BAHAGIAN 2 MADZURA BINTI MOHAMAD SALMA BINTI YAHYA JALANRAYA DANKEJURUTERAAN LALULINTAS
JALANRAYA DAN KEJURUTERAAN LALULINTAS BAHAGIAN 2 MADZURA BINTI MOHAMAD SALMA BINTI YAHYA
Politeknik Sultan AbdulHalim Mu'adzam Shah Bandar Baru Darulaman 06000 Jitra, Kedah Darulaman Tel: 04-9146100 Fax: 04-9174232 Email: [email protected] PENAFIAN HAKCIPTA Hak cipta terpelihara. Tidak dibenarkan untuk mengeluar ulang mana-mana bahagian artikel, ilustrasi dan isi kandungan ebook ini dalam apa juga bentuk dan cara sama ada secara elektronik, fotokopi, mekanik atau cara lain sebelum mendapat keizinan bertulis daripada penerbit. Madzura Binti Mohamad Salma Binti Yahya 2023 Jabatan Kejuruteraan Awam Politeknik Sultan Abdul Halim Mu'adzam Shah (POLIMAS) Diterbitkan oleh
Seiring dengan penggunaan teknologi pintar di abad ke 21 ini, bahan bacaan berbentuk ebook boleh dibaca melalui tablet atau telefon pintar.Menariknya aplikasi ebook memberikan pengalaman seperti membaca buku bercetak dengan kemudahan menyelak muka surat ebook ketika membaca. Selain itu, e-book diwarnai dengan pelbagai bentuk grafik yang menarik agar lebih mudah difahami. Jalanraya dan Kejuruteraan Lalulintas merupakan salah satu cabang dalam bidang Kejuruteraan Awam. Ebook Bahagian 2 ini merangkumi Topik 2 yang bertajuk Bahan-Bahan Turapan, iaitu berkaitan dengan jenisjenis bahan binaan untuk menurap jalanraya, objektif dan ciri-ciri bancuhan konkrit asfalt, serta ujian-ujian yang dijalankan terhadap bahan-bahan turapan. Diharapkan dengan terhasilnya e-book Jalanraya dan Kejuruteraan Lalulintas ini, akan dapat menarik minat para pelajar untuk lebih mengenali dan memahami salah satu disiplin di dalam Kejuruteraan Awam ini. PRAKATA
PENGHARGAAN JUTAAN TERIMA KASIH INI DITUJUKAN KHAS KEPADA........ Rakan-rakan sejawat yang sudi membantu dan memberikan sokongan dalam menghasilkan ebook ini,dan semua yang terlibat secara langsung dan tidak langsung. terima kasih...
ABSTRAK Terdapat dua jenis jalanraya yang dipraktikkan di Malaysia iaitu turapan lentur dan turapan tegar. Kedua-dua jenis turapan ini mempunyai ciri-ciri yang berbeza bergantung kepada bahan-bahan binaan yang digunakan semasa pembinaannya. Sifat fizikal dan kimia yang terdapat pada setiap bahan binaan ini mempunyai peranannya yang tersendiri dalam menghasilkan turapan jalan yang berkualiti dan tahan lasak. Pemilihan bahan binaan yang berkualiti adalah sangat penting bagi membina jalanraya yang mencapai standard yang ditetapkan.
TOPIK 2 BAHAN-BAHAN TURAPAN JALANRAYA
ISI KANDUNGAN JENIS-JENIS BAHAN BINAAN TURAPAN JALANRAYA OBJEKTIF DAN CIRI-CIRI BANCUHAN KONKRIT ASFALT JENIS-JENIS UJIAN BAHAN BINAAN TURAPAN JALANRAYA OBJEKTIF UJIAN BAHAN BINAAN TURAPAN JALANRAYA 8 26 33 34 46 TUTORIAL 56 RUJUKAN
2.1.1 Batu baur (Aggregate) Aggregat atau batu baur merupakan sejenis zarah mineral berbutir yang terhasil dalam pelbagai bentuk dan tekstur permukaannya. Batu baur terbahagi kepada dua iaitu batu baur kasar dan batu baur halus. Batu baur kasar (Rajah 2.1 (a)) adalah zarah berbutir yang kebanyakkannya bersaiz lebih besar daripada 4.75 mm, manakala batu baur halus pula yang bersaiz diantara 4.75 mm sehingga 75 µm (Rajah 2.1 (b)). 2.1 JENIS-JENIS BAHAN BINAAN
Rajah 2.1: (a) Batu baur kasar dan (b) halus (a) (b)
Terdapat pelbagai jenis bentuk butiran bagi batu baur kasar seperti bulat, bentuk tak sekata, bersegi, berkeping, bentuk memanjang dan berkeping panjang. Manakala tekstur permukaannya pula ada yang berkaca, licin, berbiji, kasar, berhablur dan berlubang (Mat Lazim Zakaria, 2010). Batu baur yang akan digunakan di dalam pembinaan jalanraya perlulah mempunyai sifat-sifat kekuatan dan ketahanan yang baik agar dapat menanggung beban lalulintas kelak.
Sumber: SlidePlayer.com Inc (2023) Angular = Bersudut Irregular = Bersegi, tidak sekata Rounded = Bulat Flaky = Berkeping Elongated = Memanjang Flaky & Elongated = Berkeping & Memanjang
Sumber: SlidePlayer.com Inc (2023) Partikel bulat memberikan kesan kebolehkerjaan yangmaksimum Partikel kasar dan berkubik meningkatkan nilaikekuatan Partikel berkeping dan memanjang memerlukan airyang lebih, cenderung terdedah kepada pengasingandan tekanan yang berlebihan yang berpotensimengurangkan kekuatan Bentuk dan tekstur zarah batu baur kasar mempengaruhi kebolehkerjaan (workability) dan kekuatan ikatan bancuhan simen:
2.1.2 Bahan Pengisi (Fillers) Bahan pengisi merupakan serbuk halus yang melepasi ayak bersaiz 75 µm dan ke bawah. Contoh bahan pengisi adalah seperti serbuk batu kapur (lime), kapur terhidrat, serbuk aggregate terhancur dan simen Portland biasa (OPC) seperti dalam Rajah 2.2. Rajah 2.2: Bahan pengisi
Di dalam pembinaan jalanraya, bahan pengisi digunakan dengan tujuan untuk mengeraskan lapisan bitumen pada permukaan aggregat serta dapat mengisirongga-rongga halus diantara batuan. Justeru itu, lapisan yang kurang rongga akan menghasilkan turapan yang berkualiti dan mengurangkan kadar kecacatan dan kerosakan.
Simen merupakan sejenis bahan yangmempunyai sifat lekitan (cohesive) dan lekatan(adhesive), yang membolehkannya untukmengikat sesuatu bahan lain menjadi jasad yangpadu. Terdapat pelbagai jenis simen yangdihasilkan di pasaran untuk disesuaikan dengankeperluan pembinaan seperti simen Portlandbiasa, simen cepat mengeras, simen habarendah, simen penahan sulfat, simen diubahsuaidan sebagainya. Simen Portland biasa (OPC)selalu digunakan sebagai bahan pengisi di dalamcampuran bahan turapan jalanraya dan jugabahan utama dalam bancuhan turapan tegar. 2.1.3 Simen (Cement) Rajah 2.3: Simen
2.1.4 Besi tetulang (Steel / Reinforcement Bar) Besi tetulang atau keluli adalah sejenis besiyang mudah ditempa dan bersifat mulur. Ianya dihasilkan di kilang dengan kaedahkaedah tertentu dan terdiri daripada pelbagai saiz dan bentuk bergantung kepada kegunaan dan kekuatannya. Jenis besi tetulang ditandakan dengan kod iaitu R bagi keluli lembut dan Y bagi keluli tegasan tinggi. Rajah 2.4: Besi tetulang
Besi tetulang digunapakai di dalampembinaan turapan tegar atauturapan konkrit bagi menampungbeban tegangan lalulintas. Semuabesi tetulang hendaklah bebas danbersih dari karat, minyak, gris, catatau lapisan-lapisan besi tetulangyang lain sebelum ia diletakkandalam konkrit semasa pembinaanturapan tegar. Rajah 2.5: Keluli tegangan tinggi Rajah 2.6: Keluli lembut
2.1.5 Bitumen Bitumen ditakrifkan sebagai cecair likat ataupepejal, berwarna hitam keperangan yang terdiridaripada hidrokarbon iaitu sebatian organik yangmengandungi unsur-unsur karbon dan hidrogen.Bitumen boleh didapati daripada prosespenyulingan petroleum dan juga daripada enapansemulajadi. Rajah 2.7 : Bitumen
Bitumen daripada petroleum ini mempunyai sifatkalis air yang tinggi, larut di dalam karbon disulfida,tidak meruap dan melembut secara perlahan-lahanapabila dipanaskan. Bitumen mempunyai beberapasifat semulajadi seperti penyimen yang kuat, mudahmerekat dan tahan lasak. Selain daripada itu, ianyajuga bersifat kalis air yan tinggi, termoplastik iaitukebolehlenturan yang terkawal, viskoelastik (anjal)serta tidak dipengaruhi oleh asid, alkali atau garamkecuali asid nitrik dan sulfurik. Terdapat tiga jenisbitumen yang digunakan untuk pembinaan turapanjalanraya: (i) Bitumen Gred Penusukan (Penetration Grade Bitumen) (ii) Bitumen Emulsi (Emulsion Bitumen) (iii) Bitumen Cut Back (Cut Back Bitumen) (iv) Bitumen Gred Teroksida (Oxidized Bitumen Grades) (v) Bitumen Ubahsuai Polimer (Polymer Modified Bitumen)
Sumber: How is Bitumen Manufactured by Infinity Galaxy (2020)
JENIS-JENIS BITUMEN BITUMEN PENUSUKAN (PENETRATION BITUMEN) Bitumen Penusukan adalah sejenis bitumen yang disuling di loji pemprosesan dan dihasilkan pada nilai kelikatan yang berbeza-beza. Ujian penusukan dijalankan bagi menentukan ciri-ciri dan gred bitumen berdasarkan kepada tahap kekerasan. Gred bitumen penusukan berkisar diantara 15-450, tetapi julat yang sering digunakan untuk pembinaan jalanraya adalah 25-200. Bitumen penusukan berfungsi sebagai bahan pengikat utama lapisan pengikat dan penghausan pada turapan lentur. Pada suhu biasa, ianya bersifat separa pepejal dan perlu dipanaskan pada suhu tertentu sebelum diadun bersama bahan-bahan binaan yang lain.
JENIS-JENIS BITUMEN BITUMEN CUT BACK (CUT BACK BITUMEN) Bitumen ini dihasilkan daripada campuran bitumen gred penusukan (60-85%) dan bahan pelarut ringan (kerosin, gasoline dan naftalin) yang merupakan gantian bagi proses pemanasan. Bahan pelarut ini akan tersejat apabila bitumen cutback dicampurkan bersama dengan aggregat. Gred dan kadar pengawetan bitumen ditentukan berdasarkan kepada bahan pelarut yang digunakan. Bitumen cutback digunakan untuk kerja-kerja baikpulih, penyenggaraan turapan jalan dan juga sebagai salut perdana (prime coat).
JENIS-JENIS BITUMEN BITUMEN EMULSI (EMULSION BITUMEN) Bitumen ini merupakan bitumen penusukan atau cutback (55-70%), yang mana dicampurkan dengan air untuk melarutkannya dengan menggunakan pembancuh berkelajuan tinggi. Kegunaan bitumen emulsi adalah untuk membaikpulih, penyenggaraan, penampalan lopak, penyiraman lapisan pengikat dan penghausan. Kaedah penggunaan bitumen emulsi di tapak pembinaan jalanraya adalah melalui semburan dan kelikatannya perlu dikawal bagi mendapatkan ikatan yang bermutu.
KKOONNKKRRIITTAASSFFAALLTT 2.2 OBJEKTIF DAN CIRI-CIRI BANCUHAN KONKRIT ASFALT
Asfalt Bitumen Konkrit asfalt adalah bahan komposit iaitu gabungan diantara bitumen, aggregate dan pasir yang digaul bersama-sama mengikut spesifikasi dan kaedah tertentu. Bitumen berfungsi sebagai cecair likat yang mengikat partikel batu baur dan terikat bersama-sama bagi menghasilkan stuktur yang kuat dalam membentuk permukaan turapan jalan, tempat letak kereta, lapangan terbang, dasar tambakan empangan dan sebagainya.
Sumber: Khalil Nabil Dalloul, Master Thesis in Infrastructure Engineering, 2013 Lapisan konkrit asfalt pada turapan lentur
Sumber: How to make asphalt? by 50tmag (2011)
Campuran konkrit asfalt Objektif utama rekabentuk campuran konkrit asfalt ialah untuk menentukan penggredan aggregat dan mendapatkan nilai kandungan bitumen yang optimum untuk kerja – kerja pembinaan turapan jalan. Nilai kandungan bitumen yang optimum ialah jumlah kandungan bitumen yang mencukupi agar dapat menghasilkan segala ciri yang baik daripada turapan yang bakal dibina. Sekiranya kandungan bitumen terlalu rendah, aggregat tidak akan tersalut sepenuhnya dan lompang udara akan meningkat ke aras yang berlebihan hingga menyebabkan ketahanlasakan menurun. Sebaliknya jika kandungan bitumen terlalu tinggi, kestabilan akan menurun dan masalah penjujuhan akan berlaku. Rekabentuk campuran konkrit asfalt yang baik akan menghasilkan turapan jalanraya yang berkualiti tinggi, tahan lasak, stabil, cukup rongga, boleh lentur dan ekonomi.
Rekabentuk campuran konkrit asfalt Turapan jalanraya yang akan dibina perlu direkabentuk terlebih dahulu untuk menentukan penggredan aggregate dan kandungan bitumen yang optimum supaya turapan tahan lasak, stabil,cukup rongga, boleh lentur yang terkawal, ekonomi dan berkualiti. Terdapat banyak kaedah yang boleh digunakan untuk menentukan rekabentuk campuran konkrit asfal ini. Di Malaysia kaedah yang digunapakai adalah Kaedah Marshall. Melalui kaedah rekabentuk Marshall ini, kandungan optimum bitumen ditentukan dengan penyediaan sampel yang dilakukan di makmal.
Spesifikasi JKR (1988), kandungan bitumen untuk lapisan pengikat (ACB) dan lapisan penghausan (ACW) adalah seperti berikut: ACW 14 : 5.0 - 7.0 % ACW 20 : 4.5 – 6.5 % ACB 14 : 4.5 – 6.5 % ACB 28 : 4.0 – 6.0 % Rekabentuk campuran konkrit asfal ACW – Asphaltic Concrete Wearing ACB - Asphaltic Concrete Winder ** 14, 20, 28 – saiz aggregate (mm)
1 2 3 4 5 UJIAN NILAI HENTAMAN AGGREGAT (AGGREGATE IMPACT VALUE TEST) UJIAN NILAI KEHANCURAN AGGREGAT (AGGREGATE CRUSHING VALUE TEST) UJIAN NILAI BATU TERGILAP (POLISHED STONE VALUE TEST) UJIAN INDEX BATU BERKEPING (FLAKINESS INDEX TEST) UJIAN INDEX PEMANJANGAN (ELONGATION INDEX TEST) UJIAN PENUSUKAN (PENETRATION TEST) 6 2.3 JENIS-JENIS UJIAN BAHAN BINAAN TURAPAN JALANRAYA
2.4 OBJEKTIF UJIAN BAHAN BINAAN TURAPAN JALANRAYA
Objektif ujian: Menentukan kekuatan aggregat di bawah tindakan beban secara hentaman / tiba-tiba. 1 Ujian Nilai Hentaman Aggregat (Aggregate Impact Value Test) Sumber: Civiconcepts.com (2019-2023)
Sumber: Civil Notebook (2021)
Objektif ujian: Menentukan kekuatan aggregat di bawah tindakan beban secara perlahan-lahan. 2 Ujian Nilai Kehancuran Aggregat (Aggregate Crushing Value Test) Sumber: Civil Development (2021)
Sumber: Anime_Edu - Civil Engineering Videos (2018)
Objektif ujian: Menentukan nilai ukuran rintangan gelincir aggregat bagi lapisan penghausan terhadap tindakan tayar kenderaan. 3 (Ujian Nilai Batu Tergilap (Polished Stone Value Test) Sumber: Civil-Tech (2021)
Sumber: Aggregate Industries (2015)
Objektif ujian: Menentukan peratusan batu leper 4 Ujian Index Batu Berkeping / Leper (Flakiness Index Test) Sumber: T Square Civil Engineering (2023)
Objektif ujian: Menentukan peratusan batu panjang 5 Ujian Index Pemanjangan (Elongation Index Test) Sumber: The Constructor (2009-2021)
Sumber: Sustainable Asphalt Research Group (2020)
Objektif ujian: Menentukan nilai penusukan piawai bitumen iaitu jarak kemasukan jarum penusukan pada sampel bitumen 6 Ujian Penusukan (Penetration Test) Sumber: Linkedin (2023)
Sumber: Hazirahb (2022)
SOALAN TUTORIAL 1. Senaraikan 5 jenis bahan binaan turapan jalanraya.
SOALAN TUTORIAL 2. Senaraikan 3 bentuk batu baur kasar yang sesuai digunakan di dalam turapan jalanraya
SOALAN TUTORIAL 3. Bincangkan mengapakah batu baur kasar berbentuk leper, berkeping dan memanjang tidak digunakan dalamperatusan yang banyak di dalam bancuhan turapan jalanraya