Journal homepage: http://iptek.its.ac.id/index.php/jats
Analisis  Derajat  Kerusakan  dan  Penurunan  Modulus  Elastisitas  Material  Cement Treated Base (CTB) menggunakan UPV test dan Concrete Quality Designation (CQD)
Ade Trias Safrudin 1 , Suprapto Siswosukarto 1,* , Bambang Suhendro 1
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta 1 Koresponden*, Email: suprapto.siswosukarto@ugm.ac.id

## Info Artikel
Abstract
Diajukan           18 Agustus 2023 Diperbaiki         25 November 2023 Disetujui           30 November 2023
Keywords:  cement-treated  base (CTB), crack , concrete quality designation (CQD), ultrasonic pulse velocity , elastic modulus .
Cement-treated  base  (CTB)  is  a  type  of  foundation  material  commonly  used  in  pavement structures which initially has high stiffness, but due to repeated loads CTB tends to experience more cracks which can cause a decrease in its elastic modulus. This study aims to determine the  extent  of  damage  and  decrease  in  the  value  of  CTB's  elastic  modulus  before  and  after cracking  through  ultrasonic  pulse  velocity  (UPV)  test and  unconfined  compressive  strength (UCS) tests on CTB cylinder samples. The CTB material quality index was evaluated using a concrete quality designation (CQD). The results showed that the magnitude of stress applied to  CTB affects the degree of damage, and the degree of damage to CTB significantly affects the material’s modulus of elasticity. The greater the degree of damage to CTB, the smaller the elastic modulus will be. For applied stress with CTB damage level of 32%, the elastic modulus decreases by 33.55%. The level of damage caused by the application of the maximum stress (100%) on CTB sample reached 95.29%, and the modulus of elasticity decreased by 83.30%. The CTB sample with 95.29% degree of damage has the same elastic modulus as the unbound granular aggregate material.
Kata  kunci:  c ement-treated  base (CTB), retak, concrete  quality  designation (CQD), ultrasonic  pulse  velocity ,  modulus  elasti- sitas.

## Abstrak
Cement-treated  base (CTB)  merupakan  salah  satu  jenis  material  fondasi  dalam  struktur perkerasan  yang  awalnya  memiliki  kekakuan  yang  cukup  tinggi,  namun  akibat  repetisi beban CTB cenderung mengalami retak yang semakin banyak yang dapat menimbulkan penurunan  nilai  modulus  elastisitas.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  derajat kerusakan  dan  penurunan  nilai  modulus  elastisitas  pada  CTB  sebelum  dan  setelah mengalami  retak  melalui  pengujian ultrasonic  pulse  velocity (UPV)  dan  pengujian unconfined compressive strength (UCS) pada sampel silinder CTB. Indeks kualitas material CTB  dievaluasi  menggunakan concrete  quality  designation (CQD).  Hasil  penelitian menunjukkan bahwa  besarnya  tegangan yang  dialami oleh  CTB  mempengaruhi derajat kerusakannya, dan derajat kerusakan pada CTB sangat berpengaruh terhadap modulus elastisitas  material.  Semakin  besar  derajat  kerusakan  pada  CTB,  maka  modulus elastitasnya  akan  semakin  kecil.  Untuk  tegangan  dengan  tingkat  kerusakan  CTB  32%, modulus  elestisitas  menurun  33.55%.  Tingkat  kerusakan  yang  ditimbulkan  akibat penerapan tegangan maksimum (100%) pada sampel CTB mencapai 95.29%, dan modulus elastisitasnya menurun 83.30%. Sampel CTB dengan derajat kerusakan 95.29% memiliki nilai modulus elastisitas yang sama seperti material agregat granular tak terikat .

## 1. Pendahuluan
Infrastruktur  transportasi  yang  andal  dan  efisien  meru- pakan  tulang  punggung  perkembangan  ekonomi  dan  sosial suatu negara. Salah satu komponen penting dalam infrastruk- tur  transportasi  adalah  perkerasan,  yang  berfungsi  sebagai lapisan permukaan yang menopang beban kendaraan, meng- optimalkan kenyamanan pengguna jalan, dan menjaga kese- lamatan  transportasi.  Struktur  perkerasan  merupakan  susu- nan dari beberapa lapisan material yang diletakkan diatas ta- nah dasar, umumnya terdiri dari lapis permukaan, lapis fon- dasi  ( base ),  dan  atau  lapis  fondasi  bawah  ( subbase ),  serta lapis  tanah  dasar  ( subgrade )[1].  Salah  satu  jenis  material yang jamak digunakan dalam struktur perkerasan, baik pada
jalan  raya  ( highway )  maupun  landasan  ( airfield )  adalah cement-treated base (CTB). CTB merupakan campuran dari tanah dan atau agregat dengan semen portland dan air dalam kadar tertentu yang dapat mengeras setelah dilakukan pema- datan dan pengeringan untuk membentuk bahan perkerasan yang kuat dan tahan lama [2]. CTB mampu meredam tega- ngan  akibat  beban  lalu  lintas  dan  mendistribusikannya  ke area  yang  lebih  luas,  sehingga  dapat  mengurangi  tegangan yang diterima oleh tanah dasar-[2][3][4][5].
Namun pada beberapa kondisi, retakan dapat terjadi pada CTB akibat faktor-faktor seperti perubahan suhu dan peruba- han  kadar  air  [6],  atau  pembebanan  berlebih  [7].  Retakan- retakan ini dapat mengurangi integritas struktural CTB dan
Ade Trias Safrudin dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 21, Nomor 4, November 2023 (405-414)
mempengaruhi  karakteristik  mekaniknya.  Penelitian  sebe- lumnya telah melaporkan bahwa kerusakan pada CTB dapat menyebabkan  perubahan  signifikan  pada  sifat  mekaniknya [8][9].  Uddin  dkk,  melakukan  perhitungan  modulus  elas- tisitas  CTB  pada  struktur  perkerasan  kaku  eksisting  yang mengalami retak melalui analisis backcalculation , hasil eva- luasi menyebutkan bahwa lapis CTB yang retak mengalami penurunan  modulus  elastisitas  hingga  56%  [10].  Modulus elastisitas  merupakan  ukuran dari  kekakuan  atau ketahanan terhadap deformasi pada suatu material [11]. Modulus elas- tisitas digunakan sebagai salah satu parameter utama material dalam desain maupun evaluasi struktur perkerasan [12].
Berdasarkan  hasil  studi  terdahulu,  masih  terdapat kekurangan informasi yang menjelaskan hubungan besarnya derajat keruskan dan perubahan nilai modulus elastisitas pada CTB. Nilai modulus elastisitas CTB yang mengalami rusak dibutuhkan sebagai input dalam simulasi numerik menggu- nakan  metode  elemen  hingga,  untuk  melihat  dampaknya terhadap respon struktur perkerasan. Oleh karena itu, fokus dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengkuantifikasi  derajat kerusakan pada  CTB  dan  perubahan nilai  modulus  elastisi- tasnya melalui kajian secara eksperimental di Laboratorium. Pembuatan  sampel  CTB  mengacu  pada  spesifikasi  P-304 cement treated base [13]. Uji ultrasonic pulse velocity (UPV) digunakan  untuk  mengukur  perubahan  modulus  elastisitas CTB.  Uji  UPV  semacam  ini  umumnya  digunakan  dalam upaya menentukan karakteristik mekanik material, utamanya modulus  elastisitas  material  beton  [14][15][16].  Sedangkan derajat  kerusakan  sampel  CTB  ditentukan  melalui concrete quality designation (CQD) berdasarkan hasil uji UPV [17].

## 2. Metode
Penelitian  ini  dilakukan  secara  eksperimental  di Laboratorium  Bahan  Bangunan,  Departemen  Teknik  Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada, dengan tahapan dan metode sebagai berikut.

## 2.1 Persiapan Bahan
Material utama yang digunakan dalam pembuatan sampel CTB adalah agregat batu pecah andesit yang diperoleh dari Clereng,  Kulonprogo,  seperti  yang  ditampilkan  pada Gambar 1 . Gradasi agregat yang digunakan mengacu pada spesifikasi federal  airfield  association (FAA)  pada  item  P- 304 cement-treated base (CTB) [13], seperti yang disajikan pada Gambar  2 .  Bahan  pengikat  yang  digunakan  pada campuran  CTB  adalah  semen portland tipe  1.  Air  yang digunakan  dalam  campuran  CTB  berasal  dari  sumber  air bersih  yang  berada  di  Laboratorium  Bahan  Bangunan, Departemen  Teknik  Sipil  dan  Lingkungan,  Universitas Gadjah Mada.
Gambar 1. Agregat yang digunakan dalam campuran CTB
Gambar 2. Gradasi agregat campuran CTB

## 2.2 Desain Campuran
Sebelum  pembuatan  sampel,  desain  campuran (mix design )  sampel  harus  ditentukan  terlebih  dahulu  agar  dapat diperoleh  kuat  tekan  ( compressive  strength )  CTB  seperti yang disyaratkan, yaitu 2.1 MPa hingga 3.45 MPa pada saat sampel berumur 7 hari [13]. Desain campuran ( mix design ) merupakan proses penentuan komposisi dan proporsi bahan- bahan yang digunakan dalam pembuatan CTB.
Portland  Cement  Association (PCA)  memberikan perkiraan  kebutuhan  kadar  semen  untuk  material  agregat granular 3-5% [18]. Pada penelitian ini dilakukan percobaan ( trial ) penggunaan kadar semen 2% dan 4% dalam campuran CTB.  Adapun  kadar  air  yang  digunakan  dalam  campuran merujuk  pada  hasil  uji  pemadatan modified  proctor berdasarkan  SNI1743:2008  [19],  seperti  yang  ditunjukkan dalam Gambar  3 . Optimum  moisture  content (OMC) merupakan jumlah air yang diperlukan dalam campuran CTB untuk  mencapai  kepadatan  maksimum  atau maximum  dry density (MDD). Adapun hasil trial pembuatan dan pengujian sampel CTB dengan kadar semen 2% dan 4% serta kadar air 8.5%  dan  8.75%,  diperoleh  nilai  kuat  tekan  sampel  CTB seperti yang disajikan dalam Tabel 1 . Berdasarkan hasil trial uji kuat tekan yang tercantum pada Tabel 1 , diketahui bahwa
campuran dengan kadar semen 4% memiliki kuat tekan rata- rata  6.21  MPa,  sehingga  melebihi  nilai  kuat  tekan  yang disyaratkan oleh  FAA. Maka dari itu, kadar semen dan kadar air  yang  digunakan  dalam  campuran  untuk  pembuatan sampel utama CTB masing-masing sebesar 2% dan 8.5% .
Gambar  3. Hasil  uji  pemadatan modified  proctor pada campuran CTB
Tabel 1. Hasil trial uji kuat tekan sampel silinder CTB
umur 7 hari Kadar Semen (%) OMC (%) MDD (kN/m 3 ) f’c (MPa) x̅ f’c (MPa) Spek. FAA 2018 (MPa) 2 8.5 20.36
2.66 2.44 2.1 – 3.45 2.32 2.36 4 8.75
20.40
5.60 6.21
6.75 6.27

## 2.3 Pembuatan Sampel
Pada  penelitian  ini,  pembuatan  sampel  CTB  mengacu pada  ASTM  D1633  [20].  Terdapat  dua  jenis  sampel  yang diproduksi,  yaitu  sampel  silinder  berukuran  100  mm (diameter)  dan  200  mm  (tinggi)  sejumlah  12  sampel  yang digunakan  untuk  pengujian  kuat  tekan  tak  terkekang ( unconfined  compressive  strength  test )  dan  pengujian ultrasonic  pulse  velocity ( UPV  test ),  serta  sampel  silinder berukuran 150 mm  (diameter) dan 300 mm (tinggi) sejumlah 2 sampel, untuk pengujian modulus elastisitas statik [5][20]. Proses  pemadatan  dalam  pembuatan  sampel  CTB menggunakan alat penumbuk ( rammer ) dengan berat 4.5 kg, seperti  yang  digunakan  dalam  uji  pemadatan modified proctor . Jumlah tumbukan ditentukan berdasarkan perhitungan  perbandingan  antara  volume  silinder  sampel CTB  dengan  volume  tabung  alat  pemadatan  dikalikan  56 tumbukan, seperti pada Persamaan 1 [21].
56 (1) dimana, T = jumlah tumbukan V C = Volume silinder sampel CTB V P = Volume silinder pemadatan
Berdasarkan  perhitungan  menggunakan Persamaan  1 , maka diperoleh jumlah tumbukan untuk pembuatan sampel ukuran  100×200  mm  sebanyak  38  kali,  dan    untuk  sampel ukuran 150×300 mm sebanyak 127 kali. Pembuatan sampel CTB dilakukan secara bertahap dengan membagi menjadi 5 lapisan.  Pemadatan  dilakukan  tiap  lapisan  agar  dapat diperoleh  tingkat  kepadatan  yang  maksimum  pada  sampel CTB. Curing pada  sampel  silinder  dilakukan  dengan  cara membungkus  sampel  silinder  dengan  menggunakan  plastik agar  menghindari  kehilangan  air  yang  berlebihan  akibat penguapan.  Sampel  silinder  disimpan  di  dalam box penyimpanan yang diletakkan di dalam tempat yang kering dengan suhu ruang (±25°C).

## 2.4 Pengujian Laboratorium
Pada penelitian ini, digunakan kombinasi antara uji kuat tekan  tak  terkekang  ( unconfined  compressive  strength  test ) dan    uji ultrasonic  pulse  velocity ( UPV  test ).  Secara  garis besar,  tahapan  pengujian  untuk  mengestimasikan  derajat kerusakan  dan  perubahan  nilai  modulus  elastisitas  pada material  CTB  sebelum  dan  setelah  retak  ditunjukkan  pada Gambar 4 .
Gambar  4. Tahapan  pengujian  untuk  menghitung  derajat kerusakan  dan  perubahan  nilai  modulus  elastisitas  pada material CTB sebelum dan setelah retak
Pertama, dilakukan pengujian UPV pada sampel silinder CTB  sebelum  ditekan  untuk  memperoleh  nilai  kecepatan gelombang  pada  kondisi  tidak  retak.  Setelah  itu, pembentukan  retakan  ( cracks )  pada  sampel  CTB  dilakukan melalui  alat  uji  tekan  dengan  variasi  pemberian  tegangan secara  bertahap.  Pemberian  tegangan diupayakan  mencapai kisaran 30%, 50%, 75%, dan 100% dari tegangan maksimum yang  mampu  ditahan  oleh  sampel  CTB,  mengacu  pada tahapan  pembetukan  retakan  dalam  struktur  beton  seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5 [22]. Seluruh sampel yang telah  ditekan  sesuai  target  tegangan  yang  ditetapkan,  diuji UPV kembali untuk memperoleh nilai kecepatan gelombang pada kondisi retak.
Uji UPV pada sampel CTB sebelum ditekan Pembentukan retakan pada sampel CTB melalui uji tekan Uji UPVpada sampel CTB setelah ditekan.
Ade Trias Safrudin dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 21, Nomor 4, November 2023 (405-414)
Gambar  5 .  Tahapan  terbentuknya  retak  pada  material Beton[22]
a. Pengujian Ultrasonic Pulse Velocity ( UPV Test )
American  Concrete  Institute (ACI)  menyatakan  bahwa UPV test merupakan metode uji non-destructive untuk beton yang  didasarkan  pada  pengukuran  kecepatan  gelombang ultrasonic yang merambat pada lintasan dalam suatu massa. Secara prinsip, kecepatan perambatan gelombang bergantung pada density dan elastic  constant dari  suatu  massa.  Oleh karena  itu,  apabila density dan  kecepatan  perambatan gelombang  diketahui,  maka  sifat  elastis  material  dapat diperkirakan [23]. ASTM C597-02 memberikan Persamaan untuk menghitung kecepatan gelombang sebagai berikut[24].
(2)
(3)
dari Persamaan 3 diatas, dapat diubah menjadi Persamaan 4 untuk  menghitung  nilai  modulus  elastisitas  dinamik material [16].
(4) dimana, V = kecepatan gelombang (m/s) L = jarak antar permukaan tengah transducer (mm) T = adalah transit time (s) E d = dynamic modulus of elasticity (N/mm2) ρ = material density = poisson’s ratio ; CTB tidak retak = 0.2; CTB retak = 0,35 [25].
Pengujian  UPV  menggunakan  alat portable  unit  non destructive indicator tester (PUNDIT) yang terdiri dari read- out unit yang menampilkan hasil pembacaan transit time , dua transducer ( transmitter dan receiver ), dan kabel penghubung seperti  yang  ditampilkan  pada Gambar  6 .  Sebelum digunakan  untuk  mengukur transit  time pada  sampel,  alat PUNDIT  harus  dikalibrasi  terlebih  dahulu  dengan  meng- gunakan reference bar . Agar dapat diperoleh hasil uji UPV yang  lebih  akurat,  digunakan  metode direct transmission
dimana transmitter dan receiver masing-masing ditempelkan saling  berhadap-hadapan  secara  longitudinal  pada  permu- kaan atas dan permukaan bawah sampel silinder CTB seperti yang diilustrasikan pada Gambar 7 [24].
Gambar  6. Pengujian  UPV  pada  sampel  silinder  CTB menggunakan PUNDIT
Gambar  7 .  Konfigurasi  pengujian  UPV  menggunakan metode direct transmission [24]
b. Pengujian Unconfined  Compressive  Strength (UCS Test )
Kuat tekan (f’c) adalah besarnya gaya tekan aksial yang mampu  diterima  oleh  sampel  CTB  per  luas  penampang melintang,  hingga  sampel  mengalami  keruntuhan  [20]. Tujuan dari uji ini adalah untuk mengetahui kapasitas sampel CTB  dalam  menerima  beban/gaya  tekan  aksial.  Umumnya, nilai kuat tekan untuk syarat konstruksi dilakukan pada umur 28  hari.  Pada  penelitian  ini,  kuat  tekan  sampel  CTB  pada umur  28  hari  dijadikan  sebagai  acuan  dalam  menentukan tegangan yang akan diterapkan saat pembentukan retakan.
Transmitter Receiver
Read-out unit

## c. Pengujian Modulus Elastisitas Statik
Pengujian  modulus  elastisitas  statik  dilakukan  pada  2 sampel silinder berukuran 150×300 mm. Sebelum dilakukan pengujian,  sampel  silinder  150×300  mm  terlebih  dahulu dipasangi compressometer untuk  mengukur  regangan ( strain )  yang  terjadi  ketika  proses  penekanan.  Setelah compressometer terpasang, sampel diletakkan pada mesin uji tekan tepat berada di posisi tengah/pusat dari sumbu beban. Ketika  pengujian  dimulai,  pembacaan  jarum  pengukur regangan  dan  beban  dilakukan  secara  bersamaan  dengan interval  per  10  detik.  Proses  penekanan  dilakukan  hingga sampel  mengalami  kegagalan/runtuh.  Hasil  pembacaan beban  dan  regangan  dibuat  dalam  bentuk  grafik  hubungan antara  tegangan  ( stress )  dan  regangan  ( strain ).  Adapun modulus elastisitas statik dapat dihitung melalui Persamaan 5 berikut [26].
∈ ,
(5)
dimana, E = modulus elastisitas (MPa) S 1 = tegangan pada saat nilai kurva regangan ∈ = 0.000050 (kg/cm 2 ) S 2
= tegangan pada 40% tegangan runtuh (kg/cm 2 )
∈ = nilai regangan yang terjadi pada saat

## 2.5 Penentuan Derajat Kerusakan
Penentuan derajat kerusakan pada CTB diperlukan untuk mengkorelasikan  kondisi  CTB  sebelum  dan  sesudah  retak dengan perubahan nilai modulus elastisitasnya. Sampai saat ini, sejauh yang penulis pahami belum adanya literatur yang membahas  tentang  penentuan  derajat  kerusakan pada  CTB, maka dari itu pada penelitian ini diusulkan Concrete Quality Designation (CQD)  sebagai  alat  untuk  menentukan  derajat kerusakan pada sampel CTB. Concrete Quality Designation (CQD)  merupakan  indeks  kualitas  material  beton  yang digunakan  untuk  menilai  tingkat  kerusakan  beton  terhadap kondisi aslinya/yang tidak rusak [17].
CQD  didasarkan  pada  perbandingan  antara  pengukuran UPV  pada  struktur beton  yang  rusak dan pengukuran  UPV pada spesimen silinder beton yang utuh/tidak rusak. Adapun kriteria  CQD  dapat  dilihat  pada Tabel  2 .  CQD  dinyatakan sebagai persentase yang diperoleh dari selisih nilai UPV pada beton  yang  rusak  dan  nilai  referensi  (V ref ),  kemudian dinormalisasikan oleh selisih  antara nilai UPV yang diukur pada sampel beton utuh dan nilai referensi (V ref ), seperti yang tercantum  dalam Persamaan  6 .  Nilai  referensi  (V ref )  yang digunakan adalah 1500 m/s. Nilai referensi (V ref ) merupakan nilai  UPV  pada  beton  yang  rusak  berat.  Nilai  referensi
tersebut dianggap sama sepert nilai UPV yang melewati air, karena air tidak memiliki kekuatan tekan[17].
Merujuk  pada  konsep  CQD,  maka  dalam  penelitian  ini indeks kualitas CTB ditentukan melalui perbandingan antara pengukuran  UPV  pada  sampel  CTB  sebelum  dibebani  dan pengukuran UPV pada sampel CTB setelah dibebani. Hasil perhitungan persentase kualitas CTB berdasarkan Persamaan  6 kemudian  dimasukkan  ke  dalam  kriteria seperti yang disajikan dalam Tabel 2 . !" #$%#&' $') *+#$%#&' $') 100 (6) dimana, V cracked = nilai UPV pada sampel setelah ditekan (m/s) V uncracked = nilai UPV pada sampel sebelum ditekan (m/s)
V ref
= nilai UPV referensi = 1500 m/s
CQD = concrete quality designation (%)
Tabel 2. Kriteria dalam concrete quality designation [17] Kualitas beton CQD (%) Excellent > 100 Good 70 – 100 Questionable 50 – 70 Poor 20 – 50 Very poor 10 – 20 Significant anomaly < 10

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Derajat Kerusakan pada Sampel CTB
Salah  satu  kelemahan  dari  material  CTB  yaitu  sifatnya yang getas ( brittle ) apabila menerima tegangan yang tinggi [9].  Pada  penelitian  ini,  total  12  sampel  silinder  CTB  diuji menggunakan pengujian ultrasonic pulse velocity (UPV) dan pengujian unconfined  compressive  strength (UCS),  untuk memperoleh  informasi  terkait  derajat  kerusakan  dan perubahan  modulus  elastisitas  pada  sampel  CTB  setelah ditekan.  Pengukuran  dimensi  dan  waktu  tempuh  ( transit time )  gelombang ultrasonic yang  melewati  sampel  CTB dilakukan  baik  sebelum  maupun  setelah  sampel  ditekan. Dengan  hasil  pengukuran  tersebut, nilai  kecepatan gelombang ultrasonic (V)  pada  sampel  yang  tidak  retak ( uncracked )  dan  yang  retak  ( cracked )  dapat  diestimasikan melalui Persamaan 2 . Perubahan nilai kecepatan gelombang ultrasonic (V)  pada  sampel  CTB  kemudian  dianalisis menggunakan concrete  quality  designation ,  sehingga diperoleh derajat kerusakan dan indeks kualitas sampel CTB. Adapun  hasil  analisis  indeks  kualitas  CTB  disajikan  pada Tabel 3 .
Ade Trias Safrudin dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 21, Nomor 4, November 2023 (405-414)
Tabel 3. Hasil analisis indeks kualitas material CTB setelah ditekan
Kode sampel % Tegangan maksimum Beban (kN) Kecepatan gelombang, V (m/s) CQD (%) Kualitas Sebelum ditekan Setelah ditekan ED1 100 30.50 3460.87 1479.01 -1,07* Significant Anomaly ED2 28.50 3474.78 1778.78 14.12 Very Poor ED3 30.50 3447.92 999.23 -25.71* Significant Anomaly ED4 75 22.50 3436.43 2833.81 68.88 Questionable ED5 22.50 3467.71 2791.84 65.65 Questionable ED6 22.50 3427.96 2839.03 69.45 Questionable ED7 50 15.00 3415.24 3193.11 88.40 Good ED8 15.00 3354.69 3051.07 83.63 Good ED9 15.00 3354.62 2968.01 79.15 Good ED10 30 9.00 3297.34 3205.98 94.92 Good ED11 9.00 3365.16 3229.10 92.70 Good ED12 9.00 3524.73 3418.52 94.75 Good
*angka CQD yang bernilai negatif dianggap 0%
Berdasarkan Tabel  3 ,  diketahui  bahwa  sampel  CTB mengalami  penurunan  kualitas  secara  bertahap  seiring dengan  meningkatnya  tegangan  yang  dialaminya.  Sampel CTB  yang  diberi  tegangan  30%  dan  50%  dari  tegangan maksimum  tidak  mengalami  penurunan  kualitas  yang signifikan. Pada sampel yang diberi tegangan 30% (ED10 – ED12),  angka  CQD  rata-rata  sebesar  94.12%  atau  derajat kerusakan  sebesar  5.88%,  sehingga  sampel  ED10  –  ED12 masih memiliki kualitas yang baik ( good ). Pada sampel yang diberi  tegangan  50%  (ED7  –  ED9),  angka  CQD  rata-rata sebesar  83.73%  atau  derajat  kerusakan  sebesar  16.27%, sehingga  sampel  ED7  –  ED9  masih  tergolong  memiliki kualitas yang baik ( good ). Secara visual, sampel CTB yang diberi  tegangan  30%  dan  50%  hampir  tidak  mengalami perubahan  bentuk/deformasi  dan  tidak  terlihat  adanya retakan  pada  permukaan  luar  sampel,  seperti  yang ditampilkan pada Gambar 8.
Pada  sampel  yang  diberi  tegangan  75%  (ED4  –  ED6), angka CQD rata-rata sebesar 68.00% atau derajat kerusakan mencapai 32.00%, sehingga sampel ED10 – ED12 masuk ke dalam  kategori  kualitas  yang  diragukan  ( questionable ). Dengan  derajat  kerusakan  diatas  30%,  secara  visual  masih belum terdapat retakan pada permukaan luar, tetapi dari hasil pengukuran  dimensi  terdapat  perubahan  yang  kecil. Sedangkan  pada  sampel  yang  diberi  tegangan  100%  atau beban  maksimum  (ED1  –  ED3),  terjadi  penurunan  kualitas yang sangat signifikan. Adanya kerusakan yang sangat parah pada  sampel  ED1  dan  ED3 (Gambar  9) menyebabkan
kecepatan  gelombang ultrasonic yang  melintasi  sampel tersebut  merosot  secara  tajam.  Nilai  kecepatan  gelombang ultrasonic pada  sampel  ED1  dan  ED3  setelah  pembebanan kurang dari nilai kecepatan gelombang referensi (1500 m/s), sehingga  ketika  dihitung  menggunakan Persamaan  6 diperoleh  angka  CQD  yang  bernilai  negatif.  Hasil  tersebut menunjukkan  bahwa  nilai  kecepatan  gelombang  referensi yang digunakan kurang kompatibel apabila diterapkan pada sampel  CTB  yang  mengalami  kerusakan  parah.  Dalam literatur  disebutkan  bahwa  dibutuhkan  studi  lebih  lanjut dalam  menentukan  nilai  gelombang  referensi  (V ref )  yang digunakan selain pada struktur beton hidrolik[17].
Oleh karena itu, angka CQD pada sampel ED1 dan ED3 dianggap  0%  sebagai  representasi  kualitas  material  paling buruk.  Dengan  CQD  yang  kurang  dari  10%,  maka  sampel ED1  dan  ED3  dikategorikan  ke  dalam  kualitas significant anomaly . Sedangkan pada sampel ED2, secara visual terjadi kerusakan  berupa  retak-retak,  namun  tidak  sebesar  retak yang terjadi pada sampel ED1 dan ED3. Karena nilai CQD hanya 14.12% atau derajat kerusakannya mencapai 85.88%, maka  sampel  ED2  dikategorikan  ke  dalam  kualitas  yang sangat buruk ( very poor ). Jika dirata-rata, angka CQD pada sampe ED1 – ED3 hanya sebesar 4.71%, yang berarti derajat kerusakannya  mencapai  95.29%.  Sampel  yang  masuk  ke dalam kategori very poor dan significant anomaly dianggap kualitasnya  sama  seperti  material  berbutir  ( granular material ) [17]
.
Gambar 8. Contoh kondisi sampel sebelum dan setelah diberi tegangan: a) tegangan 30%; b) tegangan 50%; c) tegangan 75%
Gambar 9. Kondisi sampel sebelum dan setelah diberi tegangan maksimum (100%)

## 3.2 Perubahan Modulus Elastisitas pada Sampel CTB
Data hasil pengujian UPV juga digunakan untuk menghitung  nilai  modulus  elastisitas  dinamik sampel  CTB  sebelum  dan  setelah  dibebani.
Rangkuman  hasil  perhitungan  nilai  modulus elastisitas dinamik disajikan pada
Tabel 4 . Gambar  10 menunjukaan trend dimana  nilai modulus elastisitas dinamik semakin menurun seiring dengan bertambahnya tegangan yang diterapkan pada sampel CTB. Penurunan  nilai  modulus  elastisitas  dinamik  juga  diiringi dengan  meningkatnya  derajat  kerusakan  atau  menurunnya kualitas pada CTB. Hubungan antara indeks kualitas (CQD) dan penurunan modulus elastisitas dinamik CTB ditunjukkan pada Gambar  11 .  Semakin  tinggi  indeks  kualitas  (CQD) material CTB, maka semakin kecil penurunan nilai modulus elastisitas dinamiknya.
Modulus  elastisitas  merupakan  sifat  material  yang dikaitkan dengan deformasi struktural (Santos, 2017). Dalam konteks  penelitian  ini,  saat  sampel  CTB  ditekan/dibebani, maka  material  akan  mengalami  deformasi.  Deformasi  ini dapat  menyebabkan  pergeseran  dan  perubahan  dalam struktur internal material. Penerapan tegangan 30% dan 50% dari  tegangan  maksimum  pada  sampel  CTB  tidak menyebabkan  deformasi  yang  berarti,  sehingga  penurunan modulus  elastisitas  dinamik  CTB  kurang  dari  20%.  Tetapi pada  sampel  yang  diberi  tegangan  75%  dan  100%  dari tegangan maksimumnya mengalami
Gambar 10. Trend modulus elastisitas dinamik pada sampel CTB yang tidak retak ( uncracked ) dan yang retak ( cracked )
Gambar  11. Hubungan  penurunan  modulus  elastisitas dinamik dan indeks kualitas CQD pada material CTB
(c)
(a) (b) Sebelum ditekan Setelah ditekan
Sebelum ditekan Setelah ditekan Sebelum ditekan Setelah ditekan Sebelum ditekan Setelah ditekan Sebelum ditekan Setelah ditekan Sebelum ditekan Setelah ditekan
Ade Trias Safrudin dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 21, Nomor 4, November 2023 (405-414) 412
Tabel 4. Hasil perhitungan nilai modulus elastisitas dinamis (E d ) pada sampel CTB yang tidak retak ( uncracked ) dan yang retak ( cracked )
deformasi yang berlebihan hingga terjadi perubahan bentuk permanen  dan  menimbulkan  retak.  Penurunan  modulus elastisitas  dinamik  terjadi  sangat  drastis  hingga  mencapai 83.30%  ketika  timbul  kerusakan  parah  pada  sampel  yang mengalami tegangan maksimum.
Dalam  berbagai  pedoman  desain  struktur perkerasan seperti MDPJ (2017), ASTHOO (2008), dan FAA (2018) menggunakan modulus elastisitas statik  (E s )  sebagai input dalam  analisisnya.  Maka dari  itu,  pada  penelitian  ini  dilakukan  perhitungan nilai  modulus  elastisitas  statik  yang  melibatkan hasil  pengukuran  tegangan  dan  regangan  pada sampel  silinder  CTB,  serta trend perubahan modulus  elastisitas  dinamik    yang  diperoleh  dari pengujian  UPV  seperti  yang  disajikan  pada Gambar 11 atau Tabel 4 .  Pengukuran  tegangan  dan  regangan  dilakukan pada sampel silinder CTB berukuran 150×300 mm sebanyak 2 sampel, yaitu sampel ES1 dan ES2. Dari hasil pengukuran tegangan dan regangan akibat tekanan pada sampel tersebut, diperoleh  grafik  hubungan  antara  tegangan  dan  regangan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12 .
Berdasarkan  grafik  pada Gambar  12 ,  diperoleh  nilai modulus elastisitas statik pada sampel ES1 dan sampel ES2 masing-masing adalah 2067.26 MPa dan 1938.90 MPa. Nilai tersebut  merupakan  nilai  modulus  elastisitas  statik  sampel CTB  yang  masih  utuh/tidak  retak  ( uncracked ).  Untuk  nilai modulus  elastisitas  statik  pada  sampel  CTB  yang  retak ( cracked )  dihitung  dengan  mengacu  pada  persentase penurunan    modulus  elastisitas  dinamik.  Adapun  hasil
perhitungan  nilai  modulus  elastisitas  statik  CTB  disajikan pada Tabel 5 .
Gambar  12. Grafik  hubungan  tegangan  dan  regangan sampel silinder CTB 150×300 mm
Tabel  5. Hasil  perhitungan  modulus  elastisitas  statik berdasarkan trend penurunan modulus elastisitas dinamik
Kode sampel % Tegangan maksimum Beban (kN) V uncracked (km/s) V cracked (km/s) Ed uncracked (MPa) Ed cracked (MPa) % Penurunan E d % Sisa E d ED1 100 30.50 3.46 1.48 24648.70 4291.20 82.59 17.41 ED2 28.50 3.47 1.78 24859.10 6316.48 74.59 25.41 ED3 30.50 3.45 1.00 24487.87 1784.42 92.71 7.29 ED4 75 22.50 3.44 2.83 23826.90 15970.17 32.97 67.03 ED5 22.50 3.47 2.79 24621.87 15925.11 35.32 64.68 ED6 22.50 3.43 2.84 23968.40 16211.95 32.36 67.64 ED7 50 15.00 3.42 3.19 23487.08 20648.60 12.09 87.91 ED8 15.00 3.35 3.05 22571.68 18711.57 17.10 82.90 ED9 15.00 3.35 2.97 22993.29 17782.15 22.66 77.34 ED10 30 9.00 3.30 3.21 22319.96 21141.12 5.28 94.72 ED11 9.00 3.37 3.23 23237.18 21244.98 8.57 91.43 ED12 9.00 3.52 3.42 25714.20 24113.02 6.23 93.77
CQD (%) Penurunan modulus elastisitas dinamik (%) Modulus elastisitas statik CTB uncracked (MPa) Modulus elastisitas statik CTB cracked (MPa) - - 2003 - 94.13 6.69 - 1868.92 83.73 17.28 - 1656.81 68.00 33.55 - 1330.95 4.71 83.30 - 334.54
Seperti  yang  terlihat  pada Tabel  5 ,  nilai  modulus elastisitas  statik  CTB  yang  tidak  retak  ( uncracked )  sebesar 2003  MPa  merupakan  hasil  dari  rata-rata  nilai  modulus elastisitas statik pada sampel ES 1 dan ES 2. Penurunan nilai modulus elastisitas  statik CTB yang retak ( retak ) diperoleh dari  persentase  penurunan  modulus  elastisitas  dinamik dikalikan  dengan nilai  modulus  elastisitas  statik  CTB  tidak retak  ( uncracked ).  Maka  dari  itu, trend penurunan  nilai modulus  elastisitas  statik  CTB  mengikuti trend penurunan modulus elastisitas dinamik. Berdasarkan hasil perhitungan, dapat dilihat bahwa CTB dengan indeks kualitas 4.71% atau yang  mengalami  derajat  kerusakan  95.29%  memiliki  nilai modulus elastisitas statik sebesar 334.54 MPa. Nilai modulus elastisitas  statik  CTB  yang  retak  tersebut  masuk  ke  dalam rentang nilai resilient  modulus material  granular  tak  terikat ( unbound )  sebesar  61.77  –  366.68  MPa  [27]. Resilient modulus merupakan  representasi  dari  modulus  elastis  pada material granular tak terikat [28].

## 4. Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut:
a. Terdapat  peningkatan  derajat  kerusakan  seiring  dengan bertambahnya tegangan yang dialami oleh CTB. Derajat kerusakan meningkat sangat signifikan hingga mencapai 95.29% ketika CTB mengalami tegangan maksimum.
b. Derajat  kerusakan  sangat  berpengaruh  terhadap  nilai modulus elastisitas material CTB, dimana semakin tinggi derajat kerusakan yang dialami oleh CTB, maka semakin rendah nilai modulus elastisitas material.
c. Nilai modulus elastisitas material menurun secara drastis hingga 83.30% ketika derajat kerusakan CTB mencapai 95.29%.
d. CTB  yang  mengalami  derajat  kerusakan  95.29% memiliki  nilai  modulus  elastisitas  yang  sama  seperti material granular tak terikat ( unbound ).
Berdasarkan analisis hasil penelitian ditemukan ketidakcocokan  nilai  referensi  dalam concrete  quality designation (CQD)  yang  digunakan  untuk  menghitung indeks kualitas pada CTB yang mengalami kerusakan parah, sehingga disarankan adanya studi lebih lanjut mengenai hal tersebut.  Selain  itu,  disarankan  adanya  studi  lebih  lanjut mengenai  derajat  kerusakan  dan  perubahan  modulus elastisitas  berdasarkan  variasi  kadar  semen  pada  campuran CTB.  Pengukuran  tegangan  dan  regangan  melalui unconfined  compressive  strength  test serta  pengukuran kecepatan  gelombang  melalui ultrasonic  pulse  velocity  test sebaiknya  dilakukan  pada  sampel  silinder  CTB  dengan ukuran  yang  sama,  agar  diperoleh  hubungan  modulus
elastisitas  dinamik  dan  modulus  elastisitas  statik  pada material CTB.

## Daftar Pustaka
[1] H. C. Hardiyatmo, Perancangan Perkerasan Jalan & Penyelidikan  Tanah .  Yogyakarta:  Gadjah  Mada University Press, 2015.
[2] B.  G.  E.  Halsted,  D.  R.  Luhr,  and  W.  S.  Adaska, “Guide to Cement-Treated Base ( CTB ).” Portland Cement Association (PCA), Illinois, 2006.
[3] A.  Ismail et  al. ,  “Laboratory  investigation  on  the strength  characteristics  of  cement-  treated  base,” Appl.  Mech.  Mater. ,  vol.  507,  pp.  353–360,  2014, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.507.353.
[4] K.  Nusit,  P.  Jitsangiam,  J.  Kodikara,  and  H.  Bui, “Cyclic  Loading  Responses  of  Cement-Stabilised Base  Material:  An  Investigation  on  Moduli  for Pavement Design,” in The 12 Australia New Zealand Conference on Geomechanics , 2015, no. February.
[5] S.  Lim  and  D.  G.  Zollinger,  “Estimation  of  the Compressive Strength and Modulus of Elasticity of Cement-Treated Aggregate Base Materials,” Transp. Res. Rec. , vol. 1837, pp. 30–38, 2003.
[6] K.  P.  George,  “Cracking  in  Cement-Treated  Bases and  Means  for  Minimizing  It,” 47th  Annu.  Meet. Highw. Res. Board , pp. 59–71, 1968.
[7] P. E. Fossberg, J. K. Mitchell, and C. L. Monismith, “Cracking and Edge-Loading Effects on Stresses and Deflections  in  a  Soil-Cement  Pavement,” Highw. Res. Rec. , 1972.
[8] A.  Sounthararajah,  H.  H.  Bui,  N.  Nguyen,  P. Jitsangiam,  and  J.  Kodikara,  “Early-Age  Fatigue Damage Assessment of Cement-Treated Bases under Repetitive  Heavy  Traffic  Loading,” J.  Mater.  Civ. Eng. , vol. 30, no.
6, 2018, doi: 10.1061/(asce)mt.1943-5533.0002250.
[9] K.  Nusit  and  P.  Jitsangiam,  “Damage  Behavior  of Cement-Treated Base Material,” Procedia Eng. , vol. 143, no. Ictg, pp. 161–169, 2016, doi: 10.1016/j.proeng.2016.06.021.
[10] W. Uddin, R. M. Hackett, A. Joseph, Z. Pan, and A. B.  Crawley,  “Three-dimensional  finite-element analysis  of  jointed  concrete  pavement  with discontinuities,” Transp. Res. Rec. , no. 1482, pp. 26– 32, 1995.
[11] A.  M.  Zainuri, Kekuatan  bahan .  Yogyakarta: Penerbit Andi, 2008.
[12] T. F. Fwa, The Handbook of Highway Engineering . Boca  Raton:  CRC  Press,  Taylor  &  Francis  Group,
Ade Trias Safrudin dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 21, Nomor 4, November 2023 (405-414)
2006.
[13] FAA,  “AC  150/5370-10H,  Standard  Specifications for Construction of Airports,” 2018.
[14] T. H. Panzera, A. L. Christoforo, F. de Paiva Cota, P. H.  Ribeiro  Borges,  and  C.  R.  Bowen,  “Ultrasonic Pulse Velocity Evaluation of Cementitious Materials,” Adv. Compos. Mater. - Anal. Nat. Man- Made  Mater. ,  no.  May  2014,  2011,  doi: 10.5772/17167.
[15] B.  Bolborea,  C.  Baera,  S.  Dan,  A.  Gruin,  D.  D. Burduhos-Nergis, and V. Vasile, “Concrete compressive  strength  by  means  of  ultrasonic  pulse velocity and moduli of elasticity,” Materials (Basel). ,
vol. 14, no. 22, pp. 1–16, 2021, doi: 10.3390/ma14227018.
[16] W.  de  A.  Thomaz,  D.  Y.  Miyaji,  and  E.  Possan, “Comparative study of dynamic and static Young’s modulus of concrete containing basaltic aggregates,” Case  Stud.  Constr.  Mater. ,  vol.  15,  no.  June,  p. e00645, 2021, doi: 10.1016/j.cscm.2021.e00645.
[17] F.  Saint-Pierre,  A.  Philibert,  B.  Giroux,  and  P. Rivard,  “Concrete  Quality  Designation  based  on Ultrasonic  Pulse  Velocity,” Constr.  Build.  Mater. , vol. 125, pp. 1022–1027, 2016, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.08.158.
[18] PCA,  “Soil  Cement  Laboratory  Handbook,” Portland  Cement  Association .  Portland  Cement Association (PCA), Illinois, 1992.
[19] SNI1743:2008,  “Cara  Uji  Kepadatan  Berat  Untuk Tanah.”  Badan  Standardisasi  Nasional  Indonesia, Jakarta, 2008.
[20] ASTM  D1633,  “Standard  Test  Methods  for
Compressive  Strength  of  Molded  Soil-Cement Cylinders.”  American  Society  for  Testing  and Material (ASTM) International, 2000, doi: American Standard Testing Methods.
[21] SNI  8141:2015,  “Spesifikasi  lapis  pondasi  agregat semen  (LFAS).”  Badan  Standardisasi  Nasional Indonesia, Jakarta.
[22] P.  K.  Mehta  and  P.  J.  M.  Monteiro, Concrete : Microstructure,  Properties,  and  Materials ,  Third. McGraw-Hill Companies, 2006.
[23] ACI,  “Nondestructive  Test  Methods  for  Evaluation of  Concrete  in  Structures,”  Farmington  Hills,  MI, USA, 2013. doi: 10.14359/51686889.
[24] ASTM  C597-02,  “Standard  test  Method  For  Pulse Velocity  Through  Concrete.” American  Society  for Testing  and  Material  (ASTM)  International,  West Conshohocken, PA, U.S., 2002.
[25] Direktorat  Jenderal  Bina  Marga, Manual  Desain Perkerasan Jalan . 2017.
[26] ASTM  C469-10,  “Standard  Test  Method  for  Static Modulus  of  Elasticity  and  Poisson’s  Ratio  of Concrete in Compression.” 2010.
[27] S. Amirkhanian and M. Corley, “Characterization of Bases  and  Subbases  for  AASHTO  ME  Pavement Design,” no. FHWA-SC-21-01, p. 149, 2021.
[28] M.  Ba,  M.  Fall,  and  J.  Tinjum,  “Comparison  of Laboratory  Resilient  Modulus  with  Elastic  Moduli measured  with  Soil  Stiffness  Gauge  and  Back- Calculated  from  Large  Scale  Model  Experiment  of Unbound Base Course,” Int. Conf. - Innov. Constr. , no. May, 2015.