Pengaruh Durasi Penuaan Alami Mulsa Low-Density Polyethylene (LDPE) terhadap Kinerja Fisis dan Reologi Aspal Pengikat Modifikasi

Abstract

Aspal sebagai material utama perkerasan jalan lentur rentan mengalami deformasi permanen pada temperatur tinggi sehingga diperlukan upaya peningkatan performa melalui aspal modifikasi. Pemanfaatan limbah mulsa Low-Density Polyethylene (LDPE) sebagai modifier menjadi salah satu alternatif untuk meningkatkan karakteristik fisis dan reologi aspal sekaligus mendukung pemanfaatan kembali limbah plastik pertanian. Berbagai penelitian telah menunjukkan efektivitas LDPE sebagai modifier aspal, sedangkan pengaruh variasi durasi penuaan alami pada mulsa LDPE terhadap karakteristik fisis dan reologi mekanistik aspal modifikasi masih belum banyak dilaporkan. Penelitian ini bertujuan menganalisis perbedaan tingkat oksidasi mulsa LDPE berdasarkan nilai Carbonyl Index (CI) dan Hydroxyl Index (HI), serta menganalisis pengaruh penambahan mulsa LDPE yang mengalami variasi durasi penuaan alami pada berbagai konsentrasi terhadap karakteristik fisis dan reologi mekanistik aspal modifikasi.

Penelitian dilakukan menggunakan mulsa LDPE yang mengalami natural ageing selama 0, 1, 2, 3, dan 4 bulan. Karakterisasi material meliputi Differential Scanning Calorimetry (DSC), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), kuat tarik, sedangkan aspal modifikasi dengan penambahan mulsa LDPE 6% dan 8% dievaluasi melalui pengujian karakteristik fisis dan reologi mekanistik. Hasil pengujian DSC mengonfirmasi bahwa material yang digunakan merupakan LDPE. Variasi durasi ageing meningkatkan nilai CI dari 0,55 menjadi 0,89 dan HI dari 1,64 menjadi 8,99, disertai penurunan kuat tarik dari 98,26 MPa menjadi 8,03 MPa serta elongation at break dari 175,55% menjadi 32,17% yang menunjukkan terjadinya degradasi fotooksidatif pada mulsa LDPE. Penambahan mulsa LDPE yang mengalami variasi ageing menurunkan nilai penetrasi hingga 73,2% serta meningkatkan nilai titik lembek hingga 76,52% pada aspal modifikasi dengan kadar mulsa LDPE 8% setelah penuaan selama empat bulan. Selain itu, penambahan mulsa LDPE meningkatkan nilai complex shear modulus (G*), menurunkan phase angle (d), dan menggeser kurva Black Diagram menuju perilaku yang lebih kaku dan elastis sehingga meningkatkan ketahanan terhadap deformasi permanen pada temperatur tinggi. Variasi durasi ageing hingga empat bulan belum menunjukkan pengaruh yang konsisten terhadap karakteristik reologi mekanistik aspal modifikasi.

Asphalt, the primary material used in flexible pavement construction, is susceptible to permanent deformation at high temperatures, necessitating performance enhancement through modification. Utilizing waste low-density polyethylene (LDPE) mulch as an asphalt modifier offers a promising approach to improve the physical and rheological properties of asphalt while promoting the recycling of agricultural plastic waste. Although numerous studies have demonstrated the effectiveness of LDPE as an asphalt modifier, the influence of natural weathering duration on the performance of LDPE-modified asphalt has been limited. This study aimed to analyze the oxidation level of naturally weathered LDPE mulch based on the Carbonyl Index (CI) and Hydroxyl Index (HI) and to evaluate the effects of weathered LDPE mulch at different concentrations on the physical and mechanistic rheological properties of modified asphalt.

LDPE mulch naturally weathered for 0, 1, 2, 3, and 4 months was used in this study. Material characterization included Differential Scanning Calorimetry (DSC), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and tensile testing, while the physical and mechanistic rheological properties of asphalt modified with 6% and 8% LDPE mulch were evaluated. DSC analysis confirmed that the material was LDPE. Increasing weathering duration increased the CI from 0.55 to 0.89 and the HI from 1.64 to 8.99, accompanied by reductions in tensile strength from 98.26 MPa to 8.03 MPa and elongation at break from 175.55% to 32.17%, indicating the occurrence of photo-oxidative degradation in the LDPE mulch. The incorporation of weathered LDPE mulch reduced penetration by up to 73.2% and increased the softening point by up to 76.52% for asphalt modified with 8% LDPE mulch after four months of natural weathering. Furthermore, LDPE modification increased the complex shear modulus (G*), reduced the phase angle (d), and shifted the Black diagram toward a stiffer and more elastic behavior, indicating improved resistance to permanent deformation at high temperatures. Weathering durations of up to four months did not exhibit a consistent influence on the mechanistic rheological properties of the modified asphalt.