaedah

Marshall.

iv. Kandungan epoksi optimum gagal ditentukan kerana parameter Marshall bagi

VTM dan VFB tidak memasuki julat yang ditetapkan oleh spesifikasi JKR.

Namun begitu, kandungan epoksi yang paling hampir mengikut spesifikasi

tersebut ialah 10.25% daripada berat bitumen.

v. Nilai ketumpatan bagi campuran terubahsuai adalah lebih rendah berbanding

campuran biasa. Campuran biasa mempunyai campuran yang padat dan tumpat.

Oleh itu, kekuatan bagi campuran biasa lebih tinggi daripada campuran

terubahsuai.

vi. Peratusan VTM bagi campuran terubahsuai adalah lebih tinggi daripada

campuran biasa. Disebabkan campuran terubahsuai mempunyai lompang udara

yang lebih tinggi, maka ketumpatan bagi campuran ini lebih rendah.

vii. Peratusan VFB bagi campuran terubahsuai adalah lebih rendah daripada

campuran biasa. Oleh itu, ianya mempunyai kebolehkerjaan yang lebih rendah

dibandingkan dengan campuran biasa. Kandungan VFB yang rendah dalam

campuran terubahsuai menjejaskan keluasan permukaan yang disaluti bitumen.

Ini akan memberi kesan kepada ikatan antara bitumen terubahsuai dan agregat.

viii. Nilai aliran bagi campuran terubahsuai lebih rendah daripada campuran biasa.

58

ix. Nilai kestabilan bagi campuran terubahsuai lebih tinggi daripada campuran biasa.

Keupayaan perpaduan dan ikatan bagi bitumen terubahsuai meningkat.

x. Nilai kekukuhan bagi campuran terubahsuai lebih tinggi daripada campuran

biasa.

Daripada penilaian yang terhad ini, dapat disimpulkan bahawa epoksi adalah

sesuai digunakan sebagai bahan tambah dalam bitumen bagi campuran panas konkrit

berasfalt, tetapi kajian lanjut perlu dilakukan bagi mendapatkan suhu pencampuran dan

pemadatan sampel yang sesuai supaya epoksi dapat meningkatkan ciri-ciri campuran.

5.2 Cadangan

Berdasarkan kajian, beberapa cadangan boleh diambil seperti:

i. Ujian-ujian lain bagi bitumen normal dan bitumen terubahsuai perlu dilakukan

seperti ujian kelikatan bagi menentukan suhu yang sesuai bagi percampuran dan

pemadatan sampel.

ii. Kesan penuaan perlu dinilai bagi bitumen dan campuran terubahsuai.

Disebabkan bitumen terubahsuai lebih keras, ia berpotensi untuk retak.

iii. Campuran biasa dan terubahsuai boleh diuji pada suhu pemadatan yang berbeza

untuk menentukan kesan suhu pemadatan kepada campuran-campuran tersebut.

Ini berpandukan kepada kelikatan rajah suhu campuran/pemadatan.

iv. Selain itu, campuran biasa dan terubahsuai boleh diuji dengan cara pemadatan

yang berbeza. Ini bertujuan untuk menentukan kesan perbezaan cara pemadatan

bagi parameter-parameter Marshall bagi campuran biasa dan terubahsuai.

59

RUJUKAN

American Society for Testing and Materials (1992b), Test Method of Specific Gravity

and Absorption of Course Aggregate, Philadelphia, USA, C127-88.

American Society for Testing and Materials (1992c), Test Method of Specific Gravity

and Absorption of Fine Aggregate, Philadelphia, USA, C127-88.

Asphalt Institute (1991). Principles of Construction of Hot-Mix Asphalt Pavements.

Manual Series No. 22 (MS-22) January 1983. Lexington, USA. Asphalt Institute.

Atkins, H. N (2003). Highway Materials, Soils, And Concretes, Fourth Edition. USA,

Prentice Hall.

Che Ros Ismail dan Mohd Rosli Hainin (2008). Highway Engineering Lecture Notes.

Universiti Teknologi Malaysia. Not Published.

Dorina Anak Astana (2008). The Effect Of Epoxy Bitumen Modification On Hot Mix

Asphalt Properties And Rut Resistance. Universiti Teknologi Malaysia. Tesis

Sarjana Muda.

Edward dan Huen (1967). Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction.

First Edition. NAPA Research And Education Foundation. Laham, Maryland.

Hatherlay, L. W. dan Leaver, P. C., (1967). Asphaltic Road Materials. London, Edward

Arnold (Publisher) LTD.

Hunter, N. R. (Ed.) (2000). Asphalts in Road Construction. London: Thomas Telford

Publisher.

Mohd Fauzi bin Baharin (2005).Keretakan Struktur Konkrit dan Kaedaah Baikpulih.

Universiti Teknologi Malaysia. Tesis Sarjana Muda.

60

Nurdadzlin Mohamed Yusof (2011). Moisture susceptibility of Malaysian Hot Mix

Asphalt Mixture.Universiti Teknologi Malaysia: Tesis Master.

Public Work Department (2008), Standard Specifications for Road Works. Kuala

Lumpur, (JKR/SPJ/rev 2008).

Richard, R., dan Bent, T. (2004). Road Engineering for Development. London: Spon

Press.

61 LAMPIRAN A

62

LAMPIRAN B1a

63

LAMPIRAN B1b

Graf OBC

Pengiraan untuk mendapatkan OBC

6.0 + 5.0 + 5.62 + 4.87 = 5.36

4

64

LAMPIRAN B2a

65

LAMPIRAN B2b

Graf OEC

Pengiraan untuk mendapatkan OEC

11 + 10 + 10 + 10 = 10.25

4

66

LAMPIRAN C1 PERALATAN DAN RADAS

Oven

Pengayak

67

LAMPIRAN C2

Mesin menggaul

Peralatan untuk mendapatkan graviti tentu simen dan

Keberkesanan Penggunaan Epoksi Sebagai Bahan Tambah Dalam Bitumen Bagi Campuran Panas Konkrit...

Documents

Transcript of Keberkesanan Penggunaan Epoksi Sebagai Bahan Tambah Dalam Bitumen Bagi Campuran Panas Konkrit...