PENGARUH MASA PERAM PADA TANAH GAMBUT BERSERAT YANG DISTABILISASI DENGAN LIMBAH INDUSTRI

Transkripsi

1 PENGARUH MASA PERAM PADA TANAH GAMBUT BERSERAT YANG DISTABILISASI DENGAN LIMBAH INDUSTRI Oleh : Faisal Estu Yulianto Dosen Fakultas Teknik-Universitas Madura (Unira) Pamekasan E mail : femi_281208@yahoo.com Fuad Harwadi Dosen Fakultas Teknik-Universitas Borneo (UB) Tarakan E mail : fuhar_70@yahoo.com. Abstrak : Tanah gambut merupakan tanah organik yang terbagi atas gambut berserat dan gambut tidak berserat; dari beberapa penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa, sifat fisik tanah gambut yang rendah berakibat pada daya dukung tanah gambut yang rendah, terlebih tanah gambut merupakan tanah non kohesi. Untuk itu diperlukan suatu perbaikan apabila tanah gambut akan dijadikan penopang bangunan sipil. Metode yang telah dikenal selama ini terbagi atas metode mekanis dan metode stabilisasi. Tetapi metode yang ada masih bersifat tidak ramah lingkungan sehingga perlu dikembangkan suatu metode perbaikan tanah gambut yang lebih ramah lingkungan dengan memanfaatkan bahan limbah produksi yang melimpah berupa campuran abu terbang dan kapur. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan 10% stabilizer pada tanah gambut dapat memperbaiki sifat fisiknya yaitu menurunkan nilai kadar air, angka pori serta meningkatkan nilai berat volume tanah dan berat jenisnya. Sifat teknik tah gambut yang distabilisasi juga meningkat yaitu nilai kuat geser meningkat dari kpa menjadi kpa serta penurunan nilai pemampatan dari 5.5 mm menjadi 4.9 mm. Kata kunci : Gambut berserat, 10% stabiliser, sifat fisik, sifat teknik. PENDAHULUAN Tanah gambut atau lebih dikenal dengan nama Peat Soil adalah tanah yang mempunyai kandungan organic cukup tinggi dan pada umumnya terbentuk dari campuran fragmen-fragmen material organic yang berasal dari tumbuh-tumbuhan yang telah berubah sifatnya menjadi fosil. Menurut Van de Meene (1982) tanah gambut terbentuk sebagai hasil proses penumpukan sisa tumbuhan rawa seperti berbagai macam jenis rumput, pakupakuan, bakau, pandan, pinang, serta tumbuhan rawa lainnya. Gambut Indonesia merupakan jenis gambut tropis dengan luas area tanah gambut mencapai kurang lebih 15,96 juta hektar (Wijaya, Adhi, dkk, 1991) yang sebagian besar terdapat di Pulau Sumatera, Kalimantan dan papua dengan variasi kedalaman yang berbeda serta merupakan areal gambut terbesar ketiga di Dunia (panduan Geoteknilk, 2001). Luas area tanah gambut yang cukup besar merupakan suatu kendala dalam pengembangan infrastruktur suatu wilayah. Hal ini disebabkan tanah gambut merupakan tanah sangat lunak (very soft soil) dengan daya dukung yang sangat rendah dan mempunyai sifat mudah mampat jika terdapat beban yang bekerja diatasnya. Apabila kemampuan untuk mendukung beban lebih rendah dari pada berat konstruksi yang harus dipikulnya maka akan terjadi kelongsoran (bearing capacity failure). Begitu juga dengan pemampatan yang tidak merata (differential settlement) akan menyebabkan terjadinya retak-retak struktur atau miringnya konstruksi yang ada. Karena sifat tanah gambut yang tidak menguntungkan tersebut maka para Civil Engineer selalu mengalami kesulitan untuk membangun diatas lapisan tanah tersebut. Untuk mengatasi hal tesebut diperlukan suatu metode perbaikan yang tepat untuk tanah gambut.

2 Metode perbaikan yang sudah dilaksanakan antara lain metode pergantian dengan tanah kualitas yang lebih baik (Replacement), metode stabilisasi dengan kapur atupun semen, metode gelar kayu atau cerucuk kayu (corduroy). Tetapi metode yang telah dilaksanakan tersebut mempunyai dampak yang besar terhadap lingkungan berupa penambangan material pengganti yang cukup besar dan penggunaan kayu dalam jumlah besar yang menyebabkan penggudulan hutan. Sedangkan metode stabilisasi dengan kapur atupun semen tidak menghasilkan kualitas yang lebih disebabkan tanah gambut tidak mempunyai kandungan silica seperti pada tanah lempung. Atas dasar tersebut maka digunakan suatu metode stabilisasi dengan material baru berupa bahan sisa produksi yang terdiri atas campuran abu terbang (sisa produksi PLTU) dan kapur CaCO3 (sisa produksi PT. Petrokimia). DASAR TEORI MacFarlane dan Radforth (1965), membedakan tanah gambut menjadi 2 (dua) kelompok menurut serat yang terkadung yaitu : kandungan serat 20% dinamakan Fibrous Peat (Gambut Berserat), sedang tanah gambut dengan kandungan serat < 20% dinamakan Amorphous Granular Peat (Gambut Tidak Berserat). Tanah gambut berserat dan gambut tidak berserat dapat dikelompokkan sebagai tanah sangat lembek dan pada umumnya mempunyai kemampuan mendukung beban (daya dukung/bearing capacity) yang sangat rendah dan pemampatan (settlement) yang sangat besar. Sifat Fisik Tanah Gambut Sifat fisik tanah gambut ditunjukkan pada Tabel 1. Suatu yag sangat khusus dari fisik tanah gambut adalah nilai kandungan organic yang tinggi; hal ini sesuai dengan proses pembentukan tanah gambut itu sendiri. Nilai angka pori yang besar serta kandungan air yang tinggi menyebabkan harga koefesien rembesan tanah gambut menyerupai pasir; hal ini wajar mengingat pori yang besar menyebabkan air dalam pori mudah keluar apabila terdapat beban diatasnya. Nilai berat volume tanah gambut yang kecil menunjukkan bahwa kepadatan tanah gambut tidak seperti tanah pada umumnya. Jika dihubungkan dengan nilai kadar airnya yang tinggi, berat air yang terkandung dalam tanah gambut mencapai 6 (enam) kali lebih berat dibandingkan berat butiran soil tanah gambut itu sendiri. Hal yang penting untuk diperhatikan adalah tanah gambut menpunyai nilai ph yang sangat rendah, hal ini bersifat sangat korosif (Mochtar, N.E, 2002) terhadap material baja dan beton yang ada dalam lingkungan tersebut. Tabel 1. Sifat Fisik Tanah Gambut Indonesia No Sifat Fisik Nilai 1 Kandungan Organik (Oc) 95 99% 2 Berat volume (γt) 0,9 1,25 t/m 3 3 Kadar air (w) 750% % 4 Angka pori (e) ph Kadar abu (Ac) 1 5% 7 Spesifik gravity (Gs) 1,38 1,52 8 Rembesan (k) s/d 1,2-06 cm/dt (diambil dari berbagai sumber) Sifat Teknik Tanah Gambut Sifat fisik suatu material akan berpengaruh terhadap sifat teknik material itu sendiri; demikian pula yang terjadi pada tanah gambut. Tabel 2 menunjukkan sifat teknik tanah gambut, dimana sifat teknis yang paling menonjol adalah daya dukungnya yang rendah dan

3 kemampumampatannya yang tinggi. Berbagai penyelidikan terhadap daya dukung tanah gambut menunjukkan bahwa daya dukungnya bahkan lebih rendah dari soft clay (Jelisic & Leppanen, 1992). Tabel 2. Sifat Teknik Tanah Gambut No Sifat Fisik Nilai Keterangan 1 Kohesi tanah/kuat geser 0 (Adam, 1965) non cohesive material 2 Compressibility/kemampumampatan sangat tinggi sensitif thd beban 3 Bearing capacity/kapasitas dukung 5-7 kpa Skandinavia 4 Sudut geser dalam > 50 derajat terutama fibrous peat 5 Ko/koefesien tek tanah at rest maks. 0,5 lbh kecil dr lempung 6 Konsolidasi sangat lama 4 tahap (diambil dari berbagai sumber) Nilai sudut geser-dalam tanah gambut berserat sangat besar yaitu > 50 0 ; tetapi hal tersebut sangat dipengaruhi oleh serat yang ada. Landva (1982) menyatakan bahwa harga sudut geser-dalam untuk tanah gambut berserat sebenarnya berkisar antara Kemampuan tanah gambut yang tinggi untuk menyerap dan menyimpan air akan berpengaruh pada sifat teknik tanah gambut (Vautrain, 1976); semakin besar kadar air yang terkandung pada tanah gambut semakin kecil pula kekuatannya. Selain itu, tanah gambut sangat sensitif terhadap beban yang bekerja diatasnya, hal ini menunjukkan bahwa tanah gambut mempunyai harga pemampatan yang tinggi (High Compressibility). Abu Terbang (Fly Ash) Fly ash merupakan limbah pembakaran batu bara yang berupa debu yang banyak mengandung silica dan bahan kimia lainnya. Fly ash termasuk material yang disebut dengan pozzolanic material karena fly ash mengandung bahan-bahan pozzolan yaitu : Silica (SiO 2 ), Besi Oksida (Fe 2 O 3 ), Aluminium Oksida (Al 2 O 3 ), Kalsium Oksida (CaO), Magnesium Oksida (MgO), dan Sulfat (SO 4 ) (Hausmann, 1990). Mutu dari fly ash beragam tergantung dari : Mutu dan jenis batu bara. Efesien pembakaran dan kehalusan serbuk batu bara. Dimensi tungku untuk membakar batu bara. Cara penangkapan fly ash dari pembakaran batu bara. Sebagian besar fly ash dihasilkan dari sisa pembakaran Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). PLTU di Indonesia penghasil fly ash adalah 10 PLTU di Jawa dan 30 PLTU diluar Jawa, dimana penyumbang terbesar diantaranya adalah : PLTU Paiton (Jawa Timur) PLTU Suryalaya (Banten) PLTU Bukit Tinggi (Sumatera) PLTU Asam-asam (Kalimantan Selatan) Pada Tahun 2000, produksi fly ash di dunia adalah sebesar 349 milyar ton; sedangkan di Indonesia sebesar 1,66 milyar ton dengan prediksi pertumbuhan s/d 1 juta ton / thn. Dengan jumlahnya yang begitu besar dan juga kandungan kimianya, fly ash dapat menimbulkan masalah pencemaran lingkungan dan gangguan kesehatan (Taufan, 2007). Karena alasan tersebut maka banyak usaha telah dilakukan oleh para ilmuwan untuk memanfaatkan fly ash tersebut diantaranya untuk pembuatan beton dan perbaikan tanah. Kapur Penggunaan kapur sebagai bahan stabilisasi pada tanah lempung telah banyak dilakukan dengan hasil yang cukup memuaskan. Bowles (1997) menyatakan bahwa penambahan

4 kapur sebesar 2-4% dari volume lempung yang akan distabilisasi akan menurunkan nilai indeks plastisitasnya. Kapur yang sering digunakan sebagai bahan stabilisasi biasanya kapur mati (slake lime) atau kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ) dan kapur hidup (quick lime) atau kalsium oksida (CaO). Sedangkan dalam penelitian ini akan digunakan kapur yang merupakan hasil dari sisa produksi pupuk ZA dari PT. Petrokimia gresik. Kapur sisa produksi tersebut merupakan kapur kalsium karbonat (CaCO 3 ) dengan kapasitas produksi mencapai 250 ribu meter kubik per tahun. Sampai saat ini kapur tersebut masih belum banyak digunakan sehingga akan memerlukan tempat pembuangan yang luas dan akan menjadi permasalahan lingkungan dikemudian hari. Penggunaan bahan sisa produksi berupa abu terbang dan kapur (CaCO 3 ) didasarkan atas keberhasilan stabilisasi tanah lempung dengan menggunakan kapur. Penggunaan kapur secara langsung pada tanah gambut berserat tidak dapat menghasilkan kualitas tanah gambut yang lebih baik disebabkan tanah gambut merupakan tanah organik yang tidak mempunyai kandungan silica. Atas dasar tersebut dipililah abu terbang yang mempunyai kandungan silica dengan harapan abu terbang dapat memberikan silica pada tanah gambut yang nantinya akan bereaksi dengan kapur membentuk gel seperti yang terjadi pada tanah lempung. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini merupakan penenlitian bekelanjutan yang pada saat ini masih terus dikembangkan. Perbandingan prosentase material stabilisasi (campuran abu terbang dan kapur) didasarkan atas penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Noor Endah (2009) yang menyebutkan bahwa penambahan 10% bahan stabilisasi dapat memberikan sifat fisik dan teknik yang optimal bagi tanah gambut berserat. Gambar 1. menunjukkan tahapan penelitian untuk mengetahui pengaruh pemberian bahan stabilisasi dan masa peram terhadap sifat fisik dan teknik tanah gambut berserat. St a r t U ji sifa t fisik d a n t e k n ik ga m b u t k o n d isi a w a l Pe r sia p a n m a t e r ia l st a b ilisa si Pe n ca m p u r a n st a b ilise r d e n ga n t a n a h ga m b u t b e r se r a t Pe m e r a m a n ga m b u t y a n g d ist a b ilisa si u n t u k m a sa w a k t u 1, 1 0, 2 0 d a n 3 0 h a r i U ji sifa t fisik d a n t e k n ik t a n a h ga m b u t ya n g d ist a b ilisa si se su a i m a sa p e r a m A n a lisa h a sil p e r h it u n ga n d a n k e sim p u la n Se le sa i Gambar 1. Diagram alir penelitian

5 HASIL DAN DISKUSI Kandungan kimia dari material yang digunakan sebagai stabiliser tanah gambut ditunjukkan dalam Tabel 2 dan Tabel 3. Dari data diketahui bahwa kandungan terbesar dari kapur adalah kalsium karbonat sebesar 71.37% sedangkan kandungan kimia terbesar dari abu terbang adalah silica dengan nilai 43.1%. Calcium Carbonate yang ada dalam kapur dan mineral Silica yang terdapat didalam abu terbang akan bereaksi membentuk suatu gel yaitu Calsium Silikat (CaSiO 3 ). Gel Silica tersebut dengan segera akan melapisi dan mengikat partikel untuk menutup pori pori tanah (Diamond & Kinter 1965). Menurut Igles & Metcalf (1992), Calcium Carbonate sebetulnya kurang efektif untuk bahan stabilisasi tetapi sangat bagus untuk bahan pengisi. Keadaan ini menjadi sangat tepat untuk tanah gambut yang memiliki angka pori sangat besar. Tabel 2. Kandungan Kimia Kapur No. Parameter Result ( % ) 1 CaCO CaSO 4 2H (NH) 2 SO (NH 4 ) 2 CO NH 3 bebas 0 6 H 2 O (Sumber : Biro K3 & Lingkungan PT. Petrokimia Gresik) Tabel 3. Kandungan Kimia Abu Terbang No. Parameter Result ( % ) 1 SiO Al 2 O Fe 2 O CaO K 2 O 14.6 (Sumber : Noor Endah, dkk. 2009) Pengaruh masa peram terhadap sifat fisik tanah gambut yang distabilisasi dengan 10% stabiliser ditunjukkan pada Gambar 2 sampai dengan gambar 5. Gambar 2 menunjukkan grafik perubahan kadar air tanah gambut yang distabilisasi terhadap masa peram. Dari grafik tersebut terlihat bahwa terjadi penurunan kadar air mencapai nilai 257% dari nilai awal sebesar 650% hal ini berarti bahwa campuran kalsium dengan kapur dapat mengikat air yang ada dipori tanah gambut untuk membentuk gel calsium karbonat. Gel tersebut akan mengisi pori pori tanah gambut yang besar sehingga akan terjadi penurunan nilai pori tanah gambut mencapai nilai 6.11 dari angka pori awal yaitu 9.7. perubabahan nilai angka pori menurut masa peram ditunjukkan pada Gambar 3.

6 Water Content Void ratio Curing Period (days) Gambar 2. Pengaruh masa peram terhadap kadar air gambut yang distabilisasi Curing Period (days) Gambar 3. Pengaruh masa peram terhadap angka pori gambut yang distabilisasi Pemberian stabiliser pada tanah gambut juga akan meningkatkan nilai berat volume tanah gambut yang distabisasi. Gambar 4 menunjukkan peningkatan berat volume tanah gambut yang distabilisasi terhadap masa peram. Berat volume tanah gambut awal sebesar gr/cm 3 naik menjadi gr/cm 3 pada akhir masa peram (30 hari), hal ini terjadi akibat adanya penambahan stabiliser yang membentuk gel calsium carbonat yang mengisi pori tanah gambut yang distabilisasi. Nilai berat jenis (Gs) gambut yang distabilisasi jugan meningkat dari nilai awal sebesar 1.49 menjadi 2.28 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5; Hal ini sesuai dengan pernyataan dari MacFarlane (1969) yang menyebutkan bahwa nilai berat jenis gambut diatas 2.0 menandakan gambut tersebut telah terkontaminasi oleh material non organik Unit Weight (gr/cm3) Specific Gravity Curing Period (days) Curing Period (days) Gambar 4. Pengaruh masa peram terhadap berat volume tanh gambut yang distabilisasi Gambar 5. Pengaruh masa peram terhadap nilai berat jenis gambut yang distabilisasi Perubahan sifat fisik pada tanah gambut kearah yang lebih baik juga berakibat perubahan nilai sifat teknik tanah gambut yang distabilisasi. Gambar 6 dan Gambar 7 menunjukkan perubahan nilai kuat geser dan kurva pemampatan dari tanah gambut yang distabilisasi dengan 10% stabilier. Gambar 6 menunjukkan kurva perubahan nilai kuat geser gambut yang distabilisasi terhadap masa peram. Dari grafik tersebut terlihat kurva kuat geser yang fluktuatif terhadap masa peram. Hal ini disebabkan adanya kandungan serat

7 pada sampel yang diujikan. Tetapi secara umum terjadi peningkatan nilai kuat geser gambut yang distabilisasi dari nilai awal kpa naik menjadi kpa. Gambar 7 menunjukkan kurva pemampatan tanah gambut berserat kondisi awal dan pemampatan gambut berserat yang distabilisasi untuk masa peram 20 dan 30 hari. Dari gambar tersebut terlihat bahwa kurva pemampatan tanah gambut berserat yang distabilisasi masih mempuyai 4 tahap pemampatan (segera, primer, sekunder dan tersier) tetapi nilai total pemampatan yang terjadi sudah sangat berkurang sebagai akibat adanya gel calsium carbonay yang mengisi pori tanah gambut yang distabilisasi. Total pemampatan gambut berserat kondisi awal sebesar 5.5 mm menjadi 4.9 mm (tinggi sampel 25 mm) Shear Strength (kpa) σ = 50 kpa Curing period (days) Gambar 6. Pengaruh masa peram terhadap nilai kuat geser gambut yang distabilisasi STABILIZED FA-10% Pemampatan (mm) FA-20 hari FA-30 hari Gambut Initial 19 Time (menit) Gambar 7. Kurva pemampatan tanah gambut berserat kondisi awal dan setelah distabilisasi dengan masa peram 20 hari dan 30 hari. V. Kesimpulan Dari penjelasan tentang pengaruh masa peram terhadap gambut berserat yang distabilisasi dengan 10% stabiliser dapat dismpulkan sebagai berikut : 1. Material stabbiliser terdiri atas kapur dengan kandungan kimia terbesar adalah kalsium carbonat (CaCO3) 71.37% dan abu terbang dengan kandungan kimia terbesar berupa silica dioksida (SiO2) sebesar 43.1%.

8 2. Masa peram mempunyai pengaruh terhadap perubahan nilai sifat fisik dan teknik tanah gambut berserat yang distabilisasi. 3. Nilai kadar air, angka pori, berat volume tanah dan berat jenis gambut yang distabilisasi berubah kearah yang lebih baik seiring dengan lamanya masa peram. 4. Nilai kuat gesr tanah gambut yang distabilisasi meningkat dari nilai awal kpa menjadi kpa begitu pula dengan total pemampatan yang terjadi berubah dari 5.5 mm pada kondisi awal menjadi 4.9 mm setelah dilakukan stabilisasi. ACKNOWLEDGEMENTS Penelitian ini merupakan Penelitian Prioritas Nasional BATCH II yang dibiayai oleh Direktorat Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional tahun Penelitian ini dikerjakan oleh sebuah Tim yang dengan ketua Tim adalah Prof. Noor Endah Mochtar, M.SC., Phd. Kami merupakan bagian dari tim ini dan merupakan mahasiswa dari Prof. Noor Endah Mochtar, MSc., Ph.D. Meyampaikan terima kasih pada DIKTI atas bantuannya sehingga program penelitian ini dapat berjalan sesuai harapan. Penelitian ini merupakan penelitian yang dilakukan untuk penyelesaian Program Magister Geoteknik pada Program Pasca sarjana ITS Surabaya. DAFTAR PUSTAKA Dhowian, A,W and T.B. Edil (1980). Consolidation Behaviour of Peat. Geatechnical Testing Journal, Vol.3. No. 3. pp MacFarlane, I.C. dan Radforth, N.W. (1965). A Study of Physical Behaviour of Peat Derivatives Under Compression. Proceeding of The Tenth Muskeg Research Conference. National Research Council of Canada, Technical Memorandun No 85. MacFarlane, I.C. (1959). Muskeg Engineering Handbook. National Research Council of Canada, University of Toronto Press, Toronto, Canada. Nenad Jelisic, Mikko Leppänen, (2002). Mass Stabilization of Peat in Road and Railway construction Swedish Road Administration, SCC-Viatek Finlandia. Noor Endah, (2002). Tinjauan Teknis Tanah Gambut Dan Prospek Pengembangan Lahan Gambut Yang Berkelanjutan. Pidato Pengukuhan Guru Besar ITS Surabaya. Noor endah dan Fuad Harwadi (2010). Compression Behavior of Peat Soil Stabilized With Environmetally Friendly Stabiliser. Proceeding of First Makassar International Confrence on Civel Engineering Noor endah dan Faisal Estu Yulianto (2010). Mixing of Rice Husk Ash (RHA) And Lime For Peat Soil Stabilization. Proceeding of First Makassar International Confrence on Civel Engineering R. Hasyim, S., Islam (2008). Engineering Properties of Peat Soil in Peninsular, Malaysia. Journal of Applied Sciences ISSN