## Journal of Civil Engineering and Planning
Journal homepage: https://journal.uib.ac.id/index.php/jce JCEP - UIB

## Jurnal Penelitian
Analisis  Modulus  Kompleks  Geser  Aspal  (G*)  dan Phase  Angle (δ) Pada  Aspal Penetrasi 60/70 Dengan Penambahan Kadar Limbah Masker

## Analysis Of Complex Shear Modulus Asphalt (G*) And Phase Angle (δ) On 60/70 Penetration Asphalt With The Additiion Of Mask Waste Content

## I Gusti Agung Ananda Putra
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik dan Informatika, Universitas Pendidikan Nasional Emai korespondensil: anandaputra@undiknas.ac.id
INFO ARTIKEL ABSTRAK Kata kunci : Modulus  kompleks  geser  aspal; phase angle; performance grade
Adanya  ancaman  terhadap  lingkungan  yang  ditimbulkan  oleh masker  yang  dibuang sembarangan, menciptakan pendekatan baru untuk  mengurangi  limbah  masker  yang  dihasilkan  selama  pandemi dengan  mendaur  ulang.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  peningkatan  sifat  mekanistik  aspal,  sehingga  limbah masker  dapat  digunakan  sebagai  bahan  aditif  untuk  aspal,  pada akhirnya  dapat  mengurangi  limbah  masker  yang  dihasilkan  selama pandemi  Covid-19 . Uji  sifat  reologi  mekanistik  aspal  dengan menggunakan alat Dynamic Shear Rheometer (DSR). Hasil penelitian menunjukan  aspal  penetrasi  60/70  yang  ditambahkan  limbah masker  dengan  kadar  variasi  0%  sampai  3%  untuk  nilai  modulus kompleks  geser  aspal  (G*)  akan  semakin  meningkat  dengan penambahan kadar limbah masker. Untuk nilai phase angle menurun pada  suhu  yang  sama  dengan  bertambahnya  kadar  limbah  masker. Untuk  nilai  temperatur  pada performance  grade (PG) meningkat dengan menambahkan kadar limbah masker.
ARTICLE INFO ABSTRACT Keywords: Complex  shear  modulus  asphalt; phase angle; performance grade
The threat to the environment posed by carelessly discarded masks creates a new approach to reduce mask waste generated during the pandemic by recycling. The purpose of this study is to determine the increase in the mechanistic properties of asphalt, so that mask waste can  be  used  as  an  additive  for  asphalt,  ultimately  reducing  mask waste generated during the Covid-19 pandemic. Testing mechanistic rheological  properties  of  asphalt  using  Dynamic  Shear  Rheometer (DSR)  tool.  The  results  showed  that  60/70  penetration  asphalt added  with  mask  waste  with  a  variation  rate  of  0%  to  3%  for  the value of the complex shear modulus asphalt (G*) will increase along with  the  addition  of  mask  waste  levels.  The  phase  angle  value decreases at the same temperature as the mask waste increases. The temperature  value  at  performance  grade  (PG)  increases  along  with the increase in mask waste levels.
Journal of Civil Engineering and Planning Vol. 4. No. 1 Tahun 2023

## 1. Pendahuluan
Di seluruh dunia, terjadi masalah kesehatan, keuangan, dan lingkungan yang ditimbulkan oleh pandemi  COVID-19  [1].  Penggunaan  Alat  Pelindung  Diri  (APD)  meningkat  lebih  banyak  daripada sebelum pandemi [2]. Terutama karena peraturan wajib untuk memakai APD, terutama masker medis [3].  Untuk  mencegah  penyebaran  virus,  menggunakan  masker  medis  adalah  salah satu metode  yang efektif  untuk  melawan  virus  Corona  [4].  Suplai  masker  medis  diperkirakan  meningkat  20%  setiap tahun  [5].  Setidaknya  6,8  miliar  masker  sekali  pakai  digunakan  setiap  hari  di  seluruh  dunia  [6]. Meskipun  penggunaan  masker  medis  sangat  penting,  pembuangan  masker  tersebut  merupakan ancaman bagi lingkungan [7].
Meskipun masker yang terbuat dari bahan ringan dibuang ke tempat pembuangan sampah atau ke  tempat  pembuangan  akhir,  angin  dan  hujan  dengan  mudah  mengangkutnya.  Karena  itu,  masker wajah bekas dapat ditemukan di taman, tempat parkir, kota, dan lingkungan lokal kita. Pada akhirnya, masker wajah bekas yang tidak lagi digunakan dapat dengan mudah masuk ke sungai dan lautan, yang dapat  mengancam  kehidupan  laut  [8].  Sekitar  0,15-0,39  juta  ton  limbah  masker  memasuki  lautan setiap  tahun,  menimbulkan  ancaman  bagi  kelangsungan  kehidupan  laut  [9].  Metode  pembakaran masker  dengan  suhu  tinggi  akan  meningkatkan  pemanasan  global  dan  menghasilkan  gas  beracun, yang memperburuk pencemaran lingkungan [10]. Penggunaan TPA menimbulkan pencemaran tanah dan  penguraian  limbah  masker  seringkali  membutuhkan  waktu  yang  lama,  bahkan  ratusan  tahun. [11].  Untuk    mengatasi    tantangan    lingkungan    yang    ditimbulkan    oleh    masker    yang    dibuang sembarangan, peneliti  ingin  menciptakan  pendekatan  baru  untuk  mengurangi  limbah  masker  yang dihasilkan  selama  pandemi  dengan  mendaur  ulang.  Ini  membuka  jalan  baru  untuk pengembangan perkerasan aspal yang berkelanjutan.
Jenis kain non-tenunan atau bukan tenunan biasanya digunakan untuk masker medis;  Material ini mempunyai permukaan yang lembut dan tipis, titik leleh yang tinggi, ketahanan, daya serap, dan kekuatan yang tinggi. yaitu 165 derajat Celcius, dan dapat digunakan dalam waktu singkat pada 100 derajat  Celcius  [12].  Sebagian  besar  bahan  kimia  yang  termasuk  dalam  masker  adalah  polipropilena [13].  Akibatnya, bahan polipropilena memiliki sifat yang mirip dengan aspal, yang merupakan bahan utama untuk perkerasan jalan, yang merupakan sumber daya tak terbarukan yang berasal dari alam dan  telah  dibentuk  selama  jutaan  tahun.  Sebagai  bahan  plastik,  polipropilena    banyak    digunakan untuk    meningkatkan  sifat  reologi  aspal.  Para    peneliti  sepakat    bahwa    penambahan  bahan polipropilena  ke  aspal  dapat    menurunkan    penetrasinya,    meningkatkan    titik  lembeknya,  dan meningkatkan ketahanannya terhadap deformasi (viskositas). Sifat  reologi  aspal  modifikasi dengan polipropilena  dapat  diperiksa    dengan    uji Dynamic    Shear    Rheometer  (DSR).  Uji  Dynamic  Shear Rheometer  (DSR)  dilakukan  pada  aspal  baru  yang  belum  mengalami  penuaan  dan  digunakan  untuk mengukur  sifat  reologi  aspal,  termasuk  modulus  kompleks  geser  (G*)  dan  sudut  fasa  (δ)  pada temperatur menengah hingga tinggi. Ini juga digunakan untuk menentukan karakter viskos dan elastis aspal.
Hasil  penelitian  terdahulu  menunjukkan  bahwa  penggabungan  polipropilena    dapat meningkatkan  elastisitas  dan  kekakuan  bahan  pengikat  aspal  secara  signifikan [14]. Oleh karena itu,  pada  penelitian  ini  terkait  “ Analisis  Modulus  Kompleks  Geser  Aspal  (G*)  dan Phase  Angle (δ) Pa da Aspal Penetrasi 60/70 Dengan Penambahan Serat Limbah Masker” menggunakan alat Dynamic Shear  Rheometer  (DSR)  perlu  dilakukan,  untuk  mengetahui  peningkatan  sifat  mekanistik  aspal, sehingga  limbah  masker  dapat  digunakan  sebagai  bahan  aditif  untuk  aspal,  pada  akhirnya  dapat mengurangi limbah masker yang dihasilkan selama pandemi Covid-19 .
Journal of Civil Engineering and Planning Vol. 4. No. 1 Tahun 2023

## 2. Tinjauan Pustaka
2.1  Sifat Reologi Aspal
Dua  karakteristik  reologi  utama  aspal  adalah visco-elastic  dan  thermoplastic.  Sifat  termoplatik aspal  adalah  bahwa  kekerasan  aspal  menurun  seiring  dengan  peningkatan  suhu  dan  mengalami peningkatan seiring dengan penurunan suhu. " Visco-elastic" berarti bahwa ketika gaya digunakan atau diterapkan, struktur aspal mengalami distorsi seperti aliran [15].

## 2.2 Modulus Kompleks Geser (G*) Aspal dan Phase Angle (δ)
Menurut Alkam [15], Perilaku aspal harus dikarakterisasi dengan minimal dua sifat untuk setiap kombinasi  waktu  dan  suhu:  modulus  geser  kompleks  (G*)  atau  total  ketahanan  terhadap  deformasi (Phase Angle δ) dan distribusi yang sebanding dengan respons antara komponen elastis dan viscous. Modulus  geser  kompleks  (G*)  merupakan  parameter  mekanis  aspal  yang  dianggap  lebih menggambarkan  sifat  aspal  sebagai  material  yang  viskoelastik.  Sudut  fase  adalah  sudut  yang  diukur antara respons material dan aplikasi strain yang berbeda 0 o hingga 90 o (respon penuh elastis hingga respon  penuh  viscous).  Dynamic  Shear  Rheometer  (DSR)  adalah  alat  uji  yang  digunakan  untuk mengukur parameter ini.
Keterkaitan  antara  modulus  kekakuan  aspal  (E*)  dan  modulus  geser  kompleks  (G*),  menurut Read dan Whiteoak [16] dinyatakan dengan Persamaan sebagai berikut: E*  = 2(1+ µ) G* dimana: E*  =  Modulus Kekakuan Aspal (Pa) G* =  Modulus Kompleks Geser (Pa) µ   =  Poisson’s Rasio
Alat DSR ini digunakan untuk menguji sifat viscous dan elastis aspal. Modulus kompleks geser (G*)  dan  sudut  fase  (δ)  diukur  untuk  mengetahui  tahanan  total  bahan  terhadap  deformasi  yang disebabkan  oleh  tegangan  geser,  sedangkan  δ  menunjukkan  besaran  relatif  antara  aspal  elastis  dan tidak elastis [17].

## 3. Metode Penelitian
Langkah  awal  yang  dilakukan  adalah  mengumpulkan  limbah  masker  bekas  dari  rumah  tangga yang kemudian disterilisasi terlebih dahulu menggunakan oven  pada temperatur 70ºC selama 1 jam, kemudian  strip  logam  hidung  dan  pengait  telinga  dilepaskan  dari  masker  sebelum  digunakan. Kemudian, masker medis dipotong sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan, setelah itu dilakukan tahap  penghancuran  menggunakan  mesin  shredder/diparut  dan  hasilnya  berupa  serat  masker  yang menjadi serpihan-serpihan kecil. Serpihan-serpihan pada masker akan digabungkan dengan material lain berupa aspal penetrasi 60/70. Dalam hal ini peneliti memakai kadar serat limbah masker medis yaitu  0%,  1%,  2%,  dan  3%  terhadap  berat  aspal.  Adapun  langkah-langkah  pencampuran  aspal  dan serat masker sebagai berikut:
1. Aspal dipanaskan sampai mencair dengan suhu 150 o C selama 30 menit.
2. Tuangkan serpihan serat masker kedalam aspal yang sudah mencair sedikit demi sedikit.
3. Aduk menggunakan mixer salama 40 menit pada suhu 170 o C agar serpihat serat masker dan aspal tercampur merata.
4. Diamkan aspal pada suhu ruang.
Journal of Civil Engineering and Planning Vol. 4. No. 1 Tahun 2023
Karakteristik  reologi  mekanistik  aspal  diuji  dengan  alat Dynamic  Shear  Rheometer  (DSR)  di Laboratorium  Puslitbang  Jalan  dan  Laboratorium  Balai  Besar  Peralatan  Jalan  Nasional  (BBPJN)  IV Cikampek. Standar pemeriksaan DSR adalah ASHTO T 315 [18]. Sampel aspal tipis yang diselipkan di antara dua piringan bundar digunakan untuk menguji DSR. Gaya geser dihasilkan oleh  piringan atas yang  berputar  melalui  benda  uji  yang  bergerak  dengan  kecepatan  10  rad/sec  (1.59  Hz).  Piringan bawah  tetap ini  dirancang  untuk mensimulasikan gerakan geser sesuai  dengan  kecepatan  lalu  lintas sekitar 55 mph (90 km/jam), dan perangkat lunak sebagian besar mengelola proses pengujian.

## 4. Hasil dan Pembahasan
4.1  Modulus Kompleks Geser Aspal (G*)
Pengujian  laboratorium  dengan  alat  DSR  yang  dilakukan  menghasilkan  nilai  Modulus  Kompleks Geser (G*) dari berbagai variasi limbah masker yang dapat dilihat pada Tabel 1 dibawah ini:
Tabel 1. Modulus Kompleks Geser (G*)
Temp. ( o C) Modulus Kompleks Geser Aspal G* (kPa) Aspal pen. 60/70 Aspal +1% masker Aspal +2% masker Aspal +3% masker 58 2,93 3,08 4,03 4,89 64 1,31 1,55 2,02 2,50 70 0,615 0,833 1,09 1,39 76 0,313 0,483 0,639 0,855 82 0,169 0,294 0,404 0,564

## Sumber: Hasil Penelitian (2023)
Berdasarkan Gambar 1 dapat dilihat bahwa pada suhu yang sama nilai  Modulus Kompleks Geser  (G*)  akan  semakin  meningkat  seiring  dengan  penambahan  limbah  masker.  Semakin    besar nilai G*,  maka semakin  besar  pula  kekakuan  material  aspal  tersebut yang mencerminkan  rasio elastisitas  dan    viskositas    aspal.  Yang  artinya  dengan  penambahan  limbah  masker  akan meningkatkan ketahanan deformasi aspal tersebut.
Journal of Civil Engineering and Planning Vol. 4. No. 1 Tahun 2023

## Gambar 1. Hubungan Modulus Kompleks Geser (G*) dan kadar limbah masker
Sumber: Hasil Penelitian (2023)

## 4.2 Phase Angle (δ)
Pengujian laboratorium dengan alat DSR yang dilakukan menghasilkan nilai Phase Angle (δ) dari berbagai variasi limbah masker yang dapat dilihat pada Tabel 2 dibawah ini:
Tabel 2. Phase Angle (δ)
Temp. ( o C) Phase Angle Aspal pen. 60/70 Aspal +1% masker Aspal  +2% masker Aspal +3% masker 58 87,8 81,9 81,2 79,2 64 88,6 81,5 80,9 78,8 70 89,1 80,6 79,70 77,3 76 89,3 78,9 77,6 74,8 82 89,3 77,6 74,8 71,2 Sumber: Hasil Penelitian (2023)
Berdasarkan Gambar 2 dapat dilihat bahwa pada kadar 0% (aspal tanpa masker) nilai phase angle meningkat dengan bertambahnya suhu. Pada penambahan kadar limbah masker sebesar 1%- 3%  nilai phase  angle menurun  dengan  bertambahnya  suhu.  Pada  suhu  yang  sama  kadar  0%-3% nilai phase angle menurun. Yang artinya nilai phase angle yang lebih besar menunjukan komponen yang  lebih  kental,  sedangkan  penurunan  nilai phase  angle meningkatkan    perilaku  elastisitas.  Hal ini  menunjukan  bahwa  penambahan  kadar  limbah  masker  meningkatkan  perilaku  viskoelastisitas aspal tersebut.
Journal of Civil Engineering and Planning Vol. 4. No. 1 Tahun 2023
Gambar 2. Hubungan phase angle dan kadar limbah masker
Sumber: Hasil Penelitian (2023)

## 4.3 Performance Grade (PG)
Pengujian laboratorium dengan alat DSR yang dilakukan menghasilkan nilai Performance Grade dari berbagai variasi limbah masker yang dapat dilihat pada Tabel 3 dibawah ini:
Tabel 3. Performance Grade No. % Variasi limbah masker PG 1 0% 66,5 2 1% 69,0 3 2% 72,0 4 3% 75,1 Sumber: Hasil Penelitian (2023)
Berdasarkan  Gambar  3  dapat  dilihat  bahwa  nilai  temperatur  pada performance  grade  (PG) meningkat  seiring  dengan  bertambahnya  kadar  limbah  masker.  Kondisi  ini  menunjukan  bahwa ketahanan aspal terhadap temperatur tinggi memiliki kecenderungan meningkat.
Journal of Civil Engineering and Planning Vol. 4. No. 1 Tahun 2023
Gambar 3. Hubungan performance grade dan kadar limbah masker
Sumber: Hasil Penelitian (2023)

## 5. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan  hasil  pengumpulan  data,  analisis  dan  pembahasan  yang  sudah  dilakukan  maka kesimpulan yang diperoleh yaitu:
1. Nilai  Modulus  Kompleks  Geser  aspal  (G*)  akan  semakin  meningkat  dengan  penambahan  kadar limbah  masker,  yang  artinya  dengan  penambahan  limbah  masker  akan  meningkatkan  ketahanan deformasi aspal tersebut.
2. Nilai phase angle menurun pada suhu yang sama dengan bertambahnya kadar limbah masker. Hal ini menunjukan bahwa penambahan kadar limbah masker meningkatkan perilaku visko- elastisitas aspal tersebut.
3. Nilai  temperatur  pada performance  grade  (PG)  meningkat  dengan  bertambahnya  kadar  limbah masker.  Kondisi  ini  menunjukan  bahwa  ketahanan  aspal  terhadap  temperatur  tinggi  memiliki kecenderungan meningkat.
Diperlukan  penelitian  lebih  lanjut  terkait  campuran  aspal  ditambahkan  dengan  limbah  masker untuk mengetahui karakteristik dari campuran tersebut.

## Daftar Rujukan
[1] A. Garel dan A. Petit- Romec, “Investor rewards to environmental responsibility: Evidence from the  COVID- 19  crisis,” J.  Corp.  Financ.,  vol.  68,  hal.  101948,  Jun  2021,  doi: 10.1016/J.JCORPFIN.2021.101948.
[2] R. Maderuelo-Sanz, P. Acedo-Fuentes, F. J. García-Cobos, F. J. Sánchez-Delgado, M. I. Mota-López, dan J. M. Meneses- Rodríguez, “The recycling of surgical face masks as sound porous absorbers: Preliminary  evaluation.,” Sci.  Total  Environ.,  vol.  786,  hal.  147461 – 147461,  Apr  2021,  doi: 10.1016/J.SCITOTENV.2021.147461.
[3] N.  J.  Rowan  dan  J.  G.  Laffey,  “Unlocking  the  surge  in  demand  for  personal  and  protective equipment (PPE) and improvised face coverings arising from coronavirus disease (COVID-19) pandemic – Implications  for  efficacy,  re- use  and  sustainable  waste  management,” Sci.  Total
Environ., vol. 752, Jan 2021, doi: 10.1016/J.SCITOTENV.2020.142259.
[4] M.  A.  Royo-Bordonada,  F.  J.  García- López,  F.  Cortés,  dan  G.  A.  Zaragoza,  “Face  masks  in  the general healt hy population. Scientific and ethical issues,” Gac. Sanit., vol. 35, no. 6, hal. 580, Nov 2021, doi: 10.1016/J.GACETA.2020.08.003.
[5] S. Ilyas, R. Srivastava, dan H. Kim, “Disinfection technology and strategies for COVID -19 hospital and bio-medical waste management,” Sci. Total Environ., vol. 749, hal. 141652, Des 2020, doi: 10.1016/J.SCITOTENV.2020.141652.
[6] M.  Novena,  “Jadi  Limbah  Selama  Pandemi,  Ahli  Bakal  Bikin  Jalan  Pakai  Masker  Halaman  all - Kompas.com,”  2021.  https://www.kompas.com/sains/read/2021 /02/09/080500023/jadi- limbah-selama-pandemi-ahli-bakal-bikin-jalan-pakai-masker-?page=all  (diakses  20  Oktober 2022).
[7] M. Boroujeni, M. Saberian, dan J. Li, “Environmental impacts of COVID -19 on Victoria, Australia, witnessed two waves of Coronavirus,” Environ. Sci. Pollut. Res. Int., vol. 28, no. 11, hal. 14182, Mar 2021, doi: 10.1007/S11356-021-12556-Y.
[8] S.  Kilmartin- Lynch,  R.  Roychand,  M.  Saberian,  J.  Li,  dan  G.  Zhang,  “Application  of  COVID -19 single-use shredded nitrile gloves in structural concret e: Case study from Australia,” Sci. Total Environ., vol. 812, hal. 151423, Mar 2022, doi: 10.1016/J.SCITOTENV.2021.151423.
[9] H. Chowdhury, T. Chowdhury, dan S. Sait, “Estimating marine plastic pollution from COVID -19 face  masks  in  coastal  regions,” Mar.  Pollut.  Bull.,  vol.  168,  Jul  2021,  doi: 10.1016/j.marpolbul.2021.112419.
[10]  G.  Xu et  al. ,  “Self -Perpetuating  Carbon  Foam  Microwave  Plasma  Conversion  of  Hydrocarbon Wastes into Useful Fuels and Chemicals,” Environ. Sci. Technol., vol. 55, no. 9, hal. 6239 – 6247, Mei 2021, doi: 10.1021/ACS.EST.0C06977/SUPPL_FILE/ES0C06977_SI_009.PDF.
[11]  A.  L.  P.  Silva et  al. ,  “Increased  plastic  pollution  due  to  COVID -19  pandemic:  Challenges  and recommendations,” Chem. Eng. J., vol. 405, Feb 2021, doi: 10.1016/J.CEJ.2020.126683.
[12] Ririn,  L.  Sulaiman,  dan  M.  R.  Ardiansyah,  “Studi  Penambahan  Serat  Polipropilen  Yang Terkandung  Pada  Masker  Medis  Terhadap  Kuat  Tekan  Mortar,” jurnal,  Tek.  Sipil  Univ.  Andi Djemma, no. 2006, hal. 137 – 142, 2021.
[13]  B. Chalermsinsuwan, Y. H. Li, dan K. Manatura, “Optimization of gasification process parameters for COVID- 19 medical masks using response surface methodology,” Alexandria Eng. J., vol. 62, hal. 335 – 347, Jan 2022, doi: 10.1016/J.AEJ.2022.07.037.
[14] Chang dan Zhang, “Recycling waste di sposable medical masks in improving the performance of asphalt and asphalt mixtures,” Constr. Build. Mater., vol. 337, no. May, hal. 127621, 2016, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127621.
[15] R. B. Alkam, “PENGARUH VARIASI WAKTU PEMBEBANAN TERHADAP SIFAT R EOLOGI VISCO- ELASTIC ASPAL PEN 80/100 DENGAN PENAMBAHAN ASBUTON MURNI,” J. Tek. Sipil, vol. 14, no. 4, hal. 208 – 218, 2018.
[16]  J. Read dan D. Whiteoak, The Shell Bitumen Handbook, Fifth Edit. 1 Heron Quay, London E14 4 JD: Thomas Telford Publishing, Thomas Telford Ltd, 2003.
[17] F. Affandi, “Sifat Campuran Aspal Keras Yang Mengandung Bitumen Asbuton Untuk Konstruksi Campuran Beraspal,” J. Jalan dan Jemb., 2018.
[18] AASHTO T 315, “Standard Method of Test for Determining the Rheological Properties of Aspha lt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer (DSR).” Washington, D.C, 2012.