Ringkasan Eksekutif
Stabilisasi berbahan dasar semen menawarkan metode hemat biaya untuk meningkatkan kinerja jangka panjang dan mengurangi biaya keseluruhan siklus hidup perkerasan modern yang padat lalu lintas. Keretakan adalah jenis kerusakan utama dan dominan pada material yang diikat dengan semen. Ada dua bentuk utama keretakan:
• retak akibat hidrasi dan penyusutan pengeringan
• retak akibat kelelahan material.
Dilema retak susut sangat menghambat kegunaan stabilisasi berbahan semen pada perkerasan jalan. Pendekatan konvensional untuk mengurangi retak susut mengakibatkan kendala kinerja dan desain yang substansial.
Nanoteknologi Renolith sangat efektif dalam mencegah kerusakan akibat keretakan. Hal ini memungkinkan lebih banyak pilihan dalam desain perkerasan jalan dan merupakan cara praktis untuk secara substansial meningkatkan umur pakai perkerasan jalan serta mengurangi biaya yang terkait dengan tiga aspek utama (ekonomi, sosial, dan lingkungan).
Stabilisasi berbahan semen – Pro/Kontra
Panduan Austroads tentang Teknologi Perkerasan Bagian 4D, Material yang Distabilkan AGPT04D-19 negara bagian:
Penggunaan teknologi stabilisasi untuk menstabilkan dan mendaur ulang material untuk konstruksi dan pemeliharaan perkerasan jalan secara luas diterima sebagai suatu hal yang penting. metode hemat biaya peningkatan kinerja jangka panjang Dan mengurangi biaya seumur hidup dari trotoar modern yang padat lalu lintas.
Material perkerasan berbahan dasar semen diproduksi dengan menambahkan bahan pengikat penstabil ke material granular dalam jumlah yang cukup untuk menghasilkan material yang memiliki kekuatan tarik, hal ini jauh lebih tinggi untuk bahan yang dijilid dibandingkan dengan bahan yang dijilid secara longgar.. Bahan pengikat yang umum digunakan meliputi semen dan bahan-bahan berbahan dasar semen.
Material terikat bertindak seperti 'balok' pada perkerasan untuk menahan beban lalu lintas dan memiliki kapasitas struktural yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan material granular dan modifikasi yang tidak terikat. Namun, penyusutan dan retak kelelahan dini pada lapisan perkerasan perlu dikendalikan.
Retak adalah utama dan dominan jenis kesulitan pada material yang diikat dengan semen. Ada dua bentuk utama keretakan:
- retak akibat hidrasi dan pengeringan penyusutan
- kelelahan retak.
Kombinasi antara hambatan lapisan dasar, penyusutan yang tinggi, dan kekuatan tarik pada material yang diikat dengan semen dapat menyebabkan terjadinya retakan melintang dan/atau retakan blok dengan jarak yang lebar (umumnya 0,5–5,0 m).
Retak akibat penyusutan
Panduan Austroads tentang Teknologi Perkerasan Bagian 2 – Desain Struktur Perkerasan (AGPT02-24) menyatakan:
Keretakan pada material yang disemen biasanya disebabkan oleh tegangan termal dan penyusutan akibat hidrasi bahan pengikat.
Retak susut pada material yang disemen cenderung menjadi tak terhindarkan. Retakan yang menjalar ke permukaan perkerasan menyediakan jalur bagi masuknya kelembapan yang dapat menyebabkan terlepasnya lapisan antarmuka di dalam perkerasan dan/atau melemahnya lapisan granular dan lapisan dasar. Luas dan tingkat keparahan retakan dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti jenis dan kandungan pengikat, jenis material, kadar air awal, serta kondisi pengeringan dan pengawetan.
Tantangan retak akibat penyusutan dirangkum di bawah ini.
Di dalam Retak Akibat Penyusutan pada Tanah dan Tanah yang Distabilkan dengan Semen: Mekanisme dan Pemodelan, Li kemudian menelusuri masalah ini lebih lanjut. Berikut kutipannya:
Abstrak
Retak susut pada tanah atau tanah semen dapat menyebabkan infiltrasi atau rembesan air ke dalam material dan mengakibatkan retak reflektif pada struktur di atasnya. Retak susut sangat membatasi penggunaan stabilisasi berbahan dasar semen.2.6.4 Retak Akibat Penyusutan
Risiko retak susut pada struktur tertentu berkaitan dengan banyak faktor, termasuk besarnya dan distribusi susut bebas, laju susut, tingkat relaksasi tegangan, tingkat pengekangan struktural, dan bagaimana kekuatan dan kekakuan material berkembang (Weiss dan Shah 2002).2.7 KESIMPULAN TINJAUAN LITERATUR
Berdasarkan tinjauan pustaka, kesimpulan utama tercantum di bawah ini.
- Stabilisasi semen dapat secara substansial meningkatkan sifat-sifat rekayasa material tak terikat, seperti kekuatan, kekakuan, daya tahan, dan stabilitas, dll. Namun, metode ini memiliki masalah rekayasa tersendiri. Kerusakan utama yang terkait dengan penggunaan CSM (Cementitious Stabilization Material) pada perkerasan jalan adalah retak kelelahan akibat beban dan retak susut.
- Banyak faktor yang memengaruhi sifat-sifat CSM, termasuk material induk, jenis pengikat, kandungan pengikat, kadar air, kondisi pengeringan, usia, dan lain sebagainya.
- Penyusutan CSM dapat dipisahkan menjadi empat kategori: penyusutan autogenik, penyusutan pengeringan, penyusutan termal, dan penyusutan karbonasi. Penyusutan autogenik relatif kecil. Penyusutan suhu dapat dengan mudah ditumpangkan dengan penyusutan pengeringan. Penyusutan karbonasi adalah reaksi jangka panjang. Penyusutan pengeringan mendominasi regangan penyusutan. Hal ini berhubungan langsung dengan kehilangan kelembapan dan disebabkan oleh hisapan matriks.
- Kehilangan kelembapan dari material berpori apa pun terutama bergantung pada luas permukaan, panjang jalur migrasi kelembapan, dan lingkungan pengeringan. Teori difusi kelembapan nonlinier harus digunakan untuk menggambarkan proses pengeringan CSM. Meskipun ada banyak penelitian tentang difusi kelembapan dalam beton, hanya sedikit penelitian yang berfokus pada CSM.
- Koefisien penyusutan dapat digunakan untuk menyatakan perubahan regangan penyusutan sebagai fungsi perubahan kelembaban atau kelembaban relatif. Terdapat model yang dikembangkan untuk koefisien penyusutan beton. Namun untuk CSM, modelnya belum mapan.
- Tegangan susut disebabkan oleh pengekangan regangan susut. Jika kondisi pengekangan diketahui, tegangan susut dapat dihitung berdasarkan persamaan keseimbangan dan kompatibilitas. Namun, selama prosedur ini, perubahan kekakuan material akibat kehilangan kelembaban dan hidrasi semen harus dipertimbangkan.
- Penyusutan material yang distabilkan disertai dengan relaksasi. Relaksasi material yang distabilkan mengurangi tegangan penyusutan dan mengurangi terjadinya retak akibat penyusutan.
- Berbagai kriteria retak susut digunakan dalam literatur, seperti kriteria berdasarkan empiris, kekuatan tarik, mekanika fraktur, dan prinsip minimisasi energi. Model prediksi retak susut belum cukup terverifikasi melalui pengujian untuk CSM;
Retak akibat penyusutan – implikasinya
Pada perkerasan beton, retak susut dapat diatasi melalui sambungan kontrol dan tulangan. Hal ini tidak tepat untuk perkerasan lentur yang distabilkan dengan semen.
Hal ini menimbulkan dilema:
- Model desain kesulitan memprediksi retak akibat penyusutan.
- Metode konvensional hanya dapat mengurangi atau memitigasi (bukan mencegah) keretakan.
- Mengurangi kandungan pengikat semen akan menghasilkan material yang lebih lemah dan kurang bermanfaat.
Perkerasan Renolith bebas retak
Masalah retak akibat penyusutan sangat menghambat kegunaan stabilisasi berbahan semen pada perkerasan jalan.
Pendekatan konvensional untuk mengatasi keretakan adalah dengan memberlakukan batasan pada desain. Beberapa jenis tanah dianggap tidak layak. Kandungan pengikat biasanya dibatasi pada kisaran yang terikat ringan untuk mengurangi keparahan keretakan susut, yang berarti membatasi kinerja material dan bagaimana material tersebut digunakan dalam perkerasan jalan. Selain itu, sulit untuk yakin bahwa perkerasan jalan akan benar-benar mencapai masa pakai yang direncanakan karena gabungan efek penyusutan akibat pengeringan, lalu lintas, dan pengaruh lingkungan. Hal ini biasanya menghasilkan perkerasan jalan yang berkinerja buruk, atau perkerasan jalan yang dirancang berlebihan (dan mahal).
Nanoteknologi Renolith memecahkan dilema dan menghilangkan kendala.
Renolith secara signifikan meningkatkan sifat rekayasa material pengikat dan sangat mengurangi kemungkinan serta tingkat keparahan retak susut. Hal ini memungkinkan fleksibilitas yang jauh lebih besar dalam desain dan konstruksi serta menghasilkan perkerasan yang lebih baik. Selain itu, Renolith juga secara signifikan mengurangi risiko kegagalan dini karena penyusutan pengeringan yang tidak dapat diprediksi dihilangkan dari persamaan.
Produk Renolith 2.0 dapat digunakan pada aplikasi perkerasan yang distabilkan dengan semen atau beton. Penggunaan optimalnya adalah pada lapisan dasar perkerasan lentur yang terikat atau sangat terikat (UCS>2MPa). Hal ini menghasilkan keunggulan kinerja seperti beton sambil mempertahankan kesederhanaan dan biaya rendah dari perkerasan lentur yang distabilkan dengan semen.
Bahan tambahan Renolith telah digunakan di jalan raya selama lebih dari 30 tahun, dengan total lebih dari 70.000.000 m2 lapisan dasar perkerasan yang diikat secara semen. Tidak ada laporan mengenai penyusutan atau retak akibat kelelahan. Fenomena ini dijelaskan oleh model pencegahan retak Renolith di bawah ini. Perilaku 'bebas retak' ini sangat meningkatkan umur perkerasan jalan dan memberikan peluang untuk mengurangi biaya tiga pilar keberlanjutan secara substansial.
Sebagai contoh, gambar di bawah ini menunjukkan jalan uji yang dibangun di wilayah Emilia-Romagna, Italia. Konstruksi perkerasan jalan menggunakan lapisan dasar yang diikat dengan semen dan lapisan permukaan tipis dari aspal. Lapisan dasar lajur kanan (kontrol – tanpa campuran) mengalami penyusutan yang parah. retakan yang menyebar melalui lapisan permukaan jalan. Jalur sebelah kiri (Semen + campuran Renolith) tidak retak.
Keretakan akibat kelelahan
Panduan Austroads tentang Teknologi Perkerasan Bagian 2 – Desain Struktur Perkerasan (AGPT02-24) menyatakan:
- Hubungan kelelahan material merupakan masukan kunci untuk desain perkerasan modern yang dilalui lalu lintas padat.
- Hubungan kelelahan material yang disemen dapat diperkirakan dari kekuatan lentur dan modulus elastisitas.
Campuran Renolith meningkatkan kekuatan lentur dan modulus elastisitas material yang disemen. Tingkat peningkatannya bergantung pada material dan dosis pengikat; biasanya berkisar antara 20%-70%.
Dalam skenario tipikal dengan asumsi peningkatan kekuatan lentur dan modulus elastisitas 30% dibandingkan dengan stabilisasi hanya menggunakan semen, peningkatan besar pada umur kelelahan yang dihitung (yaitu kapasitas lalu lintas) dapat dicapai. Lebih lanjut, umur sebenarnya dari perkerasan kemungkinan akan jauh melebihi umur yang dihitung karena atribut penyembuhan diri dari material yang ditingkatkan dengan Renolith.Kemampuan penyembuhan diri tidak dipertimbangkan dalam model desain Austroads.
Kesimpulan
Stabilisasi berbasis semen menawarkan metode hemat biaya untuk meningkatkan kinerja jangka panjang dan mengurangi biaya keseluruhan siklus hidup perkerasan jalan. Retak susut dan retak lelah adalah jenis kerusakan utama dan dominan pada material yang diikat dengan semen. Pendekatan konvensional untuk mengurangi retak susut mengakibatkan kendala desain dan kinerja yang substansial.
Teknologi nano Renolith sangat efektif dalam mencegah kerusakan akibat keretakan. Renolith menyediakan metode praktis untuk meningkatkan umur pakai perkerasan jalan secara signifikan dan mengurangi biaya yang ditanggung oleh tiga pilar keberlanjutan (ekonomi, sosial, dan lingkungan).
-
Infrastruktur Jalan Berkelanjutan: Menggunakan Bahan Daur Ulang dalam Konstruksi Jalan
-
Menemukan Kunci Menuju Pertambangan Berkelanjutan: Peran Stabilisasi Tanah
-
Mendesain Jalan Angkut Tambang: Presisi, Kinerja, dan Kepraktisan di Lapangan
-
Apa yang Terjadi Jika Jalan Angkut Diabaikan?
-
Mengapa Lubang di Jalan Merupakan Tanda Kegagalan Infrastruktur