RIGID PAVEMENT
Rigid pavement atau perkerasan kaku adalah jenis perkerasan jalan yang menggunakan beton sebagai bahan utama perkerasn tersebut, merupakan salah satu jenis perkerasan jalan yang digunakn selain dari perkerasan lentur (asphalt). Perkerasan ini umumnya dipakai pada jalan yang memiliki kondisi lalu lintas yang cukup padat dan memiliki distribusi beban yang besar, seperti pada jalan-jalan lintas antar provinsi, jembatan layang (fly over), jalan tol, maupun pada persimpangan bersinyal. Jalan-jalan tersebut umumnya menggunakan beton sebagai bahan perkerasannya, namun untuk meningkatkan kenyamanan biasanya diatas permukaan perkerasan dilapisi asphalt. Keunggulan dari perkerasan kaku sendiri disbanding perkerasan lentur (asphalt) adalah bagaimana distribusi beban disalurkan ke subgrade. Perkerasan kaku karena mempunyai kekakuan dan stiffnes, akan mendistribusikan beban pada daerah yangg relatif luas pada subgrade, beton sendiri bagian utama yangg menanggung beban struktural. Sedangkan pada perkerasan lentur karena dibuat dari material yang kurang kaku, maka persebaran beban yang dilakukan tidak sebaik pada beton. Sehingga memerlukan ketebalan yang lebih besar.
Gambar Distribusi Pembebanan Pada Perkerasan Kaku dan Perkerasan Lentur
Pada konstruksi perkerasan kaku, perkerasan tidak dibuat menerus sepanjang jalan seperti halnya yang dilakukan pada perkerasan lentur. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya pemuaian yang besar pada permukaan perkerasn sehingga dapat menyebabkan retaknya perkerasan, selain itu konstruksi seperti ini juga dilakukan untuk mencegah terjadinya retak menerus pada perkerasan jika terjadi keretakan pada suatu titik pada perkerasan. Salah satu cara yang digunakan untuk mencegah terjadinya hal diatas adalah dengan cara membuat konstruksi segmen pada perkerasan kaku dengan sistem joint untuk menghubungkan tiap segmennya.
Joint (Sambungan)
Joint atau sambungan adalah alat yang digunakan pada perkerasan kaku untuk menghubungkan tiap segmen pada perkersan. Berfungsi untuk mendistribusikan atau menyalurakan beban yang diterima plat atau segment yang satu ke saegment yang lain, sehingga tidak terjadi pergeseran pada segmen akibat beban dari kendaraan.
Gambar Pengaruh Joint Pada Perkerasan Akibat Beban
Ada tiga dasar jenis joint yang digunakan pada perkerasan beton yaitu, constraction, construction dan isolasi jaoint, disain yang diperlukan untuk setiap jenis tergantung pada orientasi joint terhadap arah jalan (melintang atau memanjang). Faktor yg penting pada joint adalah berarti secara mekanis menyambungkan plat, kecuali pada isolasi joint, dengnn penyambungan membantu penyebaran beban pada satu plat kepada plat lainnya. Dengan menurunnya tegangan didalam beton akan meningkatkan masa layan pada join dan plat.
1.Constraction Joint
Contraction joint diperlukan untuk mengendalikan retak alamiah akibat beton mengkerut, kontraksi termal dan kadar air dalam beton. Contraction joint umumnya melintang tegak lurus as jalan, tetapi ada juga yg menggunakan menyudut terhadap as jalan untuk mengurangi beban dinamis melintas tidak satu garis.
Gambar Contraction joint
2.Construction Joint
Construction joint adalah bila perkerasan beton dilakukan dalam waktu yang berbeda, transfer construction joint diperlukan pada akhir segmen pengecoran, atau pada saat pengecoran terganggu, atau melintas jalan dan jembatan. Longitudinal contruction joint adalah pelaksanaan pengecoran yang dilakukan pada waktu yang berbeda atau joint pada curb, gutter atau lajur berdekatan.
Gambar Construction joint
3.Isolation Joint
Isolation joint adalah memisahkan perkerasan dari objek atau struktur dan menjadikannya bergerak secara independen. Isolation joint digunakan bila perkerasan berbatasan dengan manholes, drainase, trotoar bangunan intersection perkerasan lain atau jembatan. Isolation joint yang dipakai untuk jembatan harus memakai dowel sebagai load transfer, harus dilengkapi dengan close-end expansion cap supaya joint bisa mengembang dan menyusut, panjang cap 50 mm, dengan kebebasan ujung 6 mm. Setengah dari dowel dengan cap harus diminyaki untuk mencegah ikatan supaya bisa bergerak secara horizontal. Isolasi joint pada intersection atau ramp tidak perlu diberi dowel sehingga pergerakan horizontal dapat terjadi tanpa merusak perkerasan. Untuk mengurangi tekanan yang terjadi pada dasar plat, kedua ujung perkerasan ditebalkan 20 %^ sepanjang 150 mm dari joint. Isolation joint pada inlet drainase, manholes dan struktur penerangan tidak perlu ditebalkan dan diberi dowel.
Gambar Isolation joint
Berdasarkan sistem joint yang digunakan, perkerasan kaku dibagi menjadi 3 yaitu :
1.Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP)
2.Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP)
3.Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP)
1.Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP)
Perkeraan JPCP mempunyai cukup joint untuk mengendalikan lokasi semua retak secara alamiah yg diperkirakan, retak diarahkan pada joint sehingga tidak terjadi di sembarang tempat pada perkerasan.
JPCP tidak mempunyai tulangan, tetapi mempunyai tulangan polos pada sambungan melintangnya yang berfungsi sebagai load transfer dan tulangan berulir pada sambungan memanjang.
Gambar Jointed Plain Concrete Pavement
2.Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP)
Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP) mempunyai penulangan anyaman baja yang biasa disebut distributed steel, jarak joint bartambah panjang dan dengan adanya penulangan, retak diikat bersama didalam plat. Jarak antara joint biasanya 10 m (30 feet) atau lebih bahkan bisa 100 feet.
Jointed Reinforced Concrete Pavement
3.Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP)
Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP), tidak memerlukan transferse contraction joint, retak diharapkan terjadi pada plat biasanya dengn interval 3-5 ft. CRCP didisain dengan penulangan 0,6-0,7 % dari penampang plat, sehingga retak dipegang bersama. CRCP lebih mahal dari perkerasan yang lainnya, namun dapat tahan lama dan biasanya dipakai untuk heavy urban traffic.
Gambar Continuously Reinforced Concrete Pavement
flexible pavement
Gambar Distribusi Pembebanan Pada Perkerasan Kaku dan Perkerasan Lentur
Pada konstruksi perkerasan kaku, perkerasan tidak dibuat menerus sepanjang jalan seperti halnya yang dilakukan pada perkerasan lentur. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya pemuaian yang besar pada permukaan perkerasn sehingga dapat menyebabkan retaknya perkerasan, selain itu konstruksi seperti ini juga dilakukan untuk mencegah terjadinya retak menerus pada perkerasan jika terjadi keretakan pada suatu titik pada perkerasan. Salah satu cara yang digunakan untuk mencegah terjadinya hal diatas adalah dengan cara membuat konstruksi segmen pada perkerasan kaku dengan sistem joint untuk menghubungkan tiap segmennya.
Joint (Sambungan)
Joint atau sambungan adalah alat yang digunakan pada perkerasan kaku untuk menghubungkan tiap segmen pada perkersan. Berfungsi untuk mendistribusikan atau menyalurakan beban yang diterima plat atau segment yang satu ke saegment yang lain, sehingga tidak terjadi pergeseran pada segmen akibat beban dari kendaraan.
Gambar Pengaruh Joint Pada Perkerasan Akibat Beban
Ada tiga dasar jenis joint yang digunakan pada perkerasan beton yaitu, constraction, construction dan isolasi jaoint, disain yang diperlukan untuk setiap jenis tergantung pada orientasi joint terhadap arah jalan (melintang atau memanjang). Faktor yg penting pada joint adalah berarti secara mekanis menyambungkan plat, kecuali pada isolasi joint, dengnn penyambungan membantu penyebaran beban pada satu plat kepada plat lainnya. Dengan menurunnya tegangan didalam beton akan meningkatkan masa layan pada join dan plat.
1.Constraction Joint
Contraction joint diperlukan untuk mengendalikan retak alamiah akibat beton mengkerut, kontraksi termal dan kadar air dalam beton. Contraction joint umumnya melintang tegak lurus as jalan, tetapi ada juga yg menggunakan menyudut terhadap as jalan untuk mengurangi beban dinamis melintas tidak satu garis.
Gambar Contraction joint
2.Construction Joint
Construction joint adalah bila perkerasan beton dilakukan dalam waktu yang berbeda, transfer construction joint diperlukan pada akhir segmen pengecoran, atau pada saat pengecoran terganggu, atau melintas jalan dan jembatan. Longitudinal contruction joint adalah pelaksanaan pengecoran yang dilakukan pada waktu yang berbeda atau joint pada curb, gutter atau lajur berdekatan.
Gambar Construction joint
3.Isolation Joint
Isolation joint adalah memisahkan perkerasan dari objek atau struktur dan menjadikannya bergerak secara independen. Isolation joint digunakan bila perkerasan berbatasan dengan manholes, drainase, trotoar bangunan intersection perkerasan lain atau jembatan. Isolation joint yang dipakai untuk jembatan harus memakai dowel sebagai load transfer, harus dilengkapi dengan close-end expansion cap supaya joint bisa mengembang dan menyusut, panjang cap 50 mm, dengan kebebasan ujung 6 mm. Setengah dari dowel dengan cap harus diminyaki untuk mencegah ikatan supaya bisa bergerak secara horizontal. Isolasi joint pada intersection atau ramp tidak perlu diberi dowel sehingga pergerakan horizontal dapat terjadi tanpa merusak perkerasan. Untuk mengurangi tekanan yang terjadi pada dasar plat, kedua ujung perkerasan ditebalkan 20 %^ sepanjang 150 mm dari joint. Isolation joint pada inlet drainase, manholes dan struktur penerangan tidak perlu ditebalkan dan diberi dowel.
Gambar Isolation joint
Berdasarkan sistem joint yang digunakan, perkerasan kaku dibagi menjadi 3 yaitu :
1.Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP)
2.Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP)
3.Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP)
1.Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP)
Perkeraan JPCP mempunyai cukup joint untuk mengendalikan lokasi semua retak secara alamiah yg diperkirakan, retak diarahkan pada joint sehingga tidak terjadi di sembarang tempat pada perkerasan.
JPCP tidak mempunyai tulangan, tetapi mempunyai tulangan polos pada sambungan melintangnya yang berfungsi sebagai load transfer dan tulangan berulir pada sambungan memanjang.
Gambar Jointed Plain Concrete Pavement
2.Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP)
Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP) mempunyai penulangan anyaman baja yang biasa disebut distributed steel, jarak joint bartambah panjang dan dengan adanya penulangan, retak diikat bersama didalam plat. Jarak antara joint biasanya 10 m (30 feet) atau lebih bahkan bisa 100 feet.
Jointed Reinforced Concrete Pavement
3.Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP)
Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP), tidak memerlukan transferse contraction joint, retak diharapkan terjadi pada plat biasanya dengn interval 3-5 ft. CRCP didisain dengan penulangan 0,6-0,7 % dari penampang plat, sehingga retak dipegang bersama. CRCP lebih mahal dari perkerasan yang lainnya, namun dapat tahan lama dan biasanya dipakai untuk heavy urban traffic.
Gambar Continuously Reinforced Concrete Pavement
Yang dimaksud perkerasan lentur {flexible pavement) adalah perkerasan yang umumnya menggunakan bahan campuran beraspal sebagai lapis permukaan serta bahan berbutir sebagai lapisan di bawahnya. Sehingga lapisan perkerasan tersebut mempunyai flexibilitas/kelenturan yang dapat menciptakan kenyaman kendaraan dalam melintas diatasnya. Perlu dilakuan kajian yang lebih intensif dalam penerapannya dan harus juga memperhitungkan secara ekonomis, sesuai dengan kondisi setempat, tingkat keperluan, kemampuan pelaksanaan dan syarat teknis lainnya, sehingga konstruksi jalan yang direncanakan itu adalah yang optimal.
A. Komponen Perkerasan Lentur (Flexible Pavement) terdiri atas:
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:
- Perubahan bentuk tetap (deformasi permanen) dari macam tanah tertentu akibat beban lalu lintas.
- Sifat mengembang dan menyusut dari tanah tertentu akibat perubahan kadar air.
- 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:
- Sebagai bagian dari konstruksi perkerasan untuk mendukung dan menyebarkan beban roda.
- Mencapai efisiensi penggunaan material yang relatif murah agar lapisan-lapisan selebihnya dapat dikurangi tebalnya (penghematan biaya konstruksi).
- Untuk mencegah tanah dasar masuk ke dalam lapis pondasi.
- 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:
- Sebagai bagian perkerasan yang menahan beban roda,
- 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:
- Sebagai bahan perkerasan untuk menahan beban roda
- Sebagai lapisan rapat air untuk melindungi badan jalan kerusakan akibat cuaca.
- 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.
B. Jenis-jenis Lapis Permukaan (surface course)
Jenis lapis permukaan terdapat bermacam-macam yaitu:
a. Lapis Aspal Beton (LASTON)
Lapis Aspal Beton (LASTON) adalah merupakan suatu lapisan pada konstruksi jalan yang terdiri dari agregat kasar, agregat halus, filler dan aspal keras, yang dicampur, dihampar dan dipadatkan dalam keadaan panas pada suhu tertentu.
b. Lapis Penetrasi Makadam (LAPEN)
Lapis Penetrasi Macadam (LAPEN) adalah merupakan suatu lapis perkerasan yang terdiri dari agregat pokok dengan agregat pengunci bergradasi terbuka dan seragam yang diikat oleh aspal keras dengan cara disemprotkan diatasnya dan dipadatkan lapis demi lapis dan apabila akan digunakan sebagai lapis permukaan perlu diberi laburan aspal dengan batu penutup.
c. Lapis Asbuton Campuran Dingin (LASBUTAG)
Lapis Asbuton Campuran Dingin (LASBUTAG) adalah campuran yang terdiri dari agregat kasar, agregat halus, asbuton, bahan peremaja dan filler (bila diperlukan) yang dicampur, dihampar dan dipadatkan secara dingin.
d. Hot Rolled Asphalt (HRA)
Hot Rolled Asphalt (HRA) merupakan lapis penutup yang terdiri dari campuran antara agregat bergradasi timpang, filler dan aspal keras dengan perbandingan tertentu, yang dicampur dan dipadatkan dalam keadaan panas pada suhu tertentu.
e. Laburan Aspal (BURAS)
Laburan Aspal (BURAS) adalah merupakan lapis penutup terdiri dengan ukuran butir maksimum dari lapisan aspal taburan pasir 9,6 mm atau 3/8 inch.
f. Laburan Batu Satu Lapis (BURTU)
Laburan Batu Satu Lapis (BURTU) adalah merupakan lapis penutup yang terdiri dari lapisan aspal yang ditaburi dengan satu lapis agregat bergradasi seragam. Tebal maksimum 20 mm.
g. Laburan Batu Dua Lapis
Laburan Batu Dua Lapis (BURDA) adalah merupakan lapis penutup yang terdiri dari lapisan aspal ditaburi agregat yang dikerjakan dua kali secara berurutan. Tebal maksimum 35 mm.
h. Lapis Aspal Beton Pondasi Atas (LASTON ATAS)
Lapis Aspal Beton Pondasi Atas (LASTON ATAS) adalah merupakan pondasi perkerasan yang terdiri dari campuran agregat dan aspal dengan perbandingan tertentu, dicampur dan dipadatkan dalam keadaan panas.
i. Lapis Aspal Beton Pondasi Bawah (LASTON BAWAH)
Lapis Aspal Beton Pondasi Bawah (LASTON BAWAH) adalah pada umumnya merupakan lapis perkerasan yang terletak antara lapis pondasi dan tanah dasar jalan yang terdiri dari campuran agregat dan aspal dengan perbandingan tertentu dicampur dan dipadatkan pada temperatur tertentu.
j. Lapis Tipis Aspal Beton
Lapis Tipis Aspal Beton (LATASTON) adalah merupakan lapis penutup yang terdiri dari campuran antara agregat bergradasi timpang, filler dan aspal keras dengan perbandingan tertentu yang dicampur dan dipadatkan dalam keadaan panas pada suhu tertentu. Tebal padat antara 25 sampai 30 mm.
k. Lapis Tipis Aspal Pasir (LATASIR)
Lapis Tipis Aspal Pasir (LATASIR) adalah merupakan lapis penutup yang terdiri dari campuran pasir dan aspal keras yang dicampur, dihampar dan dipadatkan dalam keadaan panas pada suhu tertentu.
l. Aspal Makadam
Aspal Makadam adalah merupakan lapis perkerasan yang terdiri dari agregat pokok dan/atau agregat pengunci bergradasi terbuka atau seragam yang dicampur dengan aspal cair, diperam dan dipadatkan secara dingin.
Bagian perkerasan jalan umumnya meliputi: lapis pondasi bawah (sub base course), lapis pondasi (base course), dan lapis permukaan (surface course).
Komposite Pavemint
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.
- · 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 :
fibrous composit material
- · 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)
Kelebihan Perkerasan Jalan Komposit
Kualitas jalan raya pada daerah tol, kabupaten, hingga nasional ditentukan dari proses pembuatan hingga bahan dasar yang dipakai. Sekarang teknologi pembuatan jalan raya semakin maju dengan dibuktikan penggunaan bahan dasar semen yang membuat konstruksi jalan lebih awet dan hemat biaya. Selama ini pengguna jalan masih familiar dengan konstruksi jalan raya berbahan dasar lapisan aspal, akan tetapi penggunaan aspal sebagai lapisan jalan sudah dianggap tidak efisien bahkan terkesan kurang kuat. Tipe perkerasan jalan komposit menjadi pilihan menarik karena masih memberi kelebihan bagi pengguna jalan.
Konstruksi perkerasan jalan dari teknik komposit sebenarnya menggabungkan unsur kaku atau rigid pavement dengan lapisan perkerasan lentur atau flexible pavement. Dari kedua metode tersebut memberi beban lalu lintas sama dimana prosesnya bisa dilakukan lebih cepat bahkan memberi hasil sempurna. Pada metode perkerasan jalan komposit terdapat beberapa kelebihan yang wajib dimengerti oleh pengguna jalan, diantaranya:
1. Kelebihan Perkerasan Jalan Komposit
Menggunakan metode perkerasan tipe komposit ternyata memberi banyak kelebihan bagi pengguna jalan raya serta pihak pengembang. Lalu apa saja kelebihan dari perkerasan jalan tipe komposit?
2. Proses Rumit Namun Kualitas Lebih Baik
Tidak seperti metode perkerasan jalan aspal, pada jenis komposit menggabungkan unsur kaku dan lentur yang mana memperlihatkan kesan lebih cepat dalam proses konstruksinya. Dalam proses pembuatan lapisan jalan komposit harus memenuhi persyaratan ketebalan pada sektor aspal karena memang mampu memberi manfaat dalam mencegah terjadinya retak refleksi pada saat proses perkerasan beton di lapisan bawah. Meskipun dari segi prosesnya terbilang rumit karena menggabungkan unsur lapisan kaku dan lunak, tetapi pada hasil akhirnya bisa dibilang sempurna.
3. Biaya Perawatan Lebih Efisien
Berikutnya ada keunggulan dari tipe komposit yakni dari proses perawatan tidak mengeluarkan biaya besar. Tidak hanya itu, jangka waktu perawatan juga lebih panjang dibandingkan memakai perkerasan aspal. Kombinasi antara lapisan kaku dan lunak menjadi keunggulan pada tipe komposit, sehingga dari segi efisiensi biaya bisa tercapai.
4. Kekuatan Konstruksi Lebih Awet
Tipe perkerasan jalan komposit dinilai lebih kuat bahkan mampu menghadirkan banyak keunggulan dibandingkan tipe aspal. Bahan komposit menjadi perpaduan antara lapisan lentur dan kaku, sehingga pada saat diaplikasikan semua beban kendaraan akan tersebar lebih merata sehingga keawetannya lebih lama. Meskipun pada lapisan aspal masih rentan terhadap genangan air tetapi dari sektor keawetannya bisa lebih baik karena ada lapisan kaku berupa semen dan beton.
5. Memberi Kenyamanan dan Keamanan Bagi Pengguna Jalan
Ketika konstruksi jalan raya terlihat kuat dan kokoh maka pengguna jalan lebih nyaman saat melintas. Tidak hanya itu, kekuatan jalan raya juga memberi keamanan bagi pengguna jalan terutama saat kondisi jalan terasa terlihat licin karena genangan air. Struktur jalan lebih kuat dan tahan lama membuat pengguna jalan merasa lebih nyaman sehingga tipe komposit banyak dimanfaatkan untuk jalan-jalan nasional ataupun jalan kabupaten.
Tipe perkerasan jalan komposit kini bisa memberi keunggulan kepada pengguna jalan. Konstruksi kuat hingga tahan lama bisa memperlihatkan keuntungan bagi pihak pengembang dan pengguna jalan raya. Semoga artikel pada tread ini bermanfaat, disajikan oleh SoilIndo perusahaan perkerasan jalan tanah di Indonesia.
Konstruksi perkerasan jalan dari teknik komposit sebenarnya menggabungkan unsur kaku atau rigid pavement dengan lapisan perkerasan lentur atau flexible pavement. Dari kedua metode tersebut memberi beban lalu lintas sama dimana prosesnya bisa dilakukan lebih cepat bahkan memberi hasil sempurna. Pada metode perkerasan jalan komposit terdapat beberapa kelebihan yang wajib dimengerti oleh pengguna jalan, diantaranya:
1. Kelebihan Perkerasan Jalan Komposit
Menggunakan metode perkerasan tipe komposit ternyata memberi banyak kelebihan bagi pengguna jalan raya serta pihak pengembang. Lalu apa saja kelebihan dari perkerasan jalan tipe komposit?
2. Proses Rumit Namun Kualitas Lebih Baik
Tidak seperti metode perkerasan jalan aspal, pada jenis komposit menggabungkan unsur kaku dan lentur yang mana memperlihatkan kesan lebih cepat dalam proses konstruksinya. Dalam proses pembuatan lapisan jalan komposit harus memenuhi persyaratan ketebalan pada sektor aspal karena memang mampu memberi manfaat dalam mencegah terjadinya retak refleksi pada saat proses perkerasan beton di lapisan bawah. Meskipun dari segi prosesnya terbilang rumit karena menggabungkan unsur lapisan kaku dan lunak, tetapi pada hasil akhirnya bisa dibilang sempurna.
3. Biaya Perawatan Lebih Efisien
Berikutnya ada keunggulan dari tipe komposit yakni dari proses perawatan tidak mengeluarkan biaya besar. Tidak hanya itu, jangka waktu perawatan juga lebih panjang dibandingkan memakai perkerasan aspal. Kombinasi antara lapisan kaku dan lunak menjadi keunggulan pada tipe komposit, sehingga dari segi efisiensi biaya bisa tercapai.
4. Kekuatan Konstruksi Lebih Awet
Tipe perkerasan jalan komposit dinilai lebih kuat bahkan mampu menghadirkan banyak keunggulan dibandingkan tipe aspal. Bahan komposit menjadi perpaduan antara lapisan lentur dan kaku, sehingga pada saat diaplikasikan semua beban kendaraan akan tersebar lebih merata sehingga keawetannya lebih lama. Meskipun pada lapisan aspal masih rentan terhadap genangan air tetapi dari sektor keawetannya bisa lebih baik karena ada lapisan kaku berupa semen dan beton.
5. Memberi Kenyamanan dan Keamanan Bagi Pengguna Jalan
Ketika konstruksi jalan raya terlihat kuat dan kokoh maka pengguna jalan lebih nyaman saat melintas. Tidak hanya itu, kekuatan jalan raya juga memberi keamanan bagi pengguna jalan terutama saat kondisi jalan terasa terlihat licin karena genangan air. Struktur jalan lebih kuat dan tahan lama membuat pengguna jalan merasa lebih nyaman sehingga tipe komposit banyak dimanfaatkan untuk jalan-jalan nasional ataupun jalan kabupaten.
Tipe perkerasan jalan komposit kini bisa memberi keunggulan kepada pengguna jalan. Konstruksi kuat hingga tahan lama bisa memperlihatkan keuntungan bagi pihak pengembang dan pengguna jalan raya. Semoga artikel pada tread ini bermanfaat, disajikan oleh SoilIndo perusahaan perkerasan jalan tanah di Indonesia.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar