PENGARUH FILTRASI AIR PADA TANAH GAMBUT YANG DISTABILISASI DENGAN CAMPURAN KAPUR+ABU SEKAM PADI

Transkripsi

1 PENGARUH FILTRASI AIR PADA TANAH GAMBUT YANG DISTABILISASI DENGAN CAMPURAN KAPUR+ABU SEKAM PADI Yulianto, F.E. 1, Ma Ruf, A.M 2 dan Mochtar, N.E. 3 1 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Madura, Jl. Raya Panglegur, Km. 3,5 Pamekasan femi_281208@yahoo.com 2 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lambung Mangkurat, Jl. A. Yani Banjar Baru Muhammad.afief@yahoo.com 3 Guru Besar Teki Sipil,FTSP-Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus Sukolio Surabaya noor_endah@ce.its.ac.id ABSTRAK Metode stabilisasi tanah gambut berserat merupakan salah satu metode yang terus dikembangkan untuk memperbaiki sifat fisik maupun sifat teknisnya. Bahan stabilisasi yang lebih ramah lingkungan berupa campuran kapur CaCO3 dengan abu sekam padi merupakan salah satu admixture yang dapat memperbaiki sifat fisik dan teknis tanah gambut beserat dalam mendukung beban yang bekerja diatasnya. Hanya saja, stabilisasi yang dilakukan masih belum memperhatikan pengaruh filtrasi air dari lingkungan sekitarnya terhadap perubahan perilaku tanah gambut yang distabilisasi; dengan demikian percobaan yang dilakukan di laboratorium kurang menyerupai kondisi nyata dilapangan. Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh filtrasi air terhadap tanah gambut yang distabilisasi dengan memodelkan kondisi lapangan di laboratorium yaitu dengan cara meletakkan tanah gambut yang distabilisasi diantara tanah gambut kondisi intial yang kadar airnya dijaga konstan. Prosentase admixture yang digunakan adalah 5%, 10%, 15% dan 20% dari t gambut initial. Perubahan sifat fisik gambut stabilisasi diuji pada usia stabilisasi 10 hari, 20 hari dan 30 hari. Hasil pengujian di laboratorium menunjukkan bahwa nilai t, Gs dan ph gambut yang distabilisasi meningkat, sedangkan wc, e, dan Oc menurun. Dari hasil uji laboratorium dapat disimpulkan bahwa gambut yang distabilisasi dengan 15% adxmiture memberikan hasil yang optimum. Kata kunci: stabilisasi, kapur, abu sekam padi, gambut berserat, filtrasi air 1. PENDAHULUAN Tanah gambut berserat dikelompokkan kedalam tanah organik karena kandungan organiknya lebih besar dari 75% (ASTM, 1992). Sifat khas dari tanah gambu tberserat adalah kemampuannya dalam mendukung beban yang bekerja diatasnya sangat rendah, sekitar 5-7 kpa (Jelisic, 2001) serta mempunyai kemampumampatan yang besar dan tidak merata. Secara visual tanah gambut berserat mempunyai warna kecoklat coklatan sampai berwarna hitam bergantung pada derajat dekomposisinya. Berbagai Metode perbaikan tanah telah banyak diterapkan untuk memperbaiki sifat fisik maupun sifat teknis tanah gambut. Metode pengelupasan (Replacement Method) tanah gambut diterapkan pada gambut sangat dangkal (0-1 meter) dan menggantinya dengan tanah yang lebih baik. Penggunaan galar kayu (Corduroy) dan cerucuk kayu (Mini Wood Pile) dilakukan pada tanah gambut dengan kedalaman meter serta metode pemberian beban awal (preloading) yang dikombinasikan dengan surcharge telah banyak diterapkan. Namun, metode tersebut ternyata memberikan dampak lingkungan yang cukup besar serta membutuhkan biaya yang cukup mahal. Sehingga metode stabilisasi terus dikembangkan untuk meingkatkan parameter fisik dan teknis tanah gambut berserat yang lebih ramah lingkungan dengan biaya yang lebih murah. Yulianto, F.E dan Mochtar, N.E (2010) telah mengembangkan metode stabilisasi tanah gambut berserat dengan menggunakan material stabilisasi yang berasal dari sisa produksi PT. Petrokimia Gresik berupa kapur CaCO 3 yang dicampur dengan abu sekam padi yang merupakan produk samping pembuatan batubata. Hasil uji laboratorium menunjukkan bahwa penggunaan 10% admixture yang terdiri atas 70% abu sekam padi + 30% kapur merupakan campuran yang optimal dalam meningkatkan sifat fisik tanah gambut berserat yang distabilisasi, dimana daya G - 96

2 dukungnya meningkat 25% dari kondisi awal serta penurunan yang terjadi berkurang 28% dari pemampatan gambut kondisi initial. Akan tetapi kondisi nyata dilapangan menunjukkan adanya pengaruh filtrasi air dari lingkungan sekitarnya terhadap gambut yang distabilisasi karena area yang distabilisasi hanya dalam luasan tertentu sedangkan gambut disekitarnya tetap dalam kondisi semula. Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh filtrasi air terhadap sifat fisik tanah gambut yang distabilisasi serta prosentase admikture yang optimal yang harus ditambahkan pada tanah gambut erserat. 2. TANAH GAMBUT INITIAL Sampel tanah gambut tidak terganggu (Undisturbed Sample) diperoleh dari Desa Bereng Bengkel Palangkaraya Kalimantan Tengah. Sedangkan pengujian sifat fisik tanah gambut berserat dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Dan Batuan ITS Surabaya berdasarkan Peat Testing Manual ASTM Hasil pengujian sifat fisik tanah gambut initial ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. Sifat Fisik Gambu Initial Soil Parameter Unit Tanah Gambut Yang Diteliti Hasil Peneliti Lainnya Berat Jenis (Gs) Angka Pori (e) Berat Volume Tanah ( t) t/m Keasaman (ph) Kadar Air (Wc) % Kadar Organik (Oc) % Kadar Abu (Ac) % Kadar Serat (Fc) % Hasil pengujian laboratorium menunjukkan bahwa parameter fisik tanah gambut berserat Palangkaraya masih dalam rentang pengujian peneliti lainnya (Hanrahan, 1954; MacFarlane and Radforth, 1965; MacFarlane, 1959; Mochtar, NE. Et all, 1998; 1999; 2001; 2002; dan Pasmar, 2000) dan berdasarkan ASTM D gambut berserat Palangkaraya di klasifikasikan sebagai Tanah Gambut Beserat Moderate, Hemik, Low Ash dengan keasaman yang tinggi. 3. MATERIAL STABILISASI Material stabilisasi yang digunakan merupakan campuran kapur CaCO 3 dan abu sekam padi. Hasil uji kimia (Tabel 2 dan 3) menunjukkan bahwa komposisi kimia terbesar dari kapur adalah CaCO3 sebesar 80.74% sedangkan abu sekam padi 75,88% merupakan senyawa SiO 2. Tabel 2. Komposisi Kimia Kapur CaCO 3. Parameter Hasil (%) Ca CaCO CaSO (NH 4) 2SO (NH 4) 2SO 3 0 Tabel 3. Komposisi Kimia Abu Terbang Parameter Hasil (%) SiO CaO Fe 2O SO G - 97

3 Dari hasil uji laboratorium diharapkan terjadi pembentukan gel CaSiO 3 (Calsium Silicat) yang dapat mengisi ruang pori gambut dan membungkus serat gambut sehingga sifat fisik tanah gambut berserat yang distabilisasi lebih baik dari kondisi awal. 4. METODE PENELITIAN Penelitian yang dilakukan merupakan penelitian skala laboratorium dengan memodelkan kondisi riil di lapangan. Model fisik dilaboratorium menggunakan skala 1 : 100 dan menggunakan kotak dari bahan kedap air dengan gambut yang distabilisasi di letakkan diantara gambut initial sehingga ada pengaruh filtrasi air dari sekitar tanah gambut yang distabilisasi seperti ditunjukkan oleh Gambar 1. Gambar 1. Tampak atas model fisik di laboratorium untuk stabilisasi tanah gambut berserat Tebal lapisan tanah gambut yang distabilisasi adalah keseluruhan lapisan setebal 30 cm, sedangkan pemisah antara tanah gambut yang distabilisasi dengan tanah gambut initial digunakan kawat kasa. Kadar air pada gambut initial dikondisikan untuk selalu stabil pada nilai ± 511% sesuai kondisi lapangan. Admixture yang ditambahkan pada tanah gambut berserat merupakan campuran kapur dengan abu sekam padi hasil dari penelitian sebelumnya (Yulianto, F.E dan Mochtar, N.E, 2010) dengan prosentase admixture yang dicampurkan adalah 5%, 10%, 15% dan 20% dari nilai t gambut inial. Pengujian sifat fisik tanah gambut yang distabilisasi dilakukan dibagian tengah dan tepi tanah gambut yang distabilisasi berdasarkan Peat Testing Manual ASTM-1984 pada usia peram 10 hari, 20 hari dan 30 hari. 5. SIFAT FISIK TANAH GAMBUT YANG DISTABILISASI Gambar 2 menunjukkan nilai kadar air (Wc) gambut yang distabilisasi pada bagian tengah dan bagian tepi. Nilai Wc gambut yang distabilisasi menurun drastis sekitar 300% pada usia peram 10 hari untuk semua prosentase admixture yang ditambahkan, hal ini disebabkan oleh pembentukan gel CaSiO 3 yang menyebabkan air pada pori gambut cepat berkurang. Penambahan prosentase admixture yang diberikan menyebabkan nilai Wc juga semakin menurun namun cenderung konstan pada penambahan admixture diatas 15%. Nilai Wc juga mengalami perubahan cukup besar ketika usia peram kurang dari 20 hari namun ketika usia peram diatas 20 hari perubahan nilai Wc sangat kecil, hal ini mungkinkan reaksi sementasi sudah mulai konstan. Gambar 2. Hubungan nilai kadar air dengan prosentase admixture dan usia peram; a) bagian tengah, b) bagian tepi. G - 98

4 Filtrasi air mempunyai pengaruh terhadap perubahan Wc di bagian tengah dan bagian tepi titik pengujian. Gambar 2 menunjukkan nilai Wc bagian tengah sedikit lebih rendah dibandingkan bagian tepi, hal ini disebabkan air dari lingkungan sekitar cukup mudah masuk dalam pori gambut dibandingkan bagian tengah. Penambahan admixture menyebabkan nilai berat volume tanah gambut yang distabilisasi ( ts) lebih tinggi dibandingkan kondisi awalnya (Gambar 3), hal ini disebabkan semakin banyak bahan stabilisasi yang bereaksi, maka gel yang mengisi pori dan melapisi serat gambut lebih banyak sehingga ts meningkat. Lama usia peram juga mempengaruhi nilai ts. Peningkatan ts disebabkan semakin lama usia peram dan semakin banyak prosentase admixture yang ditambahkan maka kebutuhan air semakin meningkat untuk proses sementasi, hal ini sesuai dengan perilaku kadar air gambut yang distabilisasi. Gambar 3. Hubungan berat volume tanah dengan prosentase admixture dan usia peram; a) bagian tengah, b) bagian tepi. Gambar 3 juga menunjukkan bahwa nilai ts pada bagian tepi sedikit lebih tinggi dibandingan nilai ts bagian tengah. Perilaku ini disebabkan pori pada bagian tepi lebih mudah dipengaruhi oeh air dari sekitarnya sehingga ketika air dalam pori gambut digunakan untuk proses sementasi maka air dalam pori juga secara cukup cepat terisi kembali meskipun dalam jumlah yang lebih sedikit karena ruang pori lebih kecil dibandingkan kondisi awal. Sedangkan pada bagian tengah filtrasi air lebih lama dan lebih sulit dibandingkan bagian tepi untuk mengisi ruang pori yang kosong. Nilai specific gravity (GS) tanah gambut yang distabilisasi meningkat cukup besar setelah tanah gambut berserat ditambahkan admixture (Gambar 4). Nilai Gs bahkan lebih dari 2 yang mengindikasikan tanah gambut telah terkotaminasi oleh mineral, hal ini sesuai dengan pernyataan Macfarlane (1959). Gambar 4. Hubungan specific gravity dengan prosentase admixture dan usia peram; a) bagian tengah, b) bagian tepi. Secara umum nilai Gs meningkat dengan bertambahnya prosentase admixture yang dicampurkan, hal ini berarti semakin banyak prosentase admixture yang ditambahkan maka semakin banyak pula gel yang mengisi ruang pori dan membungkus serat tanah gambut. Namun, penambahan admixture diatas 15% tidak mampu meningkatkan nilai Gs secara signifikan, hal ini dimungkinkan oleh reaksi kimia pada prosentase admixture di atas 15% tidak dapat bereaksi dengan baik akibat kebutuhan air yang tidak mencukupi untuk bereaksi membentuk gel CaSiO 3. Perilaku ini dibuktikan dengan nilai Wc yang cenderung konstan setelah penambahan admixture di atas 15%. G - 99

5 Usia peram juga berpengaruh cukup besar terhadap nilai GS. Pada usia peram di bawah 10 hari peruahan nilai Gs masih cukup kecil, namun ketika usia peram di atas 30 hari nilai Gs meningkat cukup besar, yang menunjukkan pembentukan gel pada usia 30 hari lebih stabil meskipun ada filtrasi air dari lingkungan sekitarnya. Gambar 5 menunjukkan perubahan angka pori (e) pada tanah gambut yang distabilisasi. Nilai e pada tanah gambut yang distabilisasi menurun cukup besar pada bagian tepi maupun bagian tengah akibat penambahan admixture yang mampu mengisi ruang pori tanah gambut. Namun, penambahan prosentase admixture diatas 15% tidak memberikan perubahan nilai e yang besar bahkan cenderung kostan, hal ini disebabkan penambahan admixture di atas 15% tidak lagi efektif menutupi ruang pori gambut karena gel yang terbentuk dimungkinkan hanya menggumpal dibagian luar pori saja. Gambar 5. Hubungan angka pori dengan prosentase admixture dan usia peram; a) bagian tengah, b) bagian tepi. Perubahan nilai e terbesar terjadi ketika usia peram telah mencapai 20 hari dan perubahan mulai konstan setelah usia peram mencapai 30 hari. Pada saat usia peram dibawah 20 hari gel yang terbentuk terus mengembang dan menutupi ruang pori yang kosong sehingga pori gambut yang distabilisasi terus mengecil sampai usia peram mencapai 20 hari. Ketika usia peram telah 30 hari tidak terjadi perubahan pori yang besar disebabkan pertumbuhan gel CaSiO 3 dimungkinkan sudah mulai konstan. Perubahan nilai e juga terjadi pada bagian tepi dan bagian tengah gambut yang distabilisasi tetapi nilai e pada dua bagian tersebut tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan, hal ini dikarenakan lebar area stabilisasi masih memungkinkan dipengaruhi oleh filtrasi air dari sekitarnya. Kandungan mineral pada tanah gambut yang distabilisasi akibat penambahan admixture, tidak hanya menyebabkan nilai Gs meningkat, namun juga menyebabkan kadar organiknya (Oc) menurun drastis (Gambar 6). Semakin banyak admixture yang ditambahkan, nilai Oc semakin menurun akibat semakin banyak pula mineral yang terkandung pada gambut yang distabilisasi, meskipun pada penambahan admixture di atas 15% tidak memberikan perubahan nilai Oc yang besar. Hal ini dimungkinkan reaksi pembentukan gel pada admixture diatas 15% tidak berjalan dengan baik akibat suplai air untuk bereaksi sangat kurang karena pori yang terus mengecil. Gambar 6. Hubungan kadar organik dengan prosentase admixture dan usia peram; a) bagian tengah, b) bagian tepi. Penambahan usia peram menyebabkan nilai Oc terus menurun yang berarti pembentukan gel terus berlangsung sehingga kandungan mineral juga meningkat. Pengaruh filtrasi air dari lingkungan sekitar juga menyebabkan nilai G - 100

6 Oc pada bagian tepi sedikit lebih rendah dibandingkan bagian tengah, hal ini disebabkan filtrasi air yang begitu mudah mempengaruhi bagian tepi menyebabkan pembentukan gel kurang stabil. Perubahan nilai keasamann (ph) tanah gambut yang distabilisasi ditunjukkan oleh Gambar 7. Penambahan admixture yang bersifat basa menyebabkan nilai ph gambut yang distabilisasi mendekati ph netral (ph 7). Semakin banyak prosentase admixture yang diberikan nilai ph semakin meningkat meskipun pada penambahan admixture di atas 15% perubahan nilai ph tidak terlalu besar. Pengaruh usia peram pada nilai ph menunjukkan hal yang sama, yaitu semakin lama usia peram ph semakin meningkat dan peningkatan terbesar terjadi pada usia peram dibawah 20 hari, hal ini semakin menguatkan pernyataan sebelumnya bahwa reaksi pembentukan gel terjadi cepat pada usia peram tidak lebih dari 20 hari. Gambar 7. Hubungan nilai ph dengan prosentase admixture dan usia peram; bagian tengah, b) bagian tepi. Nilai ph bagian tepi tanah gambut yang distabilisasi menunjukkan nilai sedikit lebih besar daripada bagian tengah. Perilaku ini seharusnya tidak terjadi karena pada bagian tepi filtrasi air sangat mudah mempengaruhi parameter tanah gambut yang distabilisasi, hal ini mungkin disebabkan oleh proses pencampuran yang kurang merata. Berdasarkan penjelasan diatas diketahui bahwa filtrasi air dari lingkungan sekitarnya sangat berpengaruh terhadap prosentase admixture yang harus dicampurkan pada tanah gambut berserat Palangkaraya untu mendapatkan nilai sifat fisik yang lebih baik. 6. KESIMPULAN Dari data dan penjelasan yang diberikan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Gambut yang diteliti merupakan Tanah Gambut Beserat Moderate, Hemik, Low Ash dengan keasaman yang tinggi. 2. Filtrasi air sangat mempengaruhi perilaku tanah gambut beserat yang distabilisasi pada bagian tepi maupun bagian tengah lokasi pengujian. 3. Prosentase 15% admixture memberikan perubahan sifat fisik yang paling optimal pada tanah gambut berserat yang distabilisasi. 4. Proses pembetukan gel pada tanah gambut berserat yang distabilisasi terjadi cepat pada usia peram tidak lebih dari 20 hari dan cenderung konstan setelah usia peram lebih dari 2 hari. DAFTAR PUSTAKA ASTM Annual Book, (1992). Standard Classification of Peat Samples by Laboratory Testing (D ), ASTM, Section 4, Volume Soil and Rock, Philadelphia. Hanrahan, E.T., (1954). An Investigation of Some Physical Properties of Peat. Geotechnique, Vol. 4, No 3. Jelisic, N., Leppänen, M., (2001). Mass Stabilization of Peat in Road and Railway construction Swedish Road Administration, SCC-Viatek Finlandia. MacFarlane, I.C, (1959). Muskeg Engineering Handbook, National Research Council of Canada, University of Toronto Press, Toronto, Canada. G - 101

7 MacFarlane, I.C. dan Radforth, (1965). N.W, A Study of Physical Behavior of Peat Derivatives Under Compression. Proceeding of The Tenth Mskeg, Research Council of Canada, Technical Memorandun No 85. Mochtar, N. E. Dan Mochtar, Indrasurya B, (2001). Studi tentang Sifat Phisik dan Sifat Teknis Tanah Gambut Banjarmasin dan Palangkaraya Serta Alternatif Cara Penanganannya untuk Konstruksi Jalan, Dipublikasi sebagai hasil penelitian BBI dengan dana dari DIKTI Jakarta. Mochtar, N.E, et al., (1998) Koefisien Tekanan Tanah ke Samping At Rest (Ko) Tanah Gambut Berserat serta Pengaruh Overcosolidation Ratio (OCR) Terhadap harga Ko, Jurnal Teknik Sipi,l ITB, Vol. 5 No. 4. Mochtar, N.E, et al., (1999). Aplikasi Model Gibson & Lo untuk Tanah Gambut Berserat di Indonesia, Jurnal Teknik Sipil, ITB, Vol. 6 No. 1. Mochtar, N. E., (2002)., Tinjauan Teknis Tanah Gambut Dan Prospek Pengembangan Lahan Gambut yang Berkelanjutan., Pidato Pengukuhan Guru Besar ITS Surabaya. Pasmari. Dasyri., (2000). Penyempurnaan Faktor Koreksi dari Parameter Pemanfaatan pada Model Gibson & Lo (1961), dan Stinnette (1998) untuk Memprakirakan Pemampatan Tanah Gambut Berserat di Lampung, Thesis S-2 Program Studi Geoteknik, Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS. Pasmari. Dasyri., (2000), Penyempurnaan Faktor Koreksi dari Parameter Pemanfaatan pada Model Gibson & Lo (1961), dan Stinnette (1998) untuk Memprakirakan Pemampatan Tanah Gambut Berserat di Lampung, Thesis S-2 Program Studi Geoteknik, Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS. Yulianto, F.E. and Mochtar, N.E. (2010), Mixing of Rice Husk Ash (RHA) and Lime For Peat Stabilization, Proceedings of the First Makassar International Conference on Civil Engineering (MICCE2010), March G - 102