Kesan Menggunakan Habuk Sabut Kelapa Dalam Penyediaan Konkrit Asfalt

1

BAB I

PENGENALAN

1.1

PENDAHULUAN

Rangkaian sistem jalan raya adalah merupakan salah satu medium perhubungan yang mempunyai peranan yang sangat penting dalam menghubungkan sesuatu kawasan dengan kawasan yang lain selain menjadi salah satu penyumbang utama kepada peningkatan ekonomi tempatan dan pertumbuhan sosial. Bermula dengan hanya tanah merah sebagai permukaan jalan, sistem jalan raya terus berkembang dan bertransformasi kepada struktur yang lebih baik seperti jalan raya berbitumen selari dengan perkembangan teknologi dan peningkatan kelahiran ahli bijak pandai dalam menghasilkan rangkaian sistem jalan raya yang lebih baik dan lebih ekonomi dari semua segi.

Di Malaysia, kebanyakan sistem jalan raya adalah terdiri daripada jalan raya berbitumen. Dalam pembinaan jalan raya berbitumen, teknik dan kaedah pembinaan jalan juga memainkan peranan yang sangat penting dalam menghasilkan sesuatu jalan yang dapat memberikan perkhidmatan yang sempurna. Dengan berkembangnya rangkaian jalan raya, maka secara tidak langsung ianya menuntut agar kemajuan dan perkembangan teknologi pembinaan jalan itu sendiri diperbaiki dalam meningkatkan lagi kualiti pembinaan bagi memberikan keselesaan dan keselamatan terhadap pengguna jalan raya.

Turapan berbitumen atau konkrit asfalt adalah sejenis turapan yang lazim digunakan. Ini kerana turapan jenis ini mempunyai jangka hayat yang panjang serta kebolehkhidmatannya yang tinggi. Rintangan yang agak tinggi terhadap kehausan,

2 kelesuan, kegelinciran dan ubah bentuk permukaan juga merupakan salah satu di antara faktor mengapa turapan berbitumen ini menjadi pilihan berbanding dengan turapan yang lain. Hal sedemikian adalah kerana sifat bitumen itu sendiri yang anjal dan mudah untuk kembali ke bentuk asal apabila beban dikenakan ke atasnya.

1.2

PENYATA MASALAH

Sebagai lapisan permukaan jalan raya, turapan berbitumen yang dibina mestilah bebas dari segala kemungkinan kegagalan atau kerosakan jalan raya. Sesuatu turapan berbitumen perlulah mempunyai ketahanlasakan yang tinggi kerana lapisan ini merupakan satu lapisan yang penting untuk menanggung segala beban yang dikenakan ke atasnya. Ketahanlasakan turapan konkrit asfalt adalah bergantung kepada keupayaan bitumen sebagai perekat untuk mengikat agreget supaya dapat menghasilkan campuran yang stabil dan kukuh.

Campuran berbitumen yang tidak direkabentuk dengan sempurna boleh menyebabkan kegagalan struktur jalan pra-matang yang disebabkan oleh kekurangan keupayaan kualiti rekatan bitumen. Di antara kegagalan yang biasa ditemui ialah penyepaian, kegagalan patah dan ketidakstabilan. Selain itu, kerosakkan pada turapan anjal yang sering berlaku adalah seperti retakan, ubah bentuk permukaan, kecacatan permukaan, pengkawahan dan kecacatan pinggir. Masalah-masalah tersebut boleh menimbulkan ketidakselesaan selain membahayakan keselamatan pengguna jalan raya itu sendiri.

Oleh itu, dalam menghasilkan sesuatu turapan yang lebih bermutu dan efisen selain kos pembinaanya yang menjimatkan dan lebih praktikal, beberapa kajian terhadap kandungan turapan telah dilakukan namun sehingga kini masih belum ada keputusan yang mencapai tahap yang dikehendaki.

Kajian yang dijalankan ini adalah untuk mendapatkan hasil yang lebih memberangsangkan dengan menggantikan habuk sabut kelapa sebagai agregat halus di dalam penyediaan campuran konkrit asfalt. Ini kerana bahan ini sangat mudah untuk diperolehi dan sangat murah dari segi kosnya.

3 1.3

MATLAMAT DAN OBJEKTIF KAJIAN

Matlamat utama kajian ini dijalankan adalah untuk mengkaji kesesuaian penggunaan habuk sabut kelapa sebagai pengganti agregat halus di dalam turapan jalan. Bagi mencapai matlamat ini, kajian yang dijalankan adalah berdasarkan objektif berikut; 

Merekabentuk dan menyediakan sampel campuran lazim berbitumen



Menjalankan beberapa ujian ke atas sampel seperti modulus kebingkasan, ujian rayapan statik dan ujian rayapan dinamik.

1.4

SKOP KAJIAN

Kajian yang dijalankan melibatkan ujian di makmal dengan menggunakan peralatan dan kemudahan yang disediakan di Makmal Jalanraya. Bitumen dan habuk sabut kelapa juga diperolehi daripada Makmal Jalanraya. Skop kajian ini hanya tertumpu pada campuran bergred ACW20 dan penyediaan sampel adalah mengikut kaedah Marshall. Penggunaan habuk sabut kelapa yang akan menggantikan agregat halus yang melepasi saiz ayakan 0.075 mm adalah sebanyak 0%, 30%, 60% dan 100% (nilai peratus dikalikan dengan jumlah agregat halus).

Seterusnya kajian ini dijalankan dengan membandingkan keputusan yang diperolehi dengan keputusan pengkaji yang lepas yang menggunakan agregat halus sebagai agregat asal.

1.5

KEPENTINGAN KAJIAN

Sebagaimana yang telah dinyatakan sebelum ini, dalam menghasilkan turapan berbitumen yang efisien dan ekonomi, beberapa kajian perlu dilakukan dalam mencari kesesuaian bahan yang boleh memberikan hasil yang efisen dan ekonomi.

Penggunaan habuk sabut kelapa sebagai pengganti agregat halus mungkin dapat mengurangkan kos pembinaan jalan raya kerana selain ianya mudah didapati, ianya sangat ekonomi dari segi kosnya. Di samping itu, penggunaan habuk sabut

4 kelapa ini dapat mengimbangi semula kos pembinaan jalan raya yang sentiasa naik akibat kenaikan harga semasa bagi simen dan agregat sekiranya bahan tersebut boleh diguna pakai.

Daripada keputusan kajian, langkah-langkah kawalan yang sepatutnya boleh dicadangkan dan menjadi rujukan kepada pengkaji-pengkaji yang akan datang. Diharap dengan adanya kajian seumpama ini, penemuan-penemuan yang lebih baru dapat dikenalpasti sebagai salah satu sumber baru dalam teknologi pembinaan jalan raya.

5

BAB II

KAJIAN LITERATUR

2.1

PENGENALAN

Pelbagai jenis turapan berbitumen telah digunakan dalam pembinaan jalan dan lebuhraya baik di negara-negara maju mahupun di negara-negara yang sedang membangun seperti negara kita, Malaysia. Kini, turapan berbitumen sangat meluas penggunaannya kerana ianya mempunyai jangka hayat rekabentuk yang panjang selain berupaya memainkan peranan seperti yang diharapkan pada sesuatu turapan yang bermutu tinggi.

Ekoran daripada pertambahan beban lalu lintas dari semasa ke semasa, struktur jalan

raya

yang

direkabentuk

hendaklah

mempunyai

ketahanlasakan

dan

kebolehkhidmatan yang tinggi dalam memainkan peranannya sebagai salah satu media perhubungan yang terpenting. Ketahanlasakan dan kebolehkhidmatan struktur jalan untuk menanggung beban lalulintas yang tinggi itu juga banyak bergantung kepada kekuatan, kekukuhan dan juga kestabilan sesuatu turapan jalan.

Faktor utama yang menjamin sesuatu turapan itu boleh berfungsi sepenuhnya dengan baik adalah bergantung kepada campuran bahan turapan itu sendiri dalam pembinaan jalan. Campuran bahan turapan yang mengikut spesifikasi yang ditetapkan sangat memainkan peranan yang penting dalam menyediakan satu permukaan yang rata serta memberi keselesaan kepada penggunanya disamping mengekalkan ciri-ciri dan sifat-sifat yang sememangnya perlu ada pada sesuatu turapan jalan itu.

Berdasarkan kajian yang telah dilakukan oleh Nawawi (2005) yang menggunakan abu kelapa sawit sebagai bahan pengisi dalam campuran panas konkrit

6 berasfalt, hasil yang diperolehinya adalah tidak memuaskan apabila beliau mendapati kestabilan campuran secara keseluruhan bagi sampelnya adalah menurun dengan penambahan abu kelapa sawit selain meningkatkan peratus lompang di dalam sampelnya.

Maka, kajian yang dijalankan ini adalah dengan menggantikan habuk sabut kelapa sebagai agregat halus di dalam penyediaan campuran konkrit asfalt bagi membuktikan bahawa penggunaan bahan terbuang seperti sabut kelapa dapat membantu meningkatkan prestasi turapan berbanding abu kelapa sawit. Selain murah, ianya juga sangat mudah didapati di mana-mana dan mudah diperolehi pada bila-bila masa.

2.2

CAMPURAN BERBITUMEN

Campuran berbitumen merupakan suatu campuran yang mengandungi agregat, bitumen dan juga bahan pengisi yang diikat menjadi suatu campuran yang kukuh dan biasanya digunakan dalm pembinaan jalan raya boleh lentur. Campuran ketiga-tiga bahan ini hendaklah mengikut spesifikasi tertentu bagi mendapatkan turapan yang benar-benar berkualiti, ekonomi dan bermutu tinggi.

Agregat memainkan peranan penting dalam menentukan sifat dan ciri turapan jalan dalam menyediakan struktur saling-mengunci. Bahan pengikat bitumen merupakan bahan yang mempunyai sifat visco-elastik yang sangat dipengaruhi oleh faktor suhu dan juga beban lalu lintas yang tinggi. Bahan pengikat ini bertindak sebagai perekat di antara partikel agregat dengan lapisan bawah permukaan jalan. Manakala bahan pengisi akan mengisi rongga-rongga yang terdapat di antara campuran agregat dan bahan pengikat dalam memberikan kekuatan tambahan dalam mereka bentuk turapan berbitumen.

2.3

BAHAN-BAHAN CAMPURAN TURAPAN

Bahan-bahan yang lazim digunakan dalam menghasilkan satu campuran konkrit berasfalt ialah:

7 i.

Bitumen

–

merupakan bahan pengikat untuk mengikat agregat supaya menghasilkan campuran yang stabil dan kukuh

ii.

Agregat

–

menyediakan struktur saling mengunci, menanggung beban lalu lintas dan menyalurkannya ke lapisan di bawah

iii.

Bahan pengisi –

berfungsi untuk mengisi rongga-rongga yang terdapat dalam bancuhan dan membaiki ciri kelekitan bitumen supaya turapan lebih tahan lasak disamping dapat mengurangkan lelehan

2.3.1

Bitumen

Bitumen merupakan hidrokarbon yang larut di dalam karbon disulfat. Bahan tersebut lazimnya agak keras pada suhu biasa tetapi lembut dan mengalir apabila dipanaskan. Apabila dicampurkan bersama agregat dalam keadaan bendalir dan kemudiannya dibiarkan menyejuk, bitumen tersebut akan mengeras dan mengikat agregat lalu membentuk satu permukaan turapan (Atkins 2005).

2.3.1.1 Sifat-Sifat Semulajadi Bitumen

Bitumen telah digunakan secara meluas dalam pembinaan jalan raya kerana sifat semulajadinya yang unik. Di 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 dari menanggung beban lalulintas

8 2.3.1.2 Sumber dan Pengelasan Bitumen

Bitumen boleh diperolehi daripada dua sumber utama iaitu bitumen yang diperolehi secara semulajadi dan bitumen yang terhasil daripada proses penyulingan petroleum mentah.

2.3.1.2.1

Bitumen Semulajadi

Bitumen semulajadi merujuk kepada pelbagai jenis bahan bitumen yang boleh didapati secara semulajadi. Antara sifat-sifat bitumen semulajadi adalah lembut dan merekat atau keras dan mudah rapuh. Sumber bitumen yang lembut boleh didapati dari Tasik Trinidad yang mana mengandungi sekitar 54% bitumen manakala bitumen semulajadi yang keras boleh didapati di dalam liang-liang dalam batuan sedimen seperti batu kapur dan pasir yang mengandungi kandungan bitumen sekitar 4% hingga 8%. Bitumen semulajadi juga tidak mengandungi kandungan bitumen yang tinggi berbanding dengan bitumen petroleum.

2.3.1.2.2

Bitumen Petroleum

Bitumen petroleum merupakan bitumen dalam bentuk koloid yang terdapat dalam petroleum mentah yang terhasil daripada proses penyulingan berperingkat dan digunakan secara meluas dalam pembinaan jalan (Atkins 2005). Rajah 2.2 menunjukkan carta alir bagi asfalt petroleum.

2.3.1.3 Jenis-Jenis Bitumen

Jenis-jenis bitumen yang sering digunakan dalam pembinaan turapan jalan boleh diklasifikasikan kepada beberapa jenis iaitu penusukan/simen asfalt, „cutback‟, emulsi dan tertiup/teroksida.

2.3.1.3.1

Bitumen Gred Penusukan atau Simen Asfalt

Ia merupakan bahan yang sangat likat dan pada suhu bilik ianya berwarna hitam, melekit dan berkeadaan separa pepejal. Selain itu, ia juga adalah adalah bahan

9 penyimen yang kuat dan tahan lama dengan ciri rekatan dan kalis air yang sangat baik. Bitumen jenis ini mempunyai rintangan yang tinggi terhadap tindakan kebanyakan asid, alkali dan garam. Ia mudah dicairkan dengan memanaskannya untuk dicampurkan bersama agregat bagi membentuk campuran panas dan apabila sejuk, campuran ini akan membentuk turapan yang sangat kuat dan mampu untuk menanggung beban lalulintas yang tinggi. Kebiasaannya, ianya digunakan dalam pembinaan turapan boleh lentur kelas terbaik.

RAJAH 2.1 : Bitumen gred penusukan atau simen asfalt

2.3.1.3.2

Bitumen ‘Cutback’

Bitumen cecair yang terhasil adalah daripada campuran bitumen (50% - 80%) dengan sejumlah cecair pelarut petroleum bagi merendahkan kelikatan bitumen itu sendiri supaya dapat digunakan pada suhu yang lebih rendah. Apabila turapan dilakukan atau dicampurkan dengan agregat, pelarut tadi akan meruap ke udara dan meninggalkan sisa bitumen pada permukaan. Berdasarkan kepada kadar ruapan, bitumen „cutback‟ ini boleh dibahagikan kepada tiga bahagian iaitu awet cepat, sederhana dan perlahan. Kebiasaannya, ianya digunakan dalam kerja-kerja pemulihan dan penyelengaraan jalan raya.

2.3.1.3.3

Bitumen Emulsi

Bitumen ini dihasilkan dengan mencampurkan bitumen (55% - 65%) dengan air dan bahan emulsi dalam pengisar koloid. Ia bertujuan untuk merendahkan kelikatan

10 bitumen bagi membolehkannya untuk digunakan pada suhu yang lebih rendah. Jenis emulsi bergantung kepada agen pengemulsi yang digunakan. Terdapat dua jenis bitumen emulsi yang biasa digunakan iaitu Anionik dan Kationik. Bitumen emulsi banyak digunakan dalam kerja-kerja pemulihan dan penyelenggaraan jalan raya.

Tangki Asfalt Panas Rotor Air Pam

+ Bahan Emulsi

Simpanan

Simpanan

Simpanan

RAJAH 2.2 : Penghasilan bitumen emulsi

2.3.1.3.4

Bitumen Tertiup atau Teroksida

Ia dihasilkan dengan memanaskan bitumen pada suhu tinggi dan udara dialirkan melalui bitumen tadi yang menjadikannya lebih keras. Biasanya bitumen jenis ini digunakan untuk kerja bumbung selain kerja-kerja menampal atau mengkedap retakan yang terbentuk pada turapan konkrit.

11

RAJAH 2.3 : Carta alir asfalt petroleum Sumber : www.tpub.com 2008

12 Jadual 2.1 di bawah menunjukkan kandungan bahan dalam bitumen.

JADUAL 2.1 : Komposisi bitumen Bahan Karbon Hidrogen Sulfur Nitrogen Oksigen

Peratus Kandungan (%) 80 - 85 10 1–5 1 66% silika), pertengahan (55-66% silika) dan bes (