BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 Pengembangan, S (%) 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian 1. Pengembangan Tanah Lempung Ekspansif tanpa Metode Elektrokinetik Pengujian pengembangan berikut dilakukan untuk mengetahui pengembangan tanah asli dengan cara tanah diuji tanpa metode elektrokinetik. Nilai pengembangan digunakan sebagai pembanding dengan tanah yang diberi elektrokinetik. Pengembangan didapat dari tanah yang direndam selama 4 hari tanpa pemberian arus. Berdasarkan kurva pada Gambar 4.1 pengembangan bertambah seiring berjalannya waktu. Pengembangan primer terjadi selama 8 jam dimana pengembangan meningkat secara signifikan, kemudian dilanjutkan pengembangan sekunder yang relatif konstan (lihat Gambar 4.1) ,1 1 Waktu, t (jam) Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik Gambar 4.1 Kurva pengembangan dan waktu tanpa metode elektrokinetik Pengujian pengembangan dilakukan pada titik dengan jarak antar titik adalah cm. Hasil pengujian pengembangan untuk tanah tanpa elektrokinetik didapat pengembangan maksimal berada pada titik 2, 3 dan 4 sebesar 28 % (lihat 34

2 3 Tabel 4.1). Pengembangan yang terjadi relatif seragam pada bagian tengah benda uji. Tabel 4.1 Hasil pengembangan pada pengujian tanpa elektrokinetik Jarak ke Anoda (cm) Keterangan - (Titik 1) (Titik 2) (Titik 3) (Titik 4) 2 (Titik ) Pengembangan, S (%) 27, ,2 Keterangan : Hasil pengujian secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran B 2. Pengembangan Tanah Lempung Ekspansif dengan Metode Elektrokinetik Pengembangan tanah yang diberi perbaikan metode elektrokinetik dilakukan dengan 3 variasi lama pemberian arus listrik pada kondisi tanah tanpa rendaman yaitu 1 hari, 2 hari, dan 3 hari. Pengamatan pengembangan tanah dilakukan ketika tanah diberi arus listrik dalam kondisi tanah kering (tanpa rendaman), selanjutnya diteruskan dengan pengujian pengembangan selama 4 hari dalam kondisi tanah terendam dan tetap dialiri arus listrik. Pengembangan yang terjadi relatif meningkat seiring waktu bertambah, namun terdapat juga beberapa penurunan di beberapa titik. a. Pengembangan Tanah dengan 1 Hari Lama Pemberian Arus pada Kondisi Tanpa Rendaman Pengembangan tanah dengan metode elektrokinetik diperoleh dari pembacaan arloji ukur. Berdasarkan hasil pengujian tidak terjadi pengembangan dan penurunan pada saat tanah diberi arus selama 1 hari dalam kondisi tanpa rendaman. Pengembangan diperoleh pada saat tanah direndam dan dialiri arus listrik selama 4 hari. Berdasarkan kurva pada Gambar 4.2 pengembangan yang cukup signifikan peningkatannya terjadi selama 8 jam atau biasa disebut dengan pengembangan primer, kemudian dilanjutkan dengan pengembangan sekunder.

3 Pengembangan, S (%) ,1 1 Waktu, t (jam) Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik Gambar 4.2 Kurva pengembangan dan waktu dengan 1 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik Pengujian pengembangan dilakukan pada titik dan masing masing titik memiliki pengembangan yang berbeda. Hasil pengujian elektrokinetik pada benda uji A (1 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik) didapat pengembangan maksimal 26,8 % pada titik 2 (lihat Tabel 4.2). Tabel 4.2 Hasil pengembangan pada pengujian 1 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik Jarak ke Anoda (cm) Keterangan - (Titik 1) (Titik 2) (Titik 3) (Titik 4) 2 (Titik ) Pengembangan, S (%) 2 26,8 24,6 26,6 2, Keterangan : Hasil pengujian secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran B b. Pengembangan Tanah dengan 2 Hari Lama Pemberian Arus pada Kondisi Tanpa Rendaman Pengembangan tanah dengan metode elektrokinetik diperoleh dari pembacaan arloji ukur pengembangan. Berdasarkan hasil pengujian tidak terjadi pengembangan dan penurunan pada saat tanah diberi arus selama 2 hari dalam kondisi tanpa rendaman sama seperti benda uji sebelumnya.

4 Pengembangan, S (%) 37 Pengembangan diperoleh pada saat tanah direndam dan dialiri arus listrik selama 4 hari. Berdasarkan kurva pada Gambar 4.3 pengembangan yang cukup signifikan peningkatannya terjadi selama 4 jam atau biasa disebut dengan pengembangan primer, kemudian dilanjutkan dengan pengembangan sekunder ,1 1 Waktu, t (jam) Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik Gambar 4.3 Kurva pengembangan dan waktu dengan 2 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik Pengujian pengembangan dilakukan pada titik dan masing masing titik memiliki pengembangan yang berbeda. Hasil pengujian elektrokinetik pada benda uji B (2 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik) didapat pengembangan maksimal 2 % pada titik 2 (lihat Tabel 4.3). Tabel 4.3 Hasil pengembangan pada pengujian 2 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik Jarak ke Anoda (cm) Keterangan - (Titik 1) (Titik 2) (Titik 3) (Titik 4) 2 (Titik ) Pengembangan, S (%) ,2 22,8 Keterangan : Hasil pengujian secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran B

5 Pengembangan, S (%) 38 c. Pengembangan Tanah dengan 3 Hari Lama Pemberian Arus pada Kondisi Tanpa Rendaman Pengembangan tanah dengan metode elektrokinetik diperoleh dari pembacaan arloji ukur pengembangan. Berdasarkan hasil pengujian tidak terjadi pengembangan dan penurunan pada saat tanah diberi arus selama 3 hari dalam kondisi tanpa rendaman sama seperti benda uji sebelumnya. Pengembangan diperoleh pada saat tanah direndam dan dialiri arus listrik selama 4 hari. Berdasarkan kurva pada Gambar 4.4 pengembangan primer yang cukup signifikan peningkatannya terjadi selama 1 jam pertama, selanjutnya terjadi pengembangan sekunder yang relatif kecil peningkatannya ,1 1 Waktu, t (jam) Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik Gambar 4.4 Kurva pengembangan dan waktu dengan 3 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik Pengujian pengembangan dilakukan pada titik dan masing masing titik memiliki pengembangan yang berbeda. Hasil pengujian elektrokinetik pada benda uji C (3 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik) didapat pengembangan maksimal 21,3 % pada titik 3 (lihat Tabel 4.4).

6 Pengembangan Maksimum (%) 39 Tabel 4.4 Hasil pengembangan pada pengujian 3 hari lama pemberian arus sebelum metode elektrokinetik Jarak ke Anoda (cm) Keterangan - (Titik 1) (Titik 2) (Titik 3) (Titik 4) 2 (Titik ) Pengembangan, S (%) 19,2 21,2 21,3 2,7 19,9 Keterangan : Hasil pengujian secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran B 3. Pengembangan Maksimum pada Tanah dengan Elektrokinetik dengan Tanah Tanpa Elektrokinetik Pengembangan dan penurunan maksimum pada tanah dengan elektrokinetik dan tanpa elektrokinetik diperoleh dari nilai pengembangan maksimum pada setiap titiknya. Gambar 4. menunjukan nilai pengembangan maksimum pada setiap benda uji serta skema letak setiap dial gauge dengan jarak cm dan letak antar elektroda dengan anoda (+) bahan dari besi stainless dan katoda (-) bahan dari tembaga. Berdasarkan Gambar 4. pengembangan tertinggi terjadi pada benda uji D (tanah tanpa elektrokinetik) yaitu sebesar 28%, sedangkan pengembangan terendah terjadi pada benda uji C yaitu sebesar 19,2% (lihat tabel 4.) Anoda (+) Katoda (+) Jarak dari anoda (cm) Gambar 4. Kurva pengembangan maksimum pada jarak setiap cm dari anoda (+)

7 4 Tabel 4. Hasil pengembangan maksimum pada setiap lamanya pemberian arus Jarak dari anoda (cm) Pengembangan Maksimum Tanpa Arus (%) sebelum proses elektrokinetik Pengembangan Maksimum 1 hari (%) Pengembangan Maksimum 2 hari (%) Pengembangan Maksimum 3 hari (%) - 27, , ,8 2 21, ,6 24,1 21, ,6 23,2 2,7 27,2 2, 22,9 19,9 4. Kadar Air Setelah Pengujian Elektrokinetik Pengambilan sampel kadar air dilakukan pada semua titik dengan letak pengambilan sampel yaitu pada permukaan ( cm), tengah (7, cm) dan dasar ( cm). Pengujian ini dilakukan guna mengetahui seberapa banyak kadar air yang ada setelah 1 hari, 2 hari dan 3 hari pemberian arus dalam kondisi tanpa rendaman kemudian dilanjutkan proses elektrokinetik selama 4 hari pada kondisi terendam. Kadar air awal tanah untuk setiap benda uji adalah 14%. Grafik kadar air pada setiap benda uji (lihat Gambar 4.6, Gambar 4.7, Gambar 4.8, Gambar 4.9 dan Gambar 4.) menunjukan hubungan kadar air dengan kedalaman pengambilan sampel untuk setiap benda uji pada setiap titik. Hasil pengujian menunjukan kadar air pada tanah menurun seiring bertambahnya kedalaman. Hal itu berlaku untuk semua benda uji. Perubahan kadar air pun ada yang signifikan dan ada pula yang tidak seperti pada benda uji B dengan jarak - cm dari anoda. Kadar air pada setiap benda uji pun berbeda, rata rata benda uji D (tanpa elektrokinetik) mempunyai kadar air yang lebih besar dibandingkan dengan benda uji lain yang menggunakan elektrokinetik. Hasil pengujian untuk semua titik pada disajikan pada Tabel 4.6, Tabel 4.7, Tabel 4.8, Tabel 4.9 dan Tabel 4..

8 Kedalaman, h (cm) Kedalaman, h (cm) 41 Kadar air, w (%) , 7, 12, Gambar 4.6 Grafik kadar air pada bagian titik dengan jarak - cm dari anoda Tabel 4.6 Kadar air pada jarak - cm dari anoda untuk setiap benda uji Kadar Air Letak Sampel Kedalaman Permukaan 71,2 6,8 64,7 7,8 Tengah 7, 3,4,3 4,2 7 Dasar 42,9 2,7 1,, Kadar air, w (%) , 7, 12, Gambar 4.7 Grafik kadar air pada bagian titik dengan jarak cm dari anoda

9 Kedalaman, h (cm) 42 Tabel 4.7 Kadar air pada jarak cm dari anoda untuk setiap benda uji Kadar Air Letak Sampel Kedalaman Permukaan 71,1 66,4 6,6 79, Tengah 7, 2,7 6,9 1 6,9 Dasar 49,7 49,,8 48,1 Kadar air, w (%) , 7, 12, Gambar 4.8 Grafik kadar air pada bagian titik dengan jarak cm dari anoda Tabel 4.8 Kadar air pada jarak cm dari anoda untuk setiap benda uji Kadar Air Letak Sampel Kedalaman Permukaan 7,3 62, 61,3 7,4 Tengah 7, 9,4 2,1 49,4 2, Dasar 2,4,1 47,3 49,7

10 Kedalaman, h (cm) Kedalaman, h (cm) 43 Kadar air, w (%) , 7, 12, Gambar 4.9 Grafik kadar air pada bagian titik dengan jarak cm dari anoda Tabel 4.9 Kadar air pada jarak cm dari anoda untuk setiap benda uji Kadar Air Letak Sampel Kedalaman Permukaan 69,3 6,3 6,8 7,9 Tengah 7, 4,7 6,4,6 4,4 Dasar 49,9 49, 47,9,3 Kadar air, w (%) , 7, 12, Gambar 4. Grafik kadar air pada bagian titik dengan jarak 2 cm dari anoda

11 44 Tabel 4. Kadar air pada jarak 2 cm dari anoda untuk setiap benda uji Kadar Air Letak Sampel Kedalaman Permukaan 64,6 62,2 63,1 76,7 Tengah 7, 7,9 6,9 3,4 6,1 Dasar 49,3,9 46,3,2 B. Pembahasan 1. Pengaruh Beda Lamanya Pemberian Arus sebelum Metode Elektrokinetik terhadap Pengembangan Pengujian elektrokinetik untuk stabilisasi tanah lempung ekspansif ini menggunakan tegangan sebesar 12 V. Tanah diberi 2 kondisi, pertama tanah dialiri arus litrik dalam kondisi tanpa rendaman kemudian dilanjutkan dengan tetap dialiri arus listrik namun dalam kondisi terendam. Variasi lama pemberian arus pada kondisi tanpa rendaman adalah 1 hari, 2 hari dan 3 hari. Sedangkan lama pemberian arus listrik kondisi rendaman adalah 4 hari. Pengujian pengembangan yang tertinggi nilainya terdapat pada benda uji A (1 hari pemberian arus kondisi tanpa rendaman) dan pengembangan terendah pada benda uji C (3 hari pemberian arus kondisi tanpa rendaman). Hasil pengembangan diberikan pada Tabel Tabel berikut menunjukan nilai selisih dari pengembangan maksimum pada benda uji dengan elektrokinetik dan benda uji tanpa elektrokinetik. Tabel 4.11 Selisih pengembangan maksimum pengujian metode elektrokinetik dan tanpa elektrokinetik Lama Selisih pengembangan (cm) pemberian arus Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik A -,39 -,19 -,1 -,21 -,24 B -,69 -,4 -,6 -,73 -,64 C -1,26-1,3-1,1-1, -1,9

12 4 Pada hasil Tabel 4.11 diatas pengujian yang diberi arus listrik mampu menahan pengembangan tanah bila dibandingkan dengan tanpa elektrokinetik. Selisih pengembangan pada benda uji C lebih besar dibandingkan dengan yang benda uji B karena benda uji C memiliki durasi pemberian arus yang lebih lama dibanding benda uji C. Lalu benda uji B memiliki selisih pengembangan yang lebih besar dibanding benda uji A, karena benda uji B durasi pemberian arus lebih lama daripada benda uji A. Sehingga lama pemberian arus sangat berpengaruh terhadap besarnya pengembangan tanah. Hasil yang didapat oleh Tjandra, dkk. (29) pada penelitiannya menyatakan bahwa daya dukung tiang setelah proses elektrokinetik meningkat, 7, 11, dan 14 kali setelah 3, 6, 12, dan 24 jam. Proses elektrokinetik setelah durasi 6 jam lebih efektif sejalan dengan peningkatan durasi waktu, dimana peningkatan daya dukung tiang dan kapasitas daya dukung tanah lebih tinggi dari pada sebelum durasi 6 jam. Abdullah dan Al-Abadi (2) menyatakan bahwa perbaikan tanah dengan elektrokinetik mampu mengurangi indeks plastisitas tanah dan juga pengembangan pada tanah. Hasil pengujian yang dilakukan Jayasekera (27) menunjukkan bahwa dengan perbaikan metode elektrokinetik, potensi perubahan volume tanah dapat dikurangi untuk tingkat yang lebih besar atau lebih kecil tergantung pada besarnya gradien tegangan dan waktu proses. Pemberian arus listrik yang lebih lama pada tanah mampu mengurangi pengembangan dikarenakan adanya proses pertukaran ion yang terjadi pada partikel tanah. Lama pemberian arus menyebabkan daya hantar tegangan listrik mampu mengikat ion yang terdapat pada tanah lempung menuju elektroda lebih banyak. Semakin banyak ion pada tanah lempung yang tertarik semakin sedikit kadar air pada tanah lempung. Hasil pengembangan pada setiap titik dengan variasi waktu pemberian arus yang berbeda ditunjukan pada Gambar 4.11, Gambar 4.12, Gambar 4.13, Gambar 4.14, dan Gambar 4.. Hasil pada grafik menunjukkan tidak terjadi pengembangan maupun penurunan pada saat tanah diberi arus dalam kondisi tanpa rendaman baik pada waktu pemberian 1 hari, 2 hari maupun 3 hari.

13 Pengembangan, S (mm) 46 Pengembangan dan penurunan terjadi pada saat tanah direndam dan dialiri arus listrik selama 4 hari. Pengembangan terkecil untuk semua benda uji diperoleh pada jarak - cm dari anoda untuk benda uji C yaitu sebesar 19,2% (lihat Tabel 4.12) dan untuk pengembangan terbesar berada di jarak cm, cm, dan cm dari anoda untuk benda uji D yaitu sebesar 28 % (lihat Tabel 4.13, Tabel 4.14 dan Tabel 4.) Waktu, t (jam) Gambar 4.11 Grafik pengembangan pada jarak - cm dari anoda Tabel 4.12 Hasil pengembangan akhir pada jarak cm dari anoda Pengembangan, S(%) ,2 27,6 Tabel 4.13 Hasil pengembangan akhir pada jarak cm dari anoda Pengembangan, S(%) 26,8 2 21,1 28

14 Pengembangan, S (mm) Pengembangan, S (mm) Waktu, t (jam) Gambar 4.12 Grafik pengembangan pada jarak cm dari anoda Waktu, t (jam) Gambar 4.13 Grafik pengembangan pada jarak cm dari anoda Tabel 4.14 Hasil pengembangan akhir pada jarak cm dari anoda Pengembangan, S(%) 24,6 24,1 21,3 28

15 Pengembangan, S (mm) Pengembangan, S (mm) Waktu, t (jam) Gambar 4.14 Grafik pengembangan pada jarak cm dari anoda Tabel 4. Hasil pengembangan akhir pada jarak cm dari anoda Pengembangan, S(%) 26,6 23,2 2, Waktu, t (jam) Gambar 4. Grafik pengembangan pada jarak 2 cm dari anoda

16 49 Tabel 4.16 Hasil pengembangan akhir pada jarak 2 cm dari anoda Pengembangan, S(%) 2, 22,9 19,9 27,2 2. Pengaruh Lama Pemberian Arus pada Metode Elektrokinetik terhadap Kadar Air Lama pemberian arus pada tanah dengan perbaikan elektrokinetik memiliki pengaruh terhadap kadar air. Hasil pengujian menunjukan bahwa semakin lama pemberian arus maka kadar air pada tanah semakin berkurang. Faktor lain yang mempengaruhi kadar air adalah letak pengambilan sampel tanah. Semakin dalam sampel yang diambil makan kadar air berkurang. Hasil kadar air rata rata dengan metode elektrokinetik untuk setiap benda uji didapat kadar air tertinggi pada benda uji D (tanpa elektrokinetik) dan kadar air terendah pada benda uji C (3 hari pemberian arus listrik kondisi tanpa rendaman) (lihat Tabel 4.17). Tabel 4.17 Kadar air rata-rata pada setiap letak pengambilan sampel Kadar Air Rata Rata (%) Letak Sampel Kedalaman Permukaan cm 69,3 62,6 64,1 76,7 Tengah 7, cm,6, 1,7,4 Dasar cm 48,8 1, 48,8 49,8 Hasil pengujian kadar air rata - rata semakin berkurang seiring bertambah lamanya pemberian arus listrik pada tanah. Menurut Atmaja, dkk. (213) pada saat kadar air tanah berkurang maka air lapisan ganda yang mengelilingi partikel lempung semakin menipis, sehingga membuat jarak antar partikel lempung semakin mendekat. Hal ini yang membuat air yang berada pada rongga pori tanah berkurang. Fenomena elektroosmosis dan elektroforesis yang dapat menarik partikel bermuatan kation (positif) dan anion (negatif) menuju elektroda juga mempengaruhi kadar air sehingga jumlah air berkurang.

17 Kedalaman, h (cm) Kedalaman, h (cm) Kadar air, w (%) , 7, 12, Gambar 4.16 Kurva kadar air rata-rata pada setiap letak pengambilan sampel Derajat kejenuhan adalah nilai yang menyatakan tingkat kejenuhan suatu tanah. Tingkat permeabilitas tanah dapat dilihat berdasarkan derajat kejenuhannya, semakin jenuh tanah maka koefisien permeabilitas tanah akan semakin tinggi. Pengujian derajat kejenuhan didapat dari pengujian kadar air, lalu dihitung kejenuhannya. Hasil pengujian diperoleh bahwa semakin besar kadar air, maka derajat kejenuhan akan semakin tinggi (lihat Gambar 4.17). Derajat Kejenuhan,4,4,,,6,6,7 2, 7, 12, Gambar 4.17 Grafik hubungan derajat kejenuhan rata - rata dan derajat kejenuhan pada setiap letak pengambilan sampel

18 1 Pengujian derajat kejenuhan diperoleh nilai maksimum derajat kejenuhan adalah,6 pada benda uji D dengan letak pengambilan sampel pada permukaan (cm), sedangkan nilai minimun adalah,49 pada benda uji A dan C dengan letak pengambilan sampel pada bagian dasar ( cm). Tabel 4.18 Tabel derajat kejenuhan rata rata pada setiap letak pengambilan sampel Derajat Kejenuhan, S Letak Kedalaman Sampel Permukaan,61,8,8,6 Tengah 7,,3,3,1,3 Dasar,49,1,49, 3. Pengaruh Metode Elektrokinetik terhadap Distribusi Ukuran Tanah Hasil tanah lempung ekspansif setelah penelitian metode elektrokinetik di daerah sekitar katoda (-) mengalami pengerasan dan penggumpalan dibandingkan di daerah lain (lihat Gambar 4.18 dan Gambar 4.19). Hal ini disebabkan terjadi proses flokulasi dan aglomerasi. Menurut Muntohar (214) flokulasi adalah proses perubahan struktur partikel lempung dari struktur paralel datar menjadi struktur yang orientasi partikelnya secara acak sedangkan aglomerasi merupakan pembesaran ukuran partikel yang terjadi dari flokulasi partikel - partikel lempung yang membentuk ikatan antar ujung dan permukaan partikel. Menurut Malekzadeh, dkk. (216) terjadi proses elektrolisis yang kemudian akan menyebabkan proses reaksi dan oksidasi. Reaksi ini menyebabkan lingkungan asam dekat anoda dan lingkungan dasar atau alkali dekat katoda. Menurut Liaki, dkk. (2) lingkungan yang basa pada sekitar katoda menyebabkan migrasi ion yang lebih banyak dibandingkan pada daerah asam. Tjandra dan Wulandari (27), melakukan penelitian pada partikel tanah setelah elektrokinetik dengan SEM, hasil yang didapat bahwa terjadi perbesaran pembesaran partikel di daerah sekitar katoda.

19 2 Gambar 4.18 Penggumpalan tanah yang terjadi di sekitar katoda Gambar 4.19 Penggumpalan tanah pasca pengujian elektrokinetik Pengujian analisis distribusi ukuran partikel tanah dilakukan untuk mengetahui perubahan karakteristik tanah pasca pengujian. Hasil pengujian menunjukan terjadinya penurunan persentasi ukuran partikel tanah khususnya untuk partikel halus, sedangkan untuk partikel kasar cenderung tetap. Berdasarkan Gambar 4.2 penurunan persentase yang terjadi adalah sebanyak 1,34% untuk benda uji A (1 hari pemberian arus kondisi tanpa rendaman) dan 6,36% untuk benda uji C (3 hari pemberian arus kondisi tanpa rendaman). Dari hasil pengujian diketahui semakin lama pemberian arus juga berdampak

20 Jumlah Persen Lolos Saringan ( % ) 3 terhadap besarnya penurunan persentase ukuran halus pada tanah (lihat Gambar 4.2) ,1,1 Ukuran Butir Tanah ( mm ) Tanah Asli Katoda (1 hari) Katoda (3 hari),1 Gambar 4.2 Grafik distribusi ukuran partikel tanah sebelum dan setelah stabilisasi elektrokinetik