Pengujian penetrasi bahan bitumen bertujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan aspal yang dinyatakan dalam masuknya jarum dengan beban tertentu pada suatu selang waktu tertentu dalam suhu kamar. Tingkat kekerasan ini disebut sebagai angka penetrasi dan dijadikan acuan untuk klasifikasi aspal.
Bahan bitumen adalah material termoplastik yang secara bertahap mencair, sesuai dengan pertambahan suhu dan berlaku sebaliknya dengan pengurangan suhu. Meskipun demikian, perilaku dari material bahan bitumen berbeda-beda tergantung dari komposisi unsur-unsur penyusunnya.
Jika dilihat dari sudut pandang ilmu rekayasa, untuk menggambarkan karakteristik suatu aspal atau bitumen, diperkenalkan beberapa parameter yang salah satunya adalah angka penetrasi/PEN. Nilai ini menggambarkan tingkat kekerasan suatu bitumen dalam suhu standar (25˚C) , yang diambil dari pengukuran kedalaman penetrasi jarum standar, dengan beban standar (50 sampai dengan 100 gram), dalam rentang waktu yang juga standar (5 detik). Pada contoh pengujian kali ini, digunakan beban standar 100 gram, dengan berat jarum sebesar 50 gram serta berat beban adalah 50 gram.
BSI (British Standard) membagi nilai penetrasi ini menjadi 10 macam pada rentang nilai PEN 15 sampai dengan 450, sedangkan AASHTO mendefinisikan nilai PEN 40-50 sebagai nilai PEN untuk material bitumen yang paling keras dan PEN 200-300 untuk material bitumen yang paling lembek.
Besar nilai PEN sangat bergantung dari suhu. Pengujian dalam suhu yang berbeda, dapat menghasilkan nilai yang berbeda pula. Variasi nilai PEN terhadap suhu dapat disusun sedemikian rupa sehingga dihasilkan grafik hubungan antar suhu dengan nilai PEN.
Peralatan dan bahan yang dibutuhkan dalam pengujian ini adalah :
- Alat penetrasi atau penetrometer yang dapat menggerakkan pemegang jarum naik turun tanpa gesekan dan dapat mengukur penetrasi sampai 0,1 mm. Pemegang jarum seberat (47,5 ± 0,05) gram yang dapat dilepas dengan mudah dari alat penetrasi.
- Pemberat atau beban dengan berat (50 ± 0,05) gram dan (100 ± 0,05) gram, masing-masing digunakan untuk pengukuran penetrasi dengan beban 100 gram dan 200 gram.
- Jarum penetrasi dengan ujung jarum berbentuk kerucut terpancung.
- Cawan contoh terbuat dari logam atau gelas berbentuk silinder.
- Bak perendam (bejana dengan isi minimum 10 liter) yang dapat menahan suhu tertentu dengan ketelitian 0,1˚C. Bejana memiliki pelat dasar berlubang.
- Tempat air untuk benda uji, diletakkan dibawah alat penetrasi.
- Pengukur waktu.
Prosedur untuk melakukan pengujian ini terbagi menjadi proses persiapan benda uji dan pengujian terhadap bahan yang telah dipersiapkan. Berikut ini adalah prosedur sesuai AASHTO T49-89:1990 dan ASTM D 5-86 :
Persiapan benda uji :
- Panaskan bahan perlahan. Aduk hingga cukup air untuk dapat dituangkan. Aduk perlahan-lahan agar udara tidak masuk ke dalam contoh.
- Setelah benda uji mencair secara merata, tuang dalam tempat contoh dan diamkan hingga dingin. Buatlah 2 buah benda uji.
- Tutup benda uji agar bebas dari debu dan diamkan pada suhu ruang.
Langkah-langkah pengujian :
- Letakkan benda uji dalam tempat air yang kecil dan masukkan tempat air tersebut ke dalam bak perendam yang telah berada pada suhu yang ditentukan. Diamkan dalam bak tersebut selama 1 sampai 1,5 jam untuk benda uji dengan cawan berkapasitas 90 ml dan 1,5 sampai 2 jam untuk benda uji dengan cawan berkapasitas 175 ml.
- Periksalah pemegang jarum agar jarum dapat dipasang dengan baik dan bersihkan jarum penetrasi dengan toluene atau pelarut lain. Kemudian, keringkan jarum tersebut dengan lap bersih dan pasangkan jarum pada pemegang jarum.
- Letakkan pemberat 50 gram diatas jarum untuk memperoleh beban sebesar (100 ± 0,1) gram.
- Pindahkan tempat air dari bak perendam ke bawah alat penetrasi.
- Turunkan jarum perlahan-lahan sehingga jarum tersebut menyentuh permukaan benda uji. Kemudian aturlah angka 0 di arloji penetrometer sehingga jarum penunjuk berimpit dengannya.
- Lepaskan pemegang jarum dan serentak jalankan stopwatch selama jangka waktu (5 ± 0,1) detik.
- Putarlah arloji penetrometer dan baca angka penetrasi yang berimpit dengan jarum penunjuk. Bulatkan hingga angka 0,1 mm yang terdekat.
- Lepaskan jarum dari pemegang jarum dan siapkan alat penetrasi untuk pekerjaan berikutnya.
- Lakukan pekerjaan diatas tidak kurang dari 3 kali untuk benda uji yang sama, dengan ketentuan setiap titik pemeriksaan dan tepi dinding berjarak lebih dari 1 cm.
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengujian antara lain :
- Termometer untuk bak perendam harus di tera (kalibrasi)
- Bitumen dengan penetrasi kurang dari 350 dapat diuji dengan alat-alat dan cara pemeriksaan ini, sedangkan bitumen dengan penetrasi antara 350 dan 500 perlu dilakukan dengan cara lain.
- Untuk penetrasi dengan nilai lebih besar dari 200 sedikitnya digunakan 3 jarum penetrasi. Untuk tiap penusukan digunakan satu jarum dan jarum tidak perlu ditarik kembali hingga pengujian selesai. Hal ini dikarenakan untuk penetrasi lebih besar dari 200, bitumen lebih rentan terhadap kerusakan dibanding benda uji dengan nilai penetrasi lebih kecil.
- Apabila pembacaan stopwatch lebih dari (5 ± 0,1) detik, hasil tersebut tidak berlaku.
Semoga Bermanfaat 🙂
