Artikel ini pernah diterbitkan pada bulan April tahun 2012. 

Kemudian diunggah kembali 10 tahun kemudian

 

 

PENGANTAR ILMU

GEOKIMIA, MINERALOGI, KRISTALOGRAFI DAN PETROLOGI KONSTRUKSI

Suatu Telaah Rintisan

(Analisis Forensik Konstruksi atas Kerusakan Lapis Perkerasan Jalan dalam Perspektif Geokimia, Mineralogi, Kristalografi dan Petrologi Konstruksi)

Oleh:  Ratmaya Urip*)

Pengantar:

    Menelaah atau menganalisis secara Forensik atas  Kerusakan Konstruksi Jalan Raya dari perspektif dengan judul di atas, mungkin tidak banyak peminatnya.  Mengingat banyaknya peminat yang lebih suka menganalisisnya dari perspektif Ilmu Teknik Tanah Konvensional. 

    Namun bagaimanapun, sebagai bagian dari Ilmu Teknik, dan pula sebagai pelengkap khazanah keilmuan yang telah ada sebelumnya, penulis berharap, artikel ini ada manfaatnya dan dapat memberikan kontribusi bagi masalah yang ada, mengingat kajian ini berhubungan dengan kelancaran dalam  aktifitas publik maupun aktifitas bisnis. Khususnya jika kita kaitkan dengan konteks pemasaran dan distribusi barang, mobilitas kerja, kerugian moril dan materiil akibat kerusakan salah satu jalur distribusi, dan lain-lain. 

    Artikel ini juga untuk melengkapi analisis-analisis sebelumnya di bidang ini, baik dalam kajian-kajian ilmiah di bangku kuliah, seminar-seminar, symposium, workshop dan lain-lain maupun analisis-analisis kontemporer di media-media cetak, elektronik dan media sosial.

     Karena menurut penulis  kurang lengkap diagnosisnya, sehingga therapy yang diberikanpun belum cukup komprehensif dan solutif. Ini terbukti, dengan fakta bahwa masalah ini selalu menahun dan tidak pernah selesai. Dengan kata lain, masalah kerusakan infrastruktur (jalan) yang accute ini seolah tidak pernah tersolusikan dengan tepat.

Selamat menikmati artikel ini.

================

Ilustrasi

    Kompas, Sabtu, 14 April 2012 untuk yang ke sekian kalinya kembali mewartakan tentang kerusakan jalan di Rubrik Nusantara halaman 21, dengan judul:  “Kerusakan Jalan Meluas” dengan sub-judul “Investor Enggan Berbisnis di Daerah”.  

    Sebelumnya dari situs  kompas.com,  25 Maret 2012  juga memberitakan masalah yang sama dengan judul: “Wapres Lewat Jalan Rusak”, ketika Wakil Presiden beserta beberapa menteri melewati jalan Raya Anyer yg rusak parah di Cilegon, Banten (dalam rombongan juga ada Mendikbud Prof. Dr. Ir. Mohammad Nuh).  

    Belum lagi ribuan berita serupa yang pernah disampaikan sebelumnya. Namun tokh masalah kerusakan jalan ini tidak pernah ada akhirnya. Sehingga kerugian moril dan materiil dalam aktivitas bisnis maupun aktifitas publik yang jika dijumlahkan mencapai  triliunan rupiah selalu saja tidak pernah ada solusinya. Sehingga pada gilirannya kemudian menjadi salah satu kontributor yang signifikan bagi ketidakmampuan bersaing bangsa.

    Berita tentang kerusakan jalan yang hampir merata di seluruh Indonesia sering diwartakan oleh banyak media di seluruh Indonesia. Baik melalui media cetak, media elektronik maupun media sosialita. 

    Ribuan berita ini seolah tidak pernah ada matinya, karena solusinya tidak pernah komprehensif. Kerusakan jalan selalu terjadi meski baru diperbaiki Banjirnya informasi tentang kerusakan jalan ini sampai membuat mulut tidak hanya berbuih-buih, namun berdarah-darah, karena terjadinya iritasi di bibir, yang disebabkan oleh terlalu seringnya membicarakan masalah ini namun tidak ada muaranya. 

    Rasanya belum pernah ada solusi permanen yang dapat menjawab tantangan ini, yang ada hanyalah solusi jangka pendek.

    Selama ini yang secara sahih dianggap sebagai biang keladi dari kerusakan jalan dan yang sudah menjadi ritual sebagai analisis forensik konstruksinya adalah karena jalan menerima beban kendaraan yang berlebihan, banjir, kurangnya dana pelaksanaan dan  atau pemeliharaan, pelaksanaan konstruksi atau pemeliharaan jalan yang tidak sesuai spesifikasi teknis yang dipersyaratkan, dana dikorup, kandungan aspal atau semen dicuri, manajemennya kurang baik, tanah longsor atau tanah bergerak, dan lain-lain.

    Semua hal yang menjadi koleksi ritual bagi penyebab akut-nya tingkat kerusakan jalan di Indonesia tersebut di atas memang ada benarnya. Namun sebenarnya ada 1 (satu) analisis penyebab lain yang tidak atau belum pernah  dipergunakan sebagai alternatif solusi, yang menurut saya lebih dapat memberikan solusi  yang lebih baik dan komprehensif. Alternatif solusi ini selama ini tidak ada yang secara jeli  mengamatinya, bahkan mengaplikasikannya.

    Solusi ini pernah saya sampaikan dalam forum dunia konstruksi di beberapa  kesempatan yang dihadiri oleh stakeholders dunia konstruksi khususnya konstruksi perkerasan jalan di Jawa Tengah, yang dihadiri oleh para pakar konstruksi jalan dari akademisi, aparat birokrasi, Himpunan Pengembangan Jalan Indonesia (HPJI), Konsultan dan Kontraktor. Namun masih ada kegamangan dalam aplikasinya, karena masih merupakan hal yang baru, sehingga mereka tidak mau mengambil risiko, mengingat belum ada regulasinya.  Padahal diperlukan terobosan yang inovatif  untuk menjawab masalah yang tidak pernah ada solusinya ini.

    Sebagai contoh supaya apa yang  disampaikan ini tidak dianggap mengada-ada, adalah satu contoh menarik yang sudah lama saya mengamatinya secara ilmiah dalam studi-studi khusus. Yang saya maksud adalah fenomena tentang beberapa ruas jalan di Surabaya dan Sidoarjo, yang meskipun sudah hampir 20 (dua puluh) tahun beroperasi namun jarang tersentuh pemeliharaan, karena tidak pernah mengalami kerusakan yang berarti. 

    Ruas jalan tersebut adalah ruas jalan dari Bunderan Satelit-Jalan Mayjend Sungkono-Adityawarman, serta ruas jalan Aloha-Bandara Juanda. 

    Ruas-ruas jalan tersebut sering tergenang banjir sekaligus juga sering dilewati beban lalu lintas yang super berat dengan frekuensi tinggi, namun boleh dianggap tidak pernah terjadi kerusakan yang berarti meski sudah hampir 20 (dua puluh) tahun melewati masa konstruksi dan masa operasinya.

        Sementara ruas jalan yang lain yaitu  Jalan Gresik-Lamongan-Babat di Jawa Timur, dan juga ruas jalan Babat-Bojonegoro-Cepu-Blora-Purwodadi di Jawa Timur dan Jawa Tengah, serta ruas jalan tertentu di wilayah-wilayah lain di Indonesia selalu mengalami kerusakan menahun yang akut, yang tidak pernah selesai masalahnya.  

    Juga jalan tol Cipularang sempat longsor.  Mengapa demikian? Karena menurut pengamatan dan studi saya selama ini disebabkan oleh  perbedaan dalam pendekatan perencanaan dan pelaksanaan konstruksinya. Belum lagi kerusakan jalan menahun yang banyak terjadi di daerah dengan kandungan lempung ekspansif tinggi

 

Pendekatan Geokimia-Mineralogi-Kristalografi-Petrologi dalam Konstruksi Jalan sebagai Inovasi

    Dalam pelaksanaan  konstruksi, operasi dan pemeliharaan perkerasan jalan selama ini selalu didekati dengan “pendekatan fisik-mekanik” (physical-mechanical approach). Suatu pendekatan klasik dari aspek kekuatan konstruksinya semata, yang sering mengabaikan aspek durabilitas (keawetan) konstruksi. 

    Jika pernyataan ini kurang tepat, mengapa konstruksi jalan di Indonesia ini sering bermasalah?

    Salah satu kriteria atau persyaratan  dalam pendekatan fisik-mekanik  supaya konstruksi jalan dapat dianggap memenuhi spesifikasi teknis konstruksi adalah jalan dapat secara fisik-mekanik mampu menerima beban berat dari lalu lintas yang beroperasi di atasnya tanpa mengalami kegagalan konstruksi atau malpraktek konstruksi. Baik karena beban vertikal maupun beban horizontal (termasuk beban karena sliding, beban pengereman, maupun pergerakan tanah di bawahnya). Dalam hal ini salah satu requirement-nya adalah memenuhi nilai CBR tertentu untuk konstruksi subgrade, sub-base course, dan base-course-nya.  Serta memenuhi ketentuan-ketentuan compressive strength dan/atau  tensile strength dan/atau flexural strength (modulus of rupture/bend strength/fracture strength) untuk surface course-nya, dalam hal ini khususnya bagi bahan atau material konstruksinya. Baik untuk flexible pavement (aspal) maupun rigid pavement (beton). Itupun masih ditambah technical requirements lain yang hanya dapat dipahami oleh forum yang dihadiri oleh stakeholders khusus dunia konstruksi saja, karena terlalu teknis untuk disampaikan di ruang publik yang sangat heterogen ini. 

    Penulis kira tidak cukup bijak untuk menambahkan requirements lain, seperti persyaratan-persyaratan  LA Test, liquid limit, bleeding, segregasi, dan sebagainya di ruang publik ini. 

    Di samping itu juga karena itu tidak cukup sebagai persyaratan jika kita melakukan treatment dengan pendekatan inovatif yang saya sebut dengan “pendekatan kimia-geologi” (chemical-geological approach), atau lebih tepatnya saya sering menyebutnya sebagai “pendekatan geokimia-mineralogi-kristalografi-petrologi” (geochemical-mineralogical-chrystalographical-petrological  approach).

    Dari pengamatan dan studi saya, sekuat apapun suatu konstruksi, sangat sulit untuk menerima serangan kimia.  Baja meskipun dikenal sebagai material yang sangat kuat, sering kesulitan untuk menghindar dari bahaya korosi, yang sering mengancam durabilitasnya. Maka kemudian dikenal ilmu metalurgi, yang dapat memberikan solusi bagaimana baja dapat kuat,  tahan karat, atau memiliki daktilitas tertentu, atau tahan gores, dan sebagainya.. Maka kemudian dikenal proporsi mix-design dalam alloy-nya.  Di sini diperlukan pengetahuan tentang perilaku ferrum, carbon, chrom, phosphor, mangaan, vanadium dan lain-lain, untuk memberikan kinerja yang baik bagi baja.

    Pemahaman Material baja dari perspektif Geokimia, Mineralogi, dan Kristalografi, sangat penting bagi civil engineers. Karena berkaitan dengan durabilitas baja tulangan beton, baja profil (canal, WF-H-Beam, dll), PC Strand, PC Wire dan lain-lain. 

    Intinya, seluruh material bahan baku konstruksi wajib dipahami dari aspek yang berkaitan dengan judul artikel ini. 

    Material bahan baku konstruksi utama sebenarnya tidak banyak, yaitu hanya tanah (sebagai tumpuan fondasi, pengisi badan bendungan, sub-grade, dll), semen, beton, baja, kayu dan yang terakhir adalah kaca konstruksi yang baru mulai digunakan untuk lantai/slab jembatan kaca. Semuanya sangat berkaitan dengan geokimia, mineralogi, kristalografi dan petrologi konstruksi

    Sementara material-material lainnya adalah material arsitektural dan mekanikal-elektrikal. Meskipun material-material arsitektural dan mekanikal-elektrikal, banyak di antaranya yang sangat berkaitan dengan geokimia, mineralogi, kristalografi maupun petrologi. Contoh material dimaksud adalah : cat, bata ringan (light-weight concrete), paving-stone, partisi, genteng, dan lain-lain.

    Dalam konstruksi jalan, dikenal struktur berlapis, mulai dari subgrade, sub-base course, base-course dan surface course.  Dalam pemahamannya kemudian, apakah seluruh lapis dalam struktur atau konstruksi jalan tersebut mampu memiliki durabilitas yang tinggi khususnya terhadap serangan kimia dan cuaca atau iklim? Itulah similarisasinya.

 

    Apakah cukup dengan kekuatan struktur yang ditinjau dari aspek-aspek fisikal-mekanikal semata? Saya kira faktanya selama ini, hal  itu saja tidak cukup.

    Kekuatan suatu struktur jalan maupun bangunan konstruksi lainnya sangat dipengaruhi oleh lingkungannya. Lingkungan yang asam dengan dominasi sulfat dan chlorida tentu saja harus lebih diwaspadai. 

    Begitu juga untuk lingkungan dengan basa kuat. 

    Dengan kata lain untuk daerah dengan dominasi asam kuat, jangan digunakan material dengan ciri basa kuat. Jika sulit mencari material dengan ciri tersebut sebaiknya paling tidak menggunakan batuan yang bersifat netral.  

    Material batuan sangat dominan dipergunakan dalam subgrade, sub-base course, base-course dan surface-course.  Oleh karena itu pengetahuan geokimia, mineralogi, kristalografi dan petrologi tentang batuan harus benar-benar dipahami dalam dunia konstruksi.

     Selama ini stakeholders dunia konstruksi hanya memberikan kriteria, batuan yang wajib dipakai sebagai bahan baku untuk aggregates pokoknya harus keras, atau memenuhi LA Test dengan angka tertentu. Padahal kekuatan batuan tidak cukup untuk membuat struktur jalan menjadi awet, meski kuat di awal masa konstruksi. 

    Jika lingkungan kimia-nya tidak mendukung seperti lingkungan dengan wilayah penuh hujan asam, lingkungan marine atau coastal yang penuh sulfat dan chlorida, atau lingkungan yang kuat secara basa, wajib dihadapi dengan pendekatan geokimia-mineralogi-kristalografi-petrologi.  

    Sebagai contoh, batuan basalt yang memiliki PH tinggi (bersifat basa) jangan digunakan di lingkungan laut yang biasanya banyak mengandung sulfat dan chlorida. Sebaliknya batuan asam seperti granit sebaiknya jangan digunakan di daerah yang lingkungannya basa kuat karena akan mengancam kekuatannya.

    Mengapa pengetahuan geokimia-mineralogi-kristalografi-petrologi  wajib dimiliki oleh stakeholders dunia konstruksi, padahal mungkin saja kita dapat minta masukan tentang ilmu tersebut dari para geolog atau ahli kimia? Ya, karena berdasar pengalaman di lapangan, selama ini para geolog dan ahli kimia jarang yang mendalami ilmu ini, khususnya yang dikorelasikan atau yang ada linking-nya dengan dunia konstruksi.

 

    Mereka lebih intens dan lebih tertarik pada geologi pertambangan baik pertambangan migas maupun pertambangan minerba, yang lebih menjanjikan bagi masa depan. 

    Juga para ahli kimia jarang yang secara intens mendalami geokimia untuk keperluan konstruksi, karena mereka lebih tertarik pada kimia industri, kimia pertambangan atau petrokimia yang lebih menjanjikan. 

    Geokimia-mineralogi-kristalografi-petrologi untuk keperluan konstruksi benar-benar belum ada yang menggarapnya. Menjadi kewajiban para ahli konstruksi jalan untuk menggelutinya, untuk memperoleh jawaban atas seluruh permasalahan jalan yang ada di Indonesia selama ini.

    Pengetahuan tentang sifat-sifat batuan dalam perspektif geokimia-mineralogi-kristalografi-petrologi wajib untuk didalami demi tercapainya durabilitas hasil pelaksanaan konstruksi jalan. 

     Selama ini konstruksi jalan hanya mengenal bahwa batuan granit, gabbro, andesit, basalt itu kuat, namun sifat-sifat kimia dan geologisnya jarang yang mendalaminya. Untuk itu sebaiknya pemahaman geokimia-mineralogi-kristalografi-petrologi wajib dipahami secara benar untuk penggunaan batuan dalam struktur jalan.  

    Untuk semua batuan yang potensinya ada di sekitar wilayah konstruksi masing-masing wajib dipahami secara benar tentang kemampuannya terhadap chemical attack maupun serangan cuaca atau iklim. 

    Seperti batuan yang sudah ditetapkan sebagai kriteria dalam ASTM, British Standard, Japan Standard, DIN, Singapore Standard, Australian Standard, dan lain-lain, yang dikelompokkan dalam kelompok batuan  artificial group, basalt group, flint groups, gabbro groups, granite group, gritstone group, hornfels group, limestone group, porphyry group, quartzite group, atau schist group.

    Termasuk dalam lingkup ini adalah pemahaman tentang kelebihan dan kekurangan aspal maupun semen atau beton sebagai bahan pengikat dalam surface course. 

    Juga jika calcium atau portland cement akan dimanfaatkan dalam solidifikasi untuk subgrade, sub-base coarse, maupun base-course. Bagaimana proporsi, jenis dan kadarnya.   Bagaimana menanggulangi kekurangannya dan meningkatkan kelebihannya.

Geokimia

    Pengetahuan geokimia khususnya geokimia untuk keperluan konstruksi kita hanya perlu mendalami kurang dari sepuluh unsur atau oksida kimia. Yaitu  unsur-unsur atau oksida-oksida yang menguntungkan bagi dunia konstruksi seperti Calcium (Ca), Ferrum (Fe), Silica (Si), Alumina (Al)  atau saya sering memberi akronim “cafesial”  dan unsur-unsur yang sering merugikan dalam dunia konstruksi, yaitu Magnesium (Mg), Kalium (K), dan Natrium (Na), atau saya sering memberikan akronim “makan”.

    Sedang pemahaman tentang oksida-oksidanya, hanya perlu ditambah dengan unsur oksigen atau O2.    Pemahaman tentang geokimia berupa “cafesial” dan “makan” ditambah  O2, sering saya pahami sebagai  pendekatan  “O-makan-cafesial”, seperti cara yang ditempuh untuk memahami warna pelangi yang selama ini menggunakan akronim “mejikuhibiniu” (merah-jingga-kuning-hijau-biru-nila-ungu), supaya cepat merasuk di benak dan hati.

Mineralogi

    Pemahaman tentang mineralogi, hanya perlu mendalami masalah expansive clay (lempung ekspansif) yang biasanya mengandung alumina yang berlebihan dengan cara lebih mendalami lagi berbagai macam jenis clay (lempung). Karena selama ini dalam terminologi Soil Mechanics (Mekanika Tanah) dan Foundation Engineering (Teknik Fondasi) hanya dikenal sand, silt dan clay.  

    Dalam perspektif mineralogi, maka jenis clay (lempung) wajib diperdalam dengan mengetahui jenis mineralnya, karena dengan hanya memahami sebatas clay saja tidaklah cukup.  Kedalaman pemahaman tentang sifat-sifat mineral lempung apakah termasuk dalam Kaolin Group seperti kaolinite, dickite, nacrite, halloysite atau termasuk dalam Montmorillonite Group seperti montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite maupun termasuk dalam Alkali Bearing Clays seperti illite.  

    Karena masing-masing memiliki pengaruh berbeda, khususnya dalam pencapaian kekuatan dalam perbaikan tanah asli atau subgrade dalam proses land preparation, khususnya dalam solidifikasi tanah (land solidification)

    Dalam pemahaman tentang mineralogi untuk keperluan konstruksi, kita juga sering menjumpai satuan berupa total luasan per satuan berat yang disebut specific surface (luas jenis), untuk memahami tentang kelembutan mineral, khususnya mineral yang termasuk dalam jenis clay, yang sangat berpengaruh pada tingkat ekspansivitas atau kembang susut clay, sehingga dapat ditentukan kemungkinan penjinakannya., supaya tanah tidak mudah bergerak yang sering kali menyebabkan jalan menjadi rusak.

Kristalografi

    Sedangkan pemahaman tentang kristalografi hanya perlu memahami apakah suatu mineral penyusun bahan material untuk konstruksi termasuk crystalline atau amorphous (amorf), untuk memberi solusi atas kegagalan dalam menentukan jenis material yang tepat supaya jalan tidak cepat rusak. Juga kelebihan dan kekurangan masing-masing.

Petrologi

    Petrologi memberi bekal pengetahuan dalam menentukan jenis-jenis batuan yang akan dipergunakan dalam struktur jalan, mulai subgrade, sub-base course, base-course, dan surface-course, supaya tidak salah pilih batuan sebagai aggregate, sebagai timbunan, maupun sebagai campuran dengan aspal atau semen menjadi beton.

Aspek Biaya

    Untuk pendekatan ini relatif tidak diperlukan tambahan biaya yang besar, karena tinggal menambahkan biaya laboratorium dan analisisnya untuk aspek geokimia-mineralogi-kristalografi-petrologi. Masalahnya hanya pada langkanya atau mungkin tidak adanya tenaga ahli yang dapat menganalisis masalah kerusakan jalan dengan pendekatan geokimia-mineralogi-kristalografi-petrologi untuk keperluan konstruksi.

    Demikian, semoga telaah rintisan ini dapat dikembangkan lebih lanjut oleh pihak manapun secara ilmiah, aplikatif sekaligus inovatif, dengan harapan dapat mengurai benang kusut masalah kerusakan jalan yang secara akut menghantui infrastruktur utama di Indonesia ini. Semoga dapat memberikan kontribusi yang solutif dalam akut-nya masalah kerusakan jalan di Indonesia.

Salam 

Ratmaya Urip

Jakarta, April 2012

=========== =====

Catatan:

*) Penulis adalah pemerhati masalah Infrastruktur Dari Perspektif Geokimia, Mineralogi, Kristalografi dan Petrologi Konstruksi.

Alumnus Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.