BAB II

KAJIAN LITERATUR

2.1 Pengenalan

Dalam turapan jalan berbitumen, batu-baur memainkan fungsi utama untuk

menanggung beban dari kenderaan dan mengagihkannya ke permukaan jalan dan

lapisan-lapisan yang di bawahnya iaitu tapak jalan dan subtapak jalan. Pada hari ini,

boleh dikatakan kebanyakan batu-baur yang digunakan dalam pembinaan turapan

jalan berbitumen adalah daripada jenis batu semula jadi. Batu-baur yang digunakan

dalam pembinaan turapan jalan berbitumen haruslah diberi perhatian kerana peranan

yang dimainkan oleh turapan itu banyak bergantung kepada mutu dan ciri-ciri yang

ada pada batu-baur sendiri. Batu-batuan telah dikelaskan kepada tiga kumpulan

utama berdasarkan kaedah punca kejadiannya. Kaedah kejadian jenis batuan tersebut

akan menentukan kandungan dan tekstur batuan batu-baur. Ketiga-tiga kelas ini

dikenali sebagai batuan igneus, batuan sedimen, dan batuan metamorfosis.

2.1.1 Igneus

Batu igneus merupakan batuan yang terbentuk sama ada pada permukaan

bumi ataupun di bawah permukaan bumi melalui penyejukan bahan lebur, yang

disebut magma, yang melimpah keluar atau terperangkap di bawah kerak bumi.

Batuan igneus yang terbentuk pada permukaan bumi telah bertemu dengan atmosfera

dan disebut batuan terobosan (extrusive), manakala batuan yang terbentuk di bawah

permukaan bumi disebut batuan rejahan (intrusive). Dalam Rajah 2.1 merupakan

contoh jenis batu igneus yang bernama batu granit.

Menurut O’Flaherty (1974), batu-baur igneus yang berasid selalunya tidak

begitu digemari sebagai batu-baur turapan jalan kerana batu-baur tersebut bersifat

hidrofilik. Batu-baur hidrofilik biasanya sukar disalut oleh bitumen dan boleh

menimbulkan banyak masalah, contohnya ketanggalan, jika dibandingkan dengan

batu-baur bes yang bersifat kalis air.

Satu sifat batu-baur yang penting untuk batu-baur yang hendak digunakan

dalam pembinaan turapan jalan ialah saiz butiran. Jika butiran batu-baur itu kasar,

iaitu lebih daripada 1.25mm, zarah batu-baur itu mungkin mudah rapuh dan senang

pecah apabila digelek oleh jentera pemadat. Sebaliknya pula, jika butiran batu-baur

itu terlalu halus iaitu kurang daripada 0.125mm, zarah batu-baur itu juga mungkin

mudah menjadi rapuh dan berserpih, lebih-lebih lagi jika batuan itu “bervesikal”.

Menurut O’Flaherty (1974), batuan igneus yang terbaik biasanya adalah daripada

saiz butiran pertengahan, iaitu di antara 0.125mm dan 1.25mm.

Rajah 2.1 : Contoh batu granit

2.1.2 Sedimen

Batu sedimen terbentuk daripada sebarang jenis batuan yang telah mengalami

penguraian diangkut dan diendap semula serta kemudian terkukuh sehingga menjadi

batuan yang baru. Batu sedimen juga boleh terbentuk daripada hasil mendakan kimia

dan endapan bahan organik di dalam air. Dari sudut kejuruteraan jalan raya, batuan

sedimen boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan utama, iaitu batuan berkapur,

bersilika dan “lempungan”.

Batuan bersilika yang juga dikenali sebagai batuan berpasir. Batuan ini

terbentuk daripada endapan pasir dan kelodak yang telah menjadi lithified akibat

daripada tekanan strata hampar atas (overlying) atau akibat daripada pengendapan

bahan menyimen di celah-celah butiran. Menurut O’Flaherty (1974), pada amnya,

batuan jenis ini juga lebih keras daripada batuan berkapur. Namun begitu, setengah-

setengahnya pula terlalu rapuh dan tidak sesuai digunakan sebagai batu-baur turapan

jalan.

Batuan lempungan pula terbentuk apabila zarah tanah butiran halus mula

terendap sebagai tanah liat atau lumpur dan kemudiannya terkukuh akibat tekanan

daripada endapan hampar atas. Oleh itu, bahan galian yang paling ketara ialah tanah

liat, dan batuan ini mempunyai butiran yang amat halus, terlalu berlapis, dan

selalunya amat mudah hancur dan menjadi serpihan. Oleh sebab inilah batu-baur

jenis ini tidak digunakan dalam turapan jalan berbitumen.daripada batuan yang

terhakis oleh air dan angin (juga kimia dan organik) atau daripada tinggalan

inorganik haiwan laut, atau melalui pengkristalan bahan larutan mineral.

Batuan berkapur terbentuk hasil daripada endapan peninggalan binatang

marin yang kecil, yang telah terkumpul dengan tebalnya di dasar lautan. Bahan

galian yang paling ketara ialah kalsit (CaCo3), dan ini menyebabkan batuan jenis ini

bersifat bes. Umumnya sifat ini membuatkannya batuan tersebut sesuai digunakan

sebagai batu-baur turapan jalan berbitumen. Menurut O’Flaherty (1974), namun

demikian, setengah-setengah batuan berkapur terlalu berongga, dan ini membuatnya

kurang sesuai digunakan sebagai batu-baur turapan jalan. Secara amnya, semakin

lembut batuan berkapur itu, semakin beronggalah batuan itu. Dalam Rajah 2.2 ialah

contoh jenis batu berkapur.

Rajah 2.2 : Contoh batu kapur

2.1.3 Metamorfosis

Metamorfosis terbentuk daripada batu sedimen atau igneus yang mengalami

tindakan haba yang tinggi (metamorfosis haba) atau gabungan tindakan haba dan

tekanan yang tinggi (metamorfosis kawasan), yang bertukar menjadi mineral dan

tekstur yang berbeza daripada batuan asalnya. Contoh batuan yang tergolong dalam

kategori metamorfosis ialah kuarzit, honfels dan syis.

Menurut O’Flaherty (1974), batuan metamorfosis haba selalunya lebih keras

daripada batuan asalnya. Di samping itu, batuan ini selalunya menampakkan ciri-ciri

saling mengunci antara juzuk-juzuk galian, yang menyebabkannya lebih berguna dan

sesuai dijadikan batu-baur turapan jalan. Sebaliknya pula , batuan metamorfosis

kawasan mempunyai butiran yang agak kasar dan setengah-setengahnya terlalu

berlapis. Ini menyebabkannya mudah hancur apabila digelek oleh jentera pemadat.

Oleh yang demikian, batuan ini tidak begitu sesuai dijadikan batu-baur turapan jalan.

2.1.4 Batu-baur Tiruan

Di samping batu-baur semula jadi, beberapa jenis batu-baur tiruan juga

pernah digunakan sebagai batu-baur turapan jalan. Menurut Wright (1996), salah

satu jenis yang utama ialah jermang, iaitu keluaran sampingan daripada proses

peleburan bijih besi di dalam relau bagas. Walau bagaimanapun, penggunaan

jermang sebagai batu-baur tiruan mungkin berfaedah untuk negara yang mempunyai

industri yang berkenaan kerana penggunaan jermang dapat membantu menyelesaikan

masalah pembuangan jermang.kerana jermang dikira sebagai bahan sisa. Di samping

itu, sekiranya proses pengeluaran jermang dikawal dengan baik, bahan ini akan

mempunyai ciri-ciri tahan fros yang baik, yang akan menjadikannya batu-baur

turapan yang sesuai untuk negara beriklim sejuk.

2.1.5 Batu Pecahan Konkrit

Menurut Wyndham City Council (1996), bahan binaan jenis ini banyak

digunakan sebagai lapisan subtapak di negara maju seperti Britain. Ia adalah hasil

kitaran semula daripada bahan binaan yang dibuang atau sesuatu struktur yang

dirobohkan. Sebelum digunakan ia mestilah memenuhi beberapa ciri-ciri dan

kawalan kualiti seperti bersih, keras, kuat dan bersudut bentuknya. Beberapa ujikaji

hendaklah dijalankan seperti ujikaji ayakan, indeks Keplastikan (maksimum 10%),

nisbah galas California (minimum 30%), lelasan Los Angeles (maksimum 35%) dan

had cecair (maksimum 35%). Terdapat dua jenis saiz yang digunakan iaitu 20mm

untuk subtapak atas dan 40mm untuk subtapak bawah. Kebaikan penggunaan batu

pecahan konkrit ialah menyelesaikan masalah kekurangan sumber bahan dan

menjimatkan kos pembinaan. Di samping itu, dapat mengelakkan masalah

pembuangan sisa-sisa bahan binaan.

2.2 Fungsi Subtapak Jalan

Kerja pembinaan lapisan tapak dan subtapak perlu dilakukan sebaik saja

subgred telah disediakan. Subtapak adalah bertindak sebagai pemisah untuk

mengelakkan pencampuran bahan subgred dan tapak jalan. Subtapak jalan juga

bertindak untuk mengalir air keluar dari lapisan tapak jalan. Ia juga menanggung

beban tapak jalan dan mengagihkan beban dari atas tapak jalan ke lapisan subgred

serta sebagai lapisan pelindung kepada bahagian subgred dan tapak jalan.

2.2.5 Ciri-ciri Penting dalam Batu-baur

Dalam pembinaan jalan raya, batu-baur turapan dikelaskan kepada tiga saiz

iaitu, batu-baur kasar, halus dan pengisi. Di bawah adalah ciri-ciri penting yang perlu

ada pada batu-baur yang digunakan seperti :

i. Ia mesti mempunyai penggredan taburan yang baik semasa

dicampurkan dan mengekalkan mutu dan kekuatan turapan.

ii. Ia mesti mempunyai bentuk dan tekstur permukaan yang baik supaya

ia dapat saling mengunci dan rintangan terhadap anjakan.

iii. Ia mesti tahan, tidak mudah pecah, merekah atau berkeping daripada

tindakan cuaca.

iv. Ia mempunyai kekuatan untuk menahan tindakan jentera pembinaan

dan beban lalu lintas.

v. Ia mempunyai kadar penyerapan air yang rendah untuk memudahkan

kerja pengeringan dan mengelakkan tanggalan pengikat.

vi. Ia mestilah kelihatan bersih dan tulen untuk mengekalkan

keseragaman dan kualiti campuran.

Menurut JKR/SPJ/1988 (1997), sesuatu batu-baur yang digunakan dalam

pembinaan jalan raya mesti diklasifikasikan dengan beberapa jenis ujikaji batu-baur

di makmal seperti dalam Jadual 2.1.

Jadual 2.1 : Jenis ujian batu-baurJenis ujian Lapisan struktur jalan

Analisis ayakan Subtapak dan tapak jalan

Nilai penghancuran batu-baur Subtapak dan tapak jalan

Ketahanan Tapak jalan

Indeks kepingan Tapak jalan

Pemadatan Subtapak dan tapak jalan

Nilai nisbah galas California Subtapak dan tapak jalan

Indeks keplastikan Subtapak dan tapak jalan

Had cecair Subtapak

2.3 Ujian Nisbah Galas California (CBR)

Tujuan ujikaji ini adalah untuk menentukan kekuatan galas bahan

dibandingkan dengan batu baur piawai yang standard. Prinsipnya ialah menentukan

hubungan di antara beban dan penusukan apabila pelucuk selinder menusuk ke dalam

bahan pada kadar yang ditentukan. Menurut BS.1377 Part 4: (1990), pada nilai

penusukan tertentu nisbah di antara beban kenaan dengan beban piawai, dinyatakan

dalam bentuk peratus, didefinisikan sebagai nilai Nisbah Galas California.

2.3.1 Pemadatan

Menurut Wignall (1991), pemadatan bererti proses peningkatan berat unit

sesuatu bahan secara buatan, kerana bahan itu dikenakan tindakan mekanik seperti

penggelekan. Kaedah pemadatan telah digunakan sejak berzaman yang lalu sebagai

teknik untuk mempertingkatkan sifat kejuruteraan yang ada pada tanah.

Pertambahan bahan ketumpatan tanah yang dihasilkan melalui pemadatan boleh

mempertingkatkan sifat tanah dalam berbagai-bagai aspek yang berkaitan dengan

kerja pembinaan jalan seperti meningkatkan kekuatan galas, menurunkan

kebolehmampatan dan kebolehtelapan dan mempunyai ciri-ciri perubahan isipadu

yang lebih baik. Faktor-faktor yang mempengaruhi darjah pemadatan yang dicapai

dalam sesuatu tanah yang hendak dipadatkan seperti di bawah :

i. Ketumpatan asal tanah yang berkenaan;

ii. Kandungan lembapan;

iii. Kaedah pemadatan yang digunakan;

iv. Sifat fizikal dan kimia sampel tersebut seperti taburan saiz,

kejeleketan;

v. Tebal lapisan tanah yang sedang dipadatkan; dan

vi. Jumlah usaha pemadatan yang dikenakan.

2.3.2 Hubungan Ketumpatan dengan Kandungan Lembapan

Walaupun kandungan lembapan batu-baur hanya merupakan salah satu

daripada faktor yang mempengaruhi darjah pemadatan, tetapi faktor ini boleh

dianggap sebagai salah satu faktor yang terpenting. Hubungan antara ketumpatan

dengan kandungan lembapan batu-baur boleh diselidik dan dinilai dengan

menjalankan ujian makmal yang dikenali sebagai ujian pemadatan (kaedah tukul 4.5

kg atau penukul getaran mengikut BS. 1377 Part:14 : 1990). Ketumpatan maksimum

batu-baur boleh ditentukan dengan menjalankan ujian pemadatan yang meliputi suatu

julat kandungan lembapan batu-baur. Puncak tiap-tiap lengkungan menunujukkan

ketumpatan maksimum yang diperoleh di bawah usaha padatan yang dikenakan

semasa ujian. Kandungan lembapan yang berpadanan dengan ketumpatan kering

maksimum di bawah usaha padatan yang tertentu disebut sebagai kandungan

lembapan optimum. Menurut Wignall (1991), ciri hubungan yang tipikal untuk

kebanyakan batu-baur, yang bererti bahawa kandungan lembapan optimum sesuatu

batu-baur akan menurun apabila usaha padatan bertambah.

2.4 Ujian Perihalan

Batu-baur yang diperolehi daripada punca yang berbeza akan mempunyai

sifat yang berbeza, lebih-lebih lagi jika batu-baur tersebut daripada jenis yang

berlainan. Sifat kejuruteraan batu-baur itu juga akan berbeza daripada satu batu-baur

dengan batu-baur yang lain. Untuk menentukan agar batu-baur yang mempunyai

sifat yang sesuai sahaja dipilih, berbagai-bagai ujian terhadap batu-baur perlu

dijalankan.

Ujian ini juga akan memastikan agar batu-baur yang terbaik sahaja dipilih

daripada jenis batu-baur yang ada untuk kegunaan tersebut. Segala batu-baur yang

kurang baik atau tidak memenuhi kriteria ujian tersebut akan diketepikan. Untuk

tujuan ini, ujian perihalan diadakan untuk memeriksakan pandangan sesuatu batu-

baur yang akan membolehkannya diungkapkan dari segi bentuk dan tekstur

permukaannya. Hasilnya ialah perihalan subjektif mengenai ciri-ciri batu baur

tersebut dalam Jadual 2.2.

Di samping itu, ujian ini boleh juga dijadikan sebagai panduan yang berguna

untuk mengetahui sifat geseran dalam sesuatu batu-baur. Geseran dalam bermaksud

ciri-ciri yang merintang pergerakan batu-baur di antara satu sama lain. Sebagai

contoh, bentuk bersegi dan tekstur permukaan basalt yang kasar membuatnya

mempunyai ciri saling mengunci yang baik. Ini akan menghasilkan geseran dalam

yang tinggi dan menjadikannya suatu batu-baur turapan yang baik.

Sebaliknya, yang licin permukaannya, seperti kelikir yang mempunyai

geseran yang rendah disebabkan oleh ciri saling mengunci sukar dicapai dan geseran

permukaan batu-baur yang rendah. Jadual 2.3 merujuk kepada penilaian ciri-ciri

tekstur permukaan batu-baur galian.

Jadual 2.2 : Penilaian ciri-ciri bentuk zarah batu-baur galian (Sumber : Wignall,

1991)

Pengelasan Ciri-ciri Contoh

Bulat Haus sepenuhnya akibat tindakan

air atau terbentuk sepenuhnya

melalui pergesaran.

Kelilir sungai atau laut

pasir pantai, pasir gurun

dan pasir dihembus angin.

Tak seragam Tak seragam secara semula jadi

atau sebahagiannya terbentuk

melalui pergesaran dan

mempunyai pinggir yang bulat.

Kelikir lain, batu api tanah

atau terkorek.

Berkepingan Bahan yang ketebalannya kecil

berbanding dengan ukuran kedua-

dua di terbentuk pada persilangan

permukaan mensinya yang lain.

Batuan berlapis.

Bersudut Mempunyai pinggir yang jelas,

yang terbentuk pada persilangan

permukaan yang menghampiri

satah.

Batuan terhancur daripada

segala jenis; talus; jermang

terhancur.

Memanjang Selalunya bersudut, dengan

ukuran panjangnya jauh lebih

besar daripada kedua-dua dimensi

yang lain.

Berkepingan

dan

memanjang

Bahan yang mempunyai ukuran

panjang yang jauh lebih besar

daripada lebar, dan ukuran lebar

jauh lebih besar daripad tebalnya.

Jadual 2.3 : Penilaian ciri-ciri tekstur permukaan batu-baur galian (Sumber :

Wignall, 1991)

Tekstur

permukaanCiri-ciri Contoh

Berkaca Patah konkoid. Batu api hitam, jermang

berkaca.

Licin Haus akibat air, atau licin akibat

pemecahan batuan berlapis atau

batuan berbijian halus.

Kelikir, rijang (Chert),

batuan loh, marmar,

setengah-setengah riolit.

Berbutir Pecah menunjukkan butiran yang

lebih kurang bulat seragam.

Batu pasir, oolit.

Kasar Batuan berbutiran halus atau

sederhana yang mengandungi

juzuk berhablur yang tidak begitu

kelihatan yang mengalami

pemecahan kasar.

Baslt, felsit, porphyry, batu

kapur.

Berhablur Mengandungi juzuk berhablur

yang jelas kelihatan.

Granit, gabro, gneis.

Berindung madu

dan berliang

Mempunyai liang dan rongga

yang jelas kelihatan.

Batu bata, pumis, sanga

berbusa, batu hangus, tanah

liat terkembang.

2.5 Penstabilan Tapak Jalan

Tapak jalan menjadi unsur utama dalam struktur turapan. Kemampuan

sokongan beban struktur turapan sangat bergantung pada kekuatannya. Teknik

penstabilan tanah diperkenalkan pada lapisan ini supaya jalan raya dapat menahan

perubahan lembapan dan pembebanan lalu lintas tanpa menjejaskan prestasinya.

Tanah mantap ialah komponen yang terdiri daripada subgred, tapak jalan dan

permukaan. Jalan raya tanah mantap hanya sesuai jika isipadu kenderaan di atas

jalan raya rendah sahaja.

2.6 Penstabilan Kapur

Kapur bertindak sebagai agen penstabil untuk tanah liat, tetapi kurang sesuai

untuk tanah berbutir kasar melainkan jika tanah berbutir tersebut mengandungi

banyak debu plastik. Penggunaan kapur kepada tanah laterit berpasir akan

mengurangkan ketumpatan kering maksimumnya. Dalam konteks kejuruteraan jalan

raya, tanah mantap kapur boleh dijadikan sebagai lapisan subtapak di bawah turapan

boleh lentur, asas mantap di bawah jalan raya mantap, dan sebagai turapan tersendiri

untuk jalan raya kecil-kecilan. Menurut Townsend dan Klym (1996), penggunaan

kapur sebagai egen penstabil banyak digunakan di Amerika Syarikat dan Afrika

kerana di benua tersebut kaya dengan tanah liat dan ia mudah didapati dan iklim

panas menyemarakkan lagi tindak balas di antara tanah dengan kapur.

2.6.1 Kesan Kapur ke Atas Parameter Tanah

Menurut Kezdi (1979), dan Van Gause (1974), kesan kapur boleh

meningkatkan had keplastikan, kebolehkerjaan, kandungan air optimum, nilai nisbah

galas California, indeks kebolehmampatan sekiranya beban prapengukuhan

dilampaui, kekuatan mampatan, modulus mampatan, modulus keanjalan, keupayaan

galas dan kekuatan ricih. Menurut Townsend dan Klym (1996) dan Fossberg (1965),

penggunaan kapur boleh mengurangkan had cecair, indeks keplastikan, potensi

mengembang, potensi mengecut, ketumpatan maksimum proctor, dan pesongan

kebingkasan.

2.6.2 Kesan Kapur ke Atas Tanah Mantap Kapur

Menurut Dumbleton (1962), pentambahan kekuatan yang merupakan akibat

daripada campuran kapur bergantung pada suhu. Pada suhu pengawetan, sampel

terkuat adalah yang mengandungi alumina atau silika larut-asid yang terbanyak.

Apabila mentaksir kesesuaian kapur untuk kegunaan jalan raya, perbezaan iklim

setempat di antara makmal dengan tapak harus juga diambil kira. Ini menjelaskan

kejayaan penggunaan bahan mantap kapur di kawasan tropika.

2.6.3 Bahan Tambah

Di negara beriklim sejuk, beberapa sebatian kimia (bahan tambah)

dicampurkan bersama tanah kapur untuk mempercepatkan lagi kadar pertambahan

kekuatan. Di antaranya ialah :

i. Natrium Karbonat - Dengan mencampurkan sedikit natrium karbonat

bersama tanah kapur akan menurunkan nilai ketumpatan kering

maksimum sehingga sampai ke nilai terkecil. Pentambahan natrium

karbonat yang selebihnya akan menaikkan nilai ketumpatan kering.

Bahan ini sangat berkesan ke atas tanah berpasir.

ii. Abu terbang – Menurut Kezdi (1979), abu terbang adalah sejenis

pozzolona. Oleh sebab kapur ketandusan bahan pozolona, maka

penambahan abu terbang dijangka dapat meningkatkan sifat fizikal

tanah kapur. Aktiviti pozzolona abu terbang bergantung pada saiz

zarahnya. Lagi halus lagi tinggi keberkesanannya. Walaupun kapur

biasanya digunakan untuk menstabilkan tanah menjeleket, tetapi

kapur juga boleh digunakan pada tanah berbutir kasar jika ditambah

bersama abu terbang.

2.7 Perbandingan Ketumpatan di Tapak dengan di Makmal

Menurut Hoffman, Cumberledge dan Koehler (1976), di Pennsylvania

Department of Transportation telah membuat kajian untuk membandingkan

keputusan analisis.mengenai ketumpatan di antara ujian di makmal dengan ujian di

tapak bina. Tujuan kajian ini adalah untuk menentukan samada ujian makmal dan

ujian di tapak adalah cara yang sistematik untuk menganggarkan nilai pemadatan

yang optimum dan ketumpatan maksimum untuk lapisan subtapak jalan di tapak

bina.