Sifat Kimiawi dan Sifat Fisik Aggregat

Sifat Kimiawi

Sifat kimiwai relatif sangat penting dalam bahan perkerasan.  Dalam campuran asphal hot mix, sifat kimia pada permukaan agregat dapat menentukan seberapa baik bahan pengikat aspal semen akan mematuhi permukaan agregat. Ketidakpatuhan, sering disebut sebagai  pengupasan , dapat menyebabkan kegagalan prematur struktural. Pada campuran semen portland, agregat mengandung bentuk reaktif dari silika dapat bereaksi dengan alkali ekspansif yang terkandung dalam pasta semen. Perluasan ini dapat menyebabkan retak,  permukaan keropos dan spalling.  Jika diperhatikan bahwa beberapa sifat kimia agregat dapat berubah dari waktu ke waktu, terutama setelah agregat penghancur. Sebuah agregat baru hancur mungkin menampilkan afinitas yang berbeda untuk air dari agregat yang sama yang telah hancur dan ditinggalkan dalam persediaan selama satu tahun.

 Meskipun perpindahan dari aspal pada permukaan partikel agregat dengan air (stripping) adalah sebuah fenomena kompleks dan belum sepenuhnya dipahami, komposisi kimia agregat telah ditetapkan sebagai faktor-faktor penting . Secara umum, beberapa agregat memiliki afinitas untuk air di atas aspal (hidrofilik). Agregat ini cenderung asam dan menderita dari pengupasan setelah terpapar air.  Di sisi lain, beberapa agregat memiliki afinitas untuk aspal di atas air (hidrofobik).   Agregat ini cenderung dasar dan tidak menderita masalah pengupasan.   Selain itu, muatan permukaan suatu agregat ketika kontak dengan air akan mempengaruhi adhesi untuk semen aspal dan kerentanan terhadap kelembaban .  Singkatnya, kimia permukaan agregat tampaknya menjadi faktor penting dalam pengupasan.   Namun, khusus hubungan sebab-akibat masih sedang dibangun.

Reaksi Alkali-Agregat pada Campuran Beton

 Alkali-agregat reaksi reaksi luas yang terjadi di campuran beton antara alkali (yang terkandung dalam pasta semen) dan unsur-unsur dalam suatu agregat. Yang paling umum adalah reaksi silika-alkali.  Reaksi ini, yang terjadi sampai batas tertentu di campuran beton yang  dapat mengakibatkan retak rambut  atau pola dan permukaan keropos   jika cukup parah. Mekanisme untuk reaksi alkali silika yang diajukan  sebagai berikut :

  1. Semen (zat alkali tinggi) dapat meningkatkan kelarutan non-kristal silika dan tingkat di mana larut. Selain itu, semen akan menaikkan pH dari medium sekitarnya yang akan mempengaruhi silika kristalin.
  2.  Pembubaran awal silika reaktif kemudian membuka struktur pori silika agregat dan memungkinkan lebih untuk larut ke dalam larutan.   Hasil akhirnya adalah alkali-silika gel yang terbentuk di tempat.   Ini pembentukan gel tidak luas itu sendiri tetapi tidak menghancurkan  integritas partikel agregat.
  3. Gel menarik jumlah   air dan mengembang.  Jika ekspansi cukup besar, tegangan yang dihasilkan akan mengakibatkan aggregat menjadi retak  dan akan melemahkan  pasta semen disekitarnya.
  4. Pembentukan koloid gel. Setelah gel ingests cukup air, air mengambil alih dan substansi menjadi alkali-silika gel dicairkan dalam cairan air. Cairan ini kemudian kabur ke retakan sekitarnya dan rongga dan dapat ikut serta dalam reaksi-reaksi sekunder.

Reaksi ini dapat dikendalikan dengan:

  • Menghindari agregat rentan.  Pengalaman lokal mungkin menunjukkan bahwa beberapa jenis batuan mengandung silika reaktif. Biasanya batu jenis yang mungkin rentan adalah: kapur silika, rijang, serpih, kaca vulkanik, kaca sintetis, batu pasir, batu dan kuarsit opaline. Batu sungai juga biasanya rentan.
  • Dengan bereaksi dengan kalsium hidroksida dalam pasta semen, pozzolan dapat menurunkan pH larutan pori.  Selain itu, silika yang terkandung dalam pozzolan dapat bereaksi dengan alkali dalam semen.  Reaksi ini tidak berbahaya karena pada dasarnya melompati langkah tarik air yang luas.
  •  Semen Rendah-alkali  . Semen dengan type rendah  alkali tersedia untuk reaksi yang akan membatasi pembentukan gel.
  • Semen Kandungan Air Rendah. Semakin rendah rasio air-semen,  akan membuat permeabbilitas  beton menjadi rendah. Permeabilitas rendah akan membantu membatasi pasokan air untuk gel alkali silika.

 Singkatnya, alkali-silika reaksi luas di alam dan sebagian besar terjadi di campuran beton. Jika reaksi cukup parah dapat fraktur agregat dan pasta sekitarnya mengakibatkan retak, keropos dan spalling.  Ada beberapa cara untuk menghindari reaksi ini, paling sederhana yang hanya menghindari agregat rentan.

 

Sifat Fisik Aggregat

Sifat fisik agregat yang sifat agregat yang paling mudah terlihat dan mereka juga memiliki efek paling langsung tentang bagaimana agregat melakukan baik sebagai konstituen materi trotoar atau oleh dirinya sebagai dasar atau bahan subbase. Umumnya diukur sifat agregat fisik :

  1. Gradasi dan Ukuran
  2. Ketangguhan dan ketahanan abrasi
  3. Daya tahan dan Kesehatan
  4. Bentuk Partikel dan tekstur Permukaan Aggregat
  5. Berat Jenis Aggregat

Ini bukan sifat utama fisik agregat melainkan yang paling sering diukur. Tes digunakan untuk mengukur sifat-sifat sebagian besar empiris. Sifat fisik dari agregat dapat berubah dari waktu ke waktu. Misalnya, agregat baru hancur mungkin berisi lebih banyak debu dan dengan demikian kurang menerima mengikat dengan bahan pengikat aspal dari satu yang telah hancur dan disimpan dalam persediaan selama satu tahun.

Gradasi dan Ukuran

Distribusi ukuran partikel, atau gradasi, agregat adalah salah satu karakteristik agregat paling berpengaruh dalam menentukan bagaimana hal itu akan tampil sebagai bahan perkerasan. Dalam HMA, gradasi membantu menentukan hampir setiap properti penting termasuk kekakuan, stabilitas, daya tahan, ketahanan lelah, hambatan gesek dan tahan terhadap kerusakan kelembaban.    . Dalam campuran beton, gradasi membantu menentukan daya tahan , porositas, kemampuan kerja , semen dan kebutuhan air, kekuatab dan penyusutan .  .  Karena itu, gradasi adalah perhatian utama dalam desain campuran aspal beton dan campuran beton  dan dengan demikian lembaga yang paling menentukan gradasi agregat diijinkan untuk keduanya.

Ukuran Maksimum Agregat

Ukuran agregat maksimum dapat mempengaruhi program baspal beton , campuran beton dan basis / subbase dalam beberapa cara. Dalam aspal beton , ketidakstabilan mungkin hasil dari ukuran maksimum berlebihan kecil, dan kemampuan kerja yang buruk dan / atau segregasi mungkin hasil dari ukuran maksimum yang terlalu besar . PAda campuran beton, ukuran maksimum besar mungkin tidak sesuai antara bukaan memperkuat bar, tapi mereka umumnya akan meningkatkan kekuatan beton karena rasio air-semen bisa diturunkan.   ASTM C 125 mendefinisikan ukuran agregat maksimum dalam salah satu dari dua cara:

  • Ukuran maksimum. Saringan terkecil melalui mana 100 persen dari partikel sampel agregat lulus. didefinisikan ukuran agregat maksimum sebagai “salah satu saringan lebih besar dari ukuran maksimum nominal”  .
  •  Ukuran maksimum nominal.  Saringan terbesar yang mempertahankan beberapa partikel agregat tetapi umumnya tidak lebih dari 10 persen berat. Ukuran agregat nominal didefinisikan maksimum sebagai “satu ukuran saringan yang lebih besar dari saringan pertama untuk mempertahankan lebih dari 10 persen dari materi” 

 Jadi, adalah penting untuk menentukan apakah “ukuran maksimal” atau “ukuran maksimum nominal” sedang direferensikan.

Uji Gradasi

Gradasi agregat tertentu paling sering ditentukan oleh analisis saringan . Dalam analisis saringan, sampel agregat kering berat dikenal dipisahkan melalui serangkaian saringan dengan bukaan semakin kecil.  Setelah dipisahkan, berat partikel saldo pada setiap saringan diukur dan dibandingkan dengan berat total sampel. Distribusi ukuran partikel ini kemudian dinyatakan sebagai persen ditahan berat pada setiap ukuran saringan. 

  Metode standar pengujian Analisis Saringan adalah:

  • AASHTO T 27 dan ASTM C 136: Analisis Saringan Agregat Fine dan Kasar
  •  AASHTO T 11 dan ASTM C 117: Bahan lebih halus dari 75 – m m (No 200) Saringan di Agregat Mineral oleh cuci
  • AASHTO T 30: Analisis Mekanik Agregat Diekstraksi (ini digunakan untuk agregat diekstraksi dari campuran aspal)

Gradasi Diinginkan

Gradasi memiliki efek besar pada kinerja material.   Tapi apa gradasi terbaik? Ini adalah pertanyaan rumit, yang jawabannya akan bervariasi tergantung pada materi aspal beton atau campuran beton. Masukan campuran karakteristik yang diinginkan, pemuatan, lingkungan, bahan, struktural dan properti. Oleh karena itu, persyaratan untuk aspal beton gradasi tertentu dan campuran beton  dibahas dalam bagian masing-masing tipe perkerasan.

Mungkin masuk akal untuk percaya bahwa gradasi terbaik adalah salah satu yang menghasilkan kepadatan maksimum. Ini akan melibatkan pengaturan partikel yang mana partikel kecil yang dikemas antara partikel yang lebih besar, yang mengurangi ruang kosong antara partikel.Hal ini menciptakan lebih partikel-partikel ke-kontak, pada aspal beton  akan meningkatkan stabilitas   dan mengurangi resapan air. Dalam campuran beton , ini ruang kosong mengurangi mengurangi jumlah pasta semen yang dibutuhkan. Namun, beberapa jumlah ruang minimum void diperlukan untuk:

  • Memberikan volume yang cukup untuk bahan pengikat (aspal pengikat atau semen portland) untuk menempati.
  • Promosikan drainase cepat dan ketahanan terhadap  untuk basis dan lapisan subbase.

 

 

Beberapa istilah umum yang digunakan untuk mengklasifikasikan gradasi.

  • Padat atau dinilai baik. Mengacu pada gradasi yang dekat  untuk densitas maksimum. Desain campuran yang paling umum  cenderung menggunakan agregat bergradasi padat. Gradasi khas dekat kurva daya 0,45 tetapi tidak tepat di atasnya. Umumnya, kepadatan maksimum gradasi yang benar (tepat pada kurva daya 0,45)  .
  • Gap dinilai. Mengacu pada gradasi yang berisi hanya sebagian kecil partikel agregat dalam kisaran menengah. Kurva datar di kisaran menengah.Beberapa desain campuran PCC penggunaan agregat bergradasi celah untuk memberikan campuran yang lebih ekonomis karena pasir kurang dapat digunakan untuk workability diberikan. kesenjangan HMA dinilai dapat rentan terhadap segregasi selama penempatan.
  • Gradasi  terbuka. Mengacu pada gradasi yang berisi hanya sebagian kecil partikel agregat dalam rentang kecil. Hal ini menyebabkan rongga udara lebih karena tidak ada partikel cukup kecil untuk mengisi rongga antara partikel yang lebih besar. Kurva dekat vertikal dalam kisaran menengah, dan datar dan dekat-nol dalam rentang ukuran kecil.
  • Gradasi seragam.  Mengacu pada gradasi yang berisi sebagian besar partikel dalam rentang ukuran yang sangat sempit.  Pada dasarnya, semua partikel adalah ukuran yang sama.  Kurva curam dan hanya menempati rentang ukuran yang sempit tertentu.
  • Zona Pembatasan . Catatan:. zona terbatas akan dihilangkan oleh akhir 2002.   Zona dibatasi mengacu pada area tertentu  desain campuran. Ini pada awalnya diamati yang mencampur erat mengikuti garis kepadatan daya maksimum 0,45 dalam gradasi yang lebih halus kadang-kadang tidak dapat diterima  .  Oleh karena itu, dalam upaya untuk meminimalkan masalah ini, termasuk zona Superpave dibatasi melalui mana gradasi khas tidak harus melewati sebagai pedoman yang direkomendasikan.  Namun, sejak awal asli zona dibatasi itu, NCHRP Laporan 464: Zona Dibatasi dalam Spesifikasi Gradasi Agregat Superpave telah menyimpulkan bahwa “… gradasi yang melanggar zona terbatas yang dilakukan sama dengan atau lebih baik dari campuran memiliki gradasi yang lewat di luar zona dibatasi , karena itu, persyaratan zona dibatasi adalah redundan untuk campuran memenuhi semua parameter volumetrik .Telah direkomendasikan untuk menghapus referensi ke zona terbatas baik sebagai persyaratan atau pedoman dari spesifikasi AASHTO (AASHTO MP 2) dan praktek (AASHTO PP 28) untuk desain campuran volumetrik . ” 

 

  • Gradasi baik .  ketika diplot pada grafik gradasi 0,45 , kebanyakan jatuh di atas garis 0,45 daya maksimal kepadatan. Istilah ini umumnya berlaku untuk agregat bergradasi padat.
  • Gradasi kasar .  ketika diplot pada grafik gradasi 0,45 , kebanyakan jatuh di bawah garis 0,45 daya maksimal kepadatan.  Istilah ini umumnya berlaku untuk agregat bergradasi padat.

 

Ketangguhan dan Perlawanan Abrasi

Agregat menjalani mengenakan substansial dan air mata sepanjang hidup mereka. Secara umum, mereka harus keras dan cukup kuat untuk menahan menghancurkan, degradasi dan disintegrasi dari setiap kegiatan terkait termasuk manufaktur, penimbunan, produksi, penyimpanan dan pemadatan .   Selanjutnya, mereka harus dapat memadai mengirimkan beban  dari permukaan   ke lapisan yang dasar (dan akhirnya tanah dasar tersebut). Agregat tidak cukup tahan terhadap abrasi dan polishing akan menyebabkan kegagalan prematur struktural dan / atau kehilangan skid resistance..

Uji Abrasi Los Angeles

Sebuah tes umum digunakan untuk mengkarakterisasi ketangguhan dan ketahanan abrasi adalah Los Angeles (LA) uji abrasi. Untuk tes abrasi LA, bagian dari suatu sampel agregat disimpan pada 1,70 mm (No. 12) saringan ditempatkan dalam sebuah drum berputar besar yang berisi piring rak yang menempel pada dinding luar . Sejumlah tertentu dari bola baja kemudian ditempatkan dalam mesin dan drum diputar untuk 500 putaran pada kecepatan 30-33 putaran per menit (RPM). Bahan-bahan tersebut kemudian diekstraksi dan dipisahkan ke dalam bahan melewati mm 1.70 (No 12) dan bahan saringan dipertahankan pada 1,70 mm (No. 12) saringan. Bahan ditahan (partikel yang lebih besar) kemudian ditimbang dan dibandingkan dengan berat sampel asli. Perbedaan berat dilaporkan sebagai persen dari berat asli dan disebut “persen kerugian”.

 Beberapa agregat dengan hilangnya LA abrasi tinggi, seperti kapur lembut, memberikan kinerja yang sangat baik. Namun, tidak peduli karakteristik kinerja, agregat dengan nilai abrasi tinggi kehilangan LA akan cenderung membuat debu selama produksi dan penanganan, yang dapat menghasilkan lingkungan dan masalah campuran kontrol.

Daya Tahan dan Kekuatan

Agregat harus tahan terhadap kerusakan dan disintegrasi dari pelapukan (pembasahan / pengeringan dan pembekuan / pencairan) atau mereka bisa pecah dan menyebabkan distres dini trotoar. Daya tahan dan kesehatan adalah istilah biasanya diberikan kepada karakteristik resistansi pelapukan agregat tersebut. Agregat yang digunakan dikeringkan dalam proses produksi dan karenanya harus mengandung hampir tidak ada air. Jadi, untuk agregat digunakan , pembekuan / pencairan seharusnya tidak menjadi masalah yang signifikan. Hal ini tidak berlaku untuk agregat digunakan untuk campuran beton atau sebagai dasar dan / atau lapisan subbase. Agregat ini biasanya mengandung beberapa air (di urutan 0,1% sampai 3% biasanya) dan tidak dikeringkan sebelum digunakan.

Tingkat Kesehatan

Tes kesehatan yang paling umum melibatkan berulang kali merendam sampel agregat dalam larutan jenuh natrium sulfat atau magnesium. Proses ini menyebabkan kristal garam terbentuk dalam pori-pori agregat, yang mensimulasikan pembentukan es kristal Prosedur dasarnya adalah sebagai berikut :

  • Kering oven sampel dan terpisah menjadi ukuran saringan tertentu.
  • Rendam sampel dalam larutan jenuh natrium sulfat atau magnesium dan biarkan tetap berada pada suhu konstan selama 18 jam.
  • Hapus sampel dari larutan dan kering untuk berat konstan pada 110 ± 5 o C (230 ± 9 o F).
  • Ulangi siklus ini lima kali.
  • Cuci sampel untuk menghapus garam, kemudian kering.
  • Tentukan penurunan berat badan untuk setiap ukuran saringan tertentu dan menghitung kerugian persen rata-rata tertimbang untuk seluruh sampel.

 

Semoga bermanfaat !!!

  1. Leave a comment

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: