Aspal

Aspal adalah suatu unsur dari minyak bumi paling kasar yang bukan hasil proses utama dalam distilasi minyak bumi. Tetapi merupakan residu dari minyak mentah. Residu minyak bumi ini memiliki komponen yang bervariasi mulai dari 1 persen hingga 58 persen berat. (Colbert , 1984)

Aspal terdiri bahan hidrokarbon yang bersifat melekat (adhesive), berwarna hitam kecoklatan, tahan terhadap air, dan visoelastis. Aspal sering juga disebut bitumen merupakan bahan pengikat pada campuran beraspal yang dimanfaatkan sebagai lapis permukaan lapis perkerasan lentur. Aspal berasal dari aspal alam (aspal buton} atau aspal minyak (aspal yang berasal dari minyak bumi). Berdasarkan konsistensinya, aspal dapat diklasifikasikan menjadi aspal padat, dan aspal cair.

                                                           Aspal cair

Aspal atau bitumen adalah suatu cairan kental yang merupakan senyawa hidrokarbon dengan sedikit mengandung sulfur, oksigen, dan klor. Aspal sebagai bahan pengikat dalam perkerasan lentur mempunyai sifat viskoelastis. Aspal akan bersifat padat pada suhu ruang dan bersifat cair bila dipanaskan. Aspal merupakan bahan yang sangat kompleks dan secara kimia belum dikarakterisasi dengan baik. Kandungan utama aspal adalah senyawa karbon jenuh dan tak jenuh, alifatik dan aromatic yang mempunyai atom karbon sampai 150 per molekul. Atom-atom selain hidrogen dan karbon yang juga menyusun aspal adalah nitrogen, oksigen, belerang, dan beberapa atom lain. Secara kuantitatif, biasanya 80% massa aspal adalah karbon, 10% hydrogen, 6% belerang, dan sisanya oksigen dan nitrogen, serta sejumlah renik besi, nikel, dan vanadium. Senyawa-senyawa ini sering dikelaskan atas aspalten (yang massa molekulnya kecil) dan malten (yang massa molekulnya besar). Biasanya aspal mengandung 5 sampai 25% aspalten. ( wikipedia, 2010)

Minyak tanah kasar dari sumur minyak dipisahkan pada suatu instalasi penyulingan yang disebut proses penyulingan. Selama proses, minyak tanah kasar diberi umpan ke dalam suatu tabung dengan perbedaan temperatur, kemudian dengan cepat diangkat karena masih proses-proses penyulingan awal. lalu masuk ke suatu menara fraksinasi di mana bagian-bagian lebih mudah menguap akan dipisahkan dari minyak tanah yang kasar melalui suatu instalasi penyulingan. Residu dari proses fraksinasi ini adalah yang memiliki berat komponen yang kasar, termasuk aspal. Bagaimanapun, penyulingan/perbaikan lebih lanjut perlu dilakukan untuk menghasilkan semen aspal. (S.joon lee, Y.Richard Kim, 2005)

Penggunaan modern dari aspal untuk konstruksi jalan-jalan mulai pada tahun 1800 yang kemudian tumbuh dengan cepat dengan muncul industri mobil. Sejak itu, teknologi aspal sudah membuat langkah-langkah raksasa sehingga hari ini peralatan dan teknik-teknik digunakan untuk membangun aspal, struktur perkerasan sangat canggih.  sepanjang sejarah aspal yang panjang di dalam konstruksi trotoar dapat dibuat lebih baik tanpa harus menggunakan peralatan yang begitu camggih.

Pada kenyataannya semua aspal yang digunakan, dihasilkan oleh instalasi penyulingan minyak yang modern dan disebut aspal minyak bumi. Aspal minyak bumi digunakan dalam trotoar-trotoar biasanya disebut semen aspal. Aspal semen secara normal dan temperature kamar, berbentuk  hitam, lengket, semipadat, sangat merekat. Hal ini disebabkan oleh susunan dari molekul-molekul hidrokarbon yang kompleks. Karena semen aspal lengket, akan  bertahan pada kumpulan partikel-partikel dan dapat digunakan untuk semen atau di dalam beton aspal. Semen aspal dibersihkan dari asam, alkali-alkali, dan garam-garam. Hal ini merupakan suatu material non-termoplastik karena akan mengurangi pengerasan pada proses pendinginan. Kombinasi unik ini karakteristik-karakteristik dan kekayaan ini memberi alasan mengapa aspal memiliki peranan yang sangat penting.

Jenis-jenis aspal dibedakan oleh  temperatur. Konsistensi adalah istilah itu digunakan untuk menurunkankan derajat tingkat dari ketidakstabilan atau kekenyalan aspal-aspal pada setiap temperatur yang tertentu. Konsistensi dari  aspal memiliki temperature yang bervariasi. Aspal-aspal dinilai didasarkan pada cakupan-cakupan dari konsistensi pada suhu standar. Ketika Aspal itu diunjukkan ke udara di dalam selaput tipis dan diperlakukan pemanasan. Bagaimanapun, temperatur berlebihan dapat menyebabkan kerusakan lebih pada aspal. Aspal yang mengandung l.ilin (wax) lebih peka terhadap temperatur dibandingkan dengan aspal yang tidak mengandung lilin. Hal ini terlihat pada aspal yang mempunyai viskositas yang sama pada temperatur tinggi, tetapi sangat berbeda viskositas pada temperatur rendah.

Kepekaan terhadap temperatur akan menjadi dasar perbedaan umur aspal untuk menjadi retak/mengeras. Parameter pengukur kepekaan aspal terhadap temperatur adalah indeks penetrasi (penetration index = PI). (Sukirman,S., 2003)

Metode Rostler menentukan komponen fraksional aspal melalui daya larut aspal di dalam asam belerang (sulfuric acid). Terdapat 5 komponen fraksional aspal berdasarkan daya reaksi kimiawinya di dalam asam belerang, yaitu :

1.Asphaltenes (A)

2.Nitrogen bases (N)

3.Acidaffin I (A₁)

4.Acidaffin II (A₂)

5.Parafins (P)

Secara garis besar komposisi kimiawi aspal terdiri dari asphaltenes, resin dan oils. Asphaltenes terutama terdiri dari senyawa hidrokarbon, merupakan material berwarna hitam atau coklat tua yang tidak larut dalam n-heptane. Asphaltenes menyebar di dalam larutan yang disebut maltenes. Maltenes larut dalam n-heptane, merupakan cairan kental yang terdiri dari resins dan oils. Resins adalah cairan berwarna kuning atau coklat tua yang memberikan sifat adhesi dari aspal, merupakan  bagian yang mudah hilang atau berkurang selama masa pelayanan jalan, sedangkan oils berwarna lebih muda merupakan media dari asphaltenes dan resins.

1. Kemurnian Aspal

Semen Aspal hampir sama sekali dengan aspal, yang menurut definisi dapat larut didalam disulfida karbon. Aspal-aspal disuling dan biasanya lebih dari 99,5 persen yang dapat larut di dalam disulfida karbon. Secara normal, aspal bebas dari air atau embun karena diperolah dari instalasi penyulingan. Bagaimanapun, tangki aspal pemuatan dan pengangkutan mungkin punya beberapa uap air ditank mereka. Bila ada air pada aspal, dapat menyebabkan aspal itu untuk berbusa ketika aspal  dipanaskan atau diaduk di atas 212°F (100°C).

2. Ketahanan

Ketahanan adalah seberapa baik suatu aspal mempertahankan karakteristik-karakteristiknya yang asli ketika mengalami proses-proses kerusakan karena iklim dan lingkungan. Penilaian ketahanan aspal termasuk uji laboratorium berupa peniruan proses-proses kerusakan karena iklim dan penuaan. Kinerja semen aspal  masih sangat yang dipengaruhi oleh desain campuran, karakteristik-karakteristik kumpulan, pengerjaan dan variabel-variabel lain

3. Adhesi dan Kohesi

Adhesi adalah kemampuan aspal itu untuk berikatan dengan kumpulan di dalam campuran semen aspal. Kohesi adalah kemampuan aspal itu untuk memegang partikel-partikel kumpulan pada tempatnya di dalam campuaran semen aspal akhir. Kemampuan dari aspal yang memiliki kedua sifat itu yang dimanfaatkan untuk dijadikan sebagai perekat selain issosianat yangmemberikan sifat mekanis yang baik bila digunakan dalam pembuatan genteng Polymer. Dan aspal juga bisa mencegah air merembes kesisi lain pada sebuah lempengan daril sampel yang menngunakan aspal sebagai bahan perekat dan anti air.

4. Kepekaan Temperatur

Semua aspal-aspal adalah termoplastik, yang mana akan menjadi  lebih keras lebih merekat dengan berkurangnya temperatur dan akan menjadi lebih lembut, lebih sedikit yang merekat sebagai bila temperatur mereka meningkat. karakteristik ini dikenal sebagai kepekaan temperatur. Aspal pada temperatur-temperatur yang berbeda. Saat temperatur meningkat, aspal menjadi lebih sedikit yang merekat (lebih banyak cair).  Mengetahui kepekaan temperatur aspal itu yang sedang digunakan di suatu campuran seman aspal sangat penting, karena itu menandai temperatur yang tepat untuk mencampur aspal dengan bahan lainnya,

5. Partikel-partikel

Selama pencampuran pertikel akan bergearak saat temperatur tinggi karena bentuk fisik aspal adalah cair.  Yang kemudian merekat pada temperatur-temperatur udara normal untuk mengikat partikel-partikel pada campuran.

Gambar 2.1. Variasi Kekentalan Aspal-aspal PG pada Temperatur-temperatur Yang Berbeda

6. Penuaan dan pengerasan

Aspal-aspal menngalami pengerasan di dalam campuran semen aspal, dan didalam konstruksi terjadi Pemadatan disebabkan terutama oleh oksidasi kombinasi aspal dengan oksigen. Pemadatan terjadi menunjukkan peningkatan di dalam kekentalan disebabkan oleh pemanasan dari aspal. Tidak semua aspal-aspal mengeras di tingkat yang sama ketika yang dipanaskan. Oleh karena itu, masing-masing aspal yang digunakan harus diuji untuk menentukan karakteristik-karakteristik, penuaannya sehingga konstruksi dan teknik-teknik dapat disesuaikan untuk memperkecil kesalahan. Penyesuaian-penyesuaian seperti itu biasanya melibatkan pencampuran aspal pada temperatur yang mungkin yang paling rendah dan waktu yang praktis.

7. Cairan Aspal

Aspal secara temperatur normal berbentuk semipadat dan sangat merekat, harus dilelehkan atau dicairkan sementara untuk menangani selama operasi konstruksi. Aspal dapat sementara dicairkan dalam tiga cara:

1. Dengan peleburan dengan panas.
2. Dengan penghancuran aspal di dalam bahan pelarut yang terpilih. Proses ini disebut stek yang dikenal sebagai Aspal Potong Pendek.
3. Dengan menjadikan emulsi aspal dengan air. Produk hasilnya disebut spal Emulsi.

Aspal-aspal yang dijadikan emulsi disebut cairan-cairan aspal untuk membedakan dengan kelompok dari aspal-aspal normal.

8. Aspal Potong Pendek

Bahan pelarut minyak tanah digunakan untuk menghancurkan aspal kadang-kadang disebut hasil penyulingan, pencampur, atau bursa/stock pemotong. Jika bahan pelarut yang digunakan di dalam membuat aspal potong pendek itu adalah itu sangat mudah menguap akan dengan cepat meloloskan diri oleh penguapan. Bahan pelarut dari sifat volatile yang lebih rendah menguapkan lebih lambat.

Dasar dari kecepatan relatif penguapan, aspal potong pendek yang dibagi menjadi tiga jenis

1. Rapid-Curing ( RC) -aspal dan suatu pelarut hasil penyulingan ringan, secara umum didalam cakupan titik didih bensin atau minyak nafta.
2. Medium-Curing ( MC) -aspal dan suatu bahan pelarut dari sifat volatil intermediate/antara atau hasil penyulingan medium, secara umum dalam cakupan titik didih minyak tanah.
3. Slow-Curing ( SC) -aspal dan satu pencampur yang berminyak dari sifat volatil yang rendah. (Sekarang,

9. Aspal-aspal Dijadikan Emulsi

Oleh pilihan dari emulgator, aspal yang dijadikan emulsi mungkin:

1. Anionic - aspal dengan elektron bermuatan negatif.
2. Cationic - aspal dengan elektron bermuatan positif.

                                   Aspal buton, adalah aspal dengan kualiats tinggi dari indonesia

10. Uji Coba Aspal

 Suatu aspal memiliki kestabilan pada rentang temperatur  tinggi (70°C), sedangkan suhu rendah (-22°C). Tujuan dari ujian aspal untuk memastikan bahwa aspal memenuhi spesifikasi untuk jenis aspal dan masa ketahanan aspal. Waktu ketahanan dari suatu aspal dapat digolongkan ke dalam tiga langkah-langkah sebagai berikut:

1. Pengangkutan, ruang simpan, dan penanganan (Aspal Asli)

2. Produksi campuran dan konstruksi (RTFO Aspal tua)

3. Setelah suatu periode suatu semen aspal (PAV Aspal tua)

Menguji langkah tahap nomor 1 dilaksanakan di material aspal asli. Menguji langkah tahap 2 menirukan aspal melalui suatu pabrik. Menguji langkah tahap 3 menirukan aspal setelah satu periode waktu yang diperluas di dalam trotoar atau jalan.