Vol.16 No.1. Februari 2014 Jurnal Momentum ISSN : X

Transkripsi

1 PENGARUH ABU BATUBARA DAN KAPUR TERHADAP KEMBANG SUSUT TANAH LEMPUNG PADA KONDISI BASAH OPTIMUM Oleh : Herman *), Syahroni **) *) Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan **) Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Padang Abstrak : Stabilisasi adalah suatu tindakan yang diambil untuk mengatasi efek-efek negarif yang ditimbulkan oleh tanah bermasalah, apalagi tanah ini berfungsi sebagai tanah dasar. Bagi konstruksi jalan raya tanah dasar (subgrade) mempunyai peranan penting dalam menentukan umur rencana, terutama perkerasan fleksibel, jika tanah dasarnya bermasalah, akan timbul kerusakan pada permukaan jalan antara lain retak-retak, bergelombang, terjadi rekahan sampai kepada penurunan badan jalan. Ciri-ciri tanah bermasalah dilapangan dapat dilihat diantaranya berbutir halus, jika dalam kondisi basah terasa licin, lunak dan mengembang, dan jika dalam kondisi kering, keras, menyusut dan retak-retak, perbedaan sifat tanah inilah yang mendatangkan kerusakan bagi struktur yang ada diatasnya. Agar perbedaan sifat tanah ini tidak terjadi perlu adanya stabilisasi, bertolak dari kasus ini diadakanlah penelitian dilaboratorium, sebagai stabilizer digunakan kapur dan abu batubara, tanah sebagai bahan penelitian diambil dari desa Sawal Liat, kapur dari Padang Panjang, dan abu batubara dari Sawah Lunto, persentase campuran adalah kapur (0%, 5%), sedangkan abu batubara (0%, 12%, 16%, 20%) dari berat kering tanah asli, dengan masa perawatan 3 hari,pada kondisi basah optimum. Hasil penelitian menunjukan bahwa tanah yang digunakan dalam penelitian ini termasuk dalam kelompok CH (USCS) atau kelopok A-7-5(68)(AASHTO). Semakin meningkat persentase kapur dan abu batubara pada campuran tanah dapat meningkatkan nilai batas plastis (PL), batas susut (SL), persen butiran tertahan saringan no. 200, berat volume kering (γ d ) tanah, dan menurunkan nilai batas cair (LL), indeks plastisitas (PI), persen butiran lolos saringan no Sedangkan nilai pengembangan dan tekanan pengembangan, kedua nilai ini menurun saat persentase kapur 5% dan abu batubara 0% didalam campuran tanah, peningkatan persentase abu batubara selanjutnya nilai-nilai ini cenderung meningkat. Kata-kata kunci : stabilisasi, negative, subgrade, fleksibel 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tanah dasar merupakan factor penting dalam mendukung pelaksanaan pekerjaan konstruksi sipil seperti jalan, gedung dan sebagainya, tanah tempat berdirinya konstruksi, mempunyai peranan penting dalam menentukan tebal perkerasan jalan (flexible road pavement). Oleh sebab itu kestabilan tanah dasar ini sangat mutlak diperlukan, agar umur rencana konstrusi dapat dicapai, tanah dasar yang tidak stabil perlu distabilisasi sebelum pekerjaan konstrusi dilaksanakan, ciri-ciri tanah yang tidak stabil adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap perubahan kadar air. Stabilisasi tanah adalah usaha untuk memperbaiki tanah yang bermasalah, dapat dilakukan dengan cara mekanis, fisis dan kimiawi. Pada penelitian ini dilakukan stabilisasi secara kimiawi terhadap tanah lempung dengan 97 1 menggunakan bahan kapur dan abu batubara, untuk mengetahui sejauh mana pengaruh kapur dan abu batubara terhadap kembang susut tanah lempung. 1.2 Tinjauan Pustaka Penambahan kapur, abu batubara dan semen portland terutama pada tanah lempung yang mengalami perubahan volume yang besar, dapat menurunkan indeks plastisitas (PI), pengembangan dan penyusutan yang cukup berarti (Bowles, 1984). Kapur dapat menurunkan nilai batas cair, indeks plastisitas, kandungan fraksi lempung dan tekanan pengembangan ( Fathani, Adi, 1999). Penggunaan abu batubara PLTU Sijantang dapat menurunkan nilai batas cair, indeks plastisitas, indeks pemampatan, kadar air optimum dan meningkatkan nilai batas susut, persen pengembangan, Koefisien permeabilitas, kepadatan, dan sudut gesek dalam tanah lempung (Herman, 2005). Usmayanti,

2 Mulyani, Yohanas (2007), kapur dan abu batubara dapat menurunkan nilai batas cair, indeks plastisitas, dan meningkatkan nilai batas plastis, batas susut, berat volume kering maksimum, sedangkan nilai pengembangan dan tekanan pengembangan cenderung meningkat. 1.3 Landasan Teori. Kondisi basah optimum yang dimaksud dalam penelitian ini adalah pengambilan kadar air melebihi kadar air optimumnya tetapi masih memenuhi persyaratan yang telah ditentukan oleh spesifikasi teknis lapangan. Secara teori ada kadar air sisi kering optimum, dekat optimum dan sisi basah optimum, kering optimum didefinisikan sebagai kadar air yang kurang dari kadar air optimumnya, basah optimum adalah kadar air yang lebih dari kadar air optimumnya, dekat optimum adalah kadar air yang mendekati kadar air optimumnya (Gambar 1) Gambar 1. Sisi kering dan sisi basah optimum pada pemadatan tanah. Penelitian menunjukan jika tanah lempung dipadatkan pada sisi kering optimum, susunan tanah tidak tergantung pada macam pemadatannya (Seed dkk dalam Hardiyatmo, 2002), sedangkan jika pemadatan dilakukan saat basah optimum akan mempengaruhi susunan, tegangan geser serta sifat kemampatan tanah. Pada gambar terlihat usaha pemadatan tinggi dan usaha pemadatan rendah yang dibatasi oleh garis batas sisi kering optimum dan garis sisi basah uptimum, susunan tanah pada C lebih teratur dari pada A. Jika usaha pemadatan ditambah, susunan tanah pada E lebih teratur dari pada A (pada sisi kering optimum) dan susunan tanah pada D lebih teratur dari pada C (pada sisi basah optimum). Di lapangan kondisi ini cocok jika dalam pelaksanaan pekerjaan penghamparan material, cuaca sangat panas, sehingga kekuatiran akan tidak tercapainya kadar air optimum saat pekerjaan pemadatan dapat diatasi. 2. METODOLOGI Lokasi penelitian di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Padang. Bahan penelitian berupa tanah lempung diambil didesa Sawah Liat Padang, abu batubara dari PLTU Sijantang Sawah Lunto dan kapur dari Padang Panjang, sedangkan peralatan yang digunakan adalah : satu set saringan standar ASTM D dan hidrometer D satu set alat specific gravity ASTM D alat uji batas konsistensi ASTM D423-66, D dan D alat pemadat standar ASTM D satu set alat oedometer ASTM D oven, timbangan dengan ketelitian 0,01, stop watch, termometer, gelas ukur 1000 cc, desicator, cawan, picnometer. Tahap-tahap penelitian dimulai dari pengambilan dan pengeringan sampel tanah, persiapan kapur, abu batubara dan alat, Uji pendahuluan terdiri dari uji sifat fisis dan sifat mekanis tanah asli, dilanjutkan dengan penelitian pokok yang terdiri dari uji sifat fisis dan sifat mekanis tanah yang telah dicampur dengan kapur dan abu batubara. Persentase kapur dalam campuran tanah adalah (0%, 5%), sedangkan persentase abubatubara adalah (0%, 12%, 16%, 20%) dari berat kering sampel tanah asli. Untuk lebih jelasnya tahapan penelitian ini dapat dilihat dari Bagan ali penelitian (Gambar 2). 98

3 kapur dan abu batubara. (Tabel-3, Tabel-4, Tabel-5, Tabel-6, Tabel-7 dan Tabel-8) Tabel-3. Hasil uji specific gravity Variasi campuran Lempung + 5%Kpr + 0% Abu Specivic Gravity (G s ) 2,41 2,35 2,32 2,27 Tabel-4. Hasail uji batas cair dan batas plastis Batas Variasi campuran Cair 80,31 76,06 72,81 71,97 Batas Plastis 40,63 41,62 42,92 43,60 Gambar 2. Bagan alir penelitian 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Penelitian pendahuluan Penelitian pendahuluan terdiri dari uji sifat fisis (Tabel-1) dan sifat mekanis (Tabel-2) tanah asli Tabel-1. Hasil uji fisis tanah lempung Data pengamatan Hasil Kadar air lapangan 42,30 % Kadar air kering udara 8,41% Specific gravity 2,48 Batas cair (LL) 88,41 % Batas plastis (PL) 31,50 % Batas susut (SL) 2,64 % Plastisitas indeks (PI) 56,91 % Butir lolos saringan no ,87 % Butir tertahan saringan no 200 1,13% Tabel-2 Hasil uji mekanis tanah lempung Data pengamatan Hasil Berat volume kering maks 1,26 gr/cm 3 Kadar air optimum 17,50% Tekanan pengembangan 220 kpa Pengembangan 0,87% Penelitian pokok. Penelitian pokok terdiri dari uji sifat fisis dan sifat mekanis tanah yang telah diberi campuran 99 Tabel-5. Hasil uji batas susut dan indeks plastis Batas Variasi campuran Susut 30,88 40,83 41,66 41,90 Indeks Plastis 30,76 30,60 28,52 28,37 Tabel-6. Hasil uji saringan dan hidrometri masa perawatan 3 hari Tertahan sar.no. Variasi campuran 200 4,57 6,06 6,16 Lempung + 5% Kpr +20% Abu 6,46 Tabel-7. Hasail uji pemadatan Variasi campuran w opt 18,50 16,50 15,50 γ d maks (gr/cm 3 ) 1,32 1,34 1,36

4 12,50 1,37 Tabel-8 Hasil uji pengembangan kondisi basah optimum masa perawatan 3 hari Variasi campuran Tekanan Pengembangan (kpa) Pengemba ngan Lempung + 5% Kpr +16% Abu ,07 0,24 0,64 0, Pembahasan Berdasarkan uji fisis tanah asli (Tabel-1), indeks plastisitas (PI) tanah 56,91% > 35%, lolos saringan no. 200 sebesar 98,87% > 50%, maka tanah jenis lempung ekspansif, nilai LL = 88,41%, jika nilai LL dan PI diplot pada kurva USCS, maka tanah termasuk CH, atau lempung anorganik dengan plastisitas tinggi (USCS). Lolos saringan no. 200 sebesar 98,87% > 35%, LL = 88,41%, PI = 56,91% diperoleh indeks kelompok (GI) = 68. Berdasarkan nilai LL dan PI tanah masuk kelompok A-7, jika dilihat nilai PL = 31,50% > 30%, maka tanah masuk kelompok A-7-5 (68) (AASHTO), yaitu tanah berlempung, yang tidak baik digunakan sebagai tanah dasar (subgrade) jalan raya. a. Specific gravity (Gs) Beradasarkan (Tabel-3 ) dan (Gambar-3), nilai Gs cenderung menurun seiring meningkatnya persentase abu batubara pada tanah, saat lempung masih asli nilai Gs = 2,48, nilai paling rendah adalah pencampuran tanah + 5% kapur + 20% abu yaitu 2,27, terjadi penurunan sebesar 0,21, atau 8,47% dari nilai Gs tanah asli. 100 Gambar-3. Pengaruh campuran 5% kapur dan specific gravity tanah b. Batas-batas konsistensi Hasil uji batas konsistensi adalah nilai batas cair (LL), nilai batas plastis (PL), nilai batas susut (SL) dan nilai indeks plastisitas (PI). Gambar-4. Pengaruh campuran 5% kapur dan batas-batas konsistensi tanah Dari (Tabel-4), (Tabel-5) dan (Gambar-4), nilai batas cair (LL) dan indeks plastisitas (PI) menurun, sedangkan nilai batas plastis (PL) dan batas susut (SL) cenderung meningkat seiring bertambahnya persentase abu batubara pada tanah. Nilai LL tanah dengan campuran 5% kapur + 20% abu batubara 71,97%, terjadi penurunan sebesar 16,44% atau 18,60% dari nilai LL tanah asli. Nilai PI tanah dengan campuran 5% kapur + 20% abu batubara 28,37%, terjadi penurunan sebesar 28,54% atau 50,15% dari nilai PI tanah asli. Sedangkan nilai PL tanah pada 5% kapur + 20% abu batubara 43,60%, terjadi peningkatan sebesar 12,10% atau 38,41% dari nilai PL tanah asli, nilai batas susut (SL) meningkat sebesar 39,26% atau 1487,12% dari nilai batas susut (SL) tanah asli, ini terjadi pada pencampuran tanah + 5% kapur + 20% abu batubara. c. Uji saringan Hasil uji saringan menunjukan semakin meningkat persentase abu batubara pada campuran tanah + 5% kapur + % abu batubara, butiran-butiran tertahan saringan no.200 semakin meningkat (Gambar-5), pada campuran tanah + 5% kapur + 20% abu batubara, butiran tertanah saringan no.200 sebesar 6,46%, terjadi

5 peningkatan sebesar 3,33%, atau 294,69% dari butiran tertahan saringan no. 200 tanah asli. Gambar-7. Pengaruh campuran 5% kapur + w opt tanah Gambar-5. Pengaruh campuran 5% kapur dan % abu batubara terhadap butiran tertahan saringan no. 200 d. Pemadatan Berdasarkan hasil uji pemadatan (Tabel-7 ), nilai γ d maks meningkat, sedangkan nilai w opt menurun seiring dengan bertambahnya persetase abu batubara pada tanah (Gambar-6) dan (Gambar-7 ). Dibandingan dengan tanah asli nilai γ d 1,26 gr/cm 3 dan w opt 17,5%, tanah yang dicampur dengan 5% kapur + 20% abu batu bara mempunyai γ d 1,37 gr/cm 3, terjadi peningkatan sebesar 0,11% atau 8,73% dari nilai γ d tanah asli, sedangkan nilai w opt 12,50%, terjadi penurunan sebesar 5% atau 28,57% dari w opt tanah asli. d. Uji Pengembangan Hasil uji pengembangan dengan masa perawatan 3 hari (Tabel-8) terlihat nilai pengembangan dan tekanan pengembangan menurun saat pencampuran tanah dengan 5% kapur + 0% abu batubara, nilai pengembangan turun sebesar 0,8% atau 91,95% dari nilai pengembangan tanah asli, dan nilai tekanan pengembangan turun sebesar 165 kpa, atau 75% dari nilai tekanan pengembangan tanah asli. (Gambar-8) dan (Gambar-9 ) Gambar-6. Pengaruh campuran 5% kapur + γ d maksimum tanah Gambar-8. Pengaruh campran 5% kapur + variasi abu terhadap nilai tekanan pengembangan tanah 101

6 4.2 Saran Untuk melihat lebih jelas sejauh mana efektifitas kapur dan abu batubara terhadap perbaikan sifat fisis dan sifat mekanis tanah lempung, terutama pada nilai pengembangan dan tekanan pengembangan perlu kiranya diadakan penelitian dengan masa perawatan yang lebih lama (7, 14, 28) hari dan seterusnya. Gambar-9. Pengaruh campuran 5% kapur + variasi abu terhadap nilai pengembangan tanah Sedangkan dengan peningkatan % abu batubara pada tanah, nilai-nilai ini cenderung meningkat. Nilai tekanan pengembangan meningkat sebesar 180 kpa, atau sebesar 81,82% dari nilai tekanan pengembangan tanah asli, ini terjadi pada pencampuran 5% kapur + 20% abu batubara (Gambar-8) 4. Kesimpulan dan Saran. 4.1 Kesimpulan Tanah lempung yang digunakan dalam penelitian ini termasuk lempung ekspansif masuk dalam kelompok CH (USCS) dan A-7-5(68)(AASHTO). Pencampuran tanah dengan 5% kapur + % abu batubara mengindikasikan semakin tinggi persentase abu batubara pada campuran tanah dapat meningkatkan nilai batas susut (1487,12%), batas plastis (38,41), % butiran tertahan saringan no 200 (294,69%), berat volume kering (γ d ) tanah (8,73%), dan menurunkan nilai spesific gravity (8,47%), batas cair (18,60%), indeks plastisitas (50,15%), dan kadar air optimum (28,57%), ini terjadi saat campuran tanah + 5% kapur + 20% abu batubara dan dibandingkan dengan tanah asli. Nilai tekanan pengembangan dan pengembangan menurun justru pada campuran tanah + 5% kapur + 0% abu batubara, untuk nilai pengembangan turun sebesar 91,95% dan nilai tekanan pengembangan turun sebesar 75% jika dibandingkan dengan tanah asli. Peningkatan persentase abu batubara pada tanah justru meningkatkan nilai pengembangan dan nilai tekanan pengembangan tanah, pada campuran tanah + 5% kapur + 20% abu batubara, nilai tekanan pengembangan meningkat sebesar 81,82% jika dibandingkan dengan tekanan pengembangan tanah kondisi asli, pengujian ini dilakukan dengan masa perawatan 3 hari. 5. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 1992, Annual Book of ASTM Standards section 4, Volume 04 08, Philadelphia,USA. Bowles, J.E., 1991, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta. Das, B.M., 1985, Principles of Geoteknik Engineering, PWS Publisher, Boston. Fathani, T.F., dan Adi, A.D., 1999, Perbaikan Sifat Lempung Ekspansif dengan Penambahan Kapur, Prosiding Seminar Nasional Geoteknik 99 hal Hardiyatmo, H.C., 2002, Mekanika Tanah I, Gadjah Mada Univercity Press, Yogyakarta. Herman, 2005, Studi Potensi Abu Batubara PLTU Sijantang untuk Stabilisasi Lempung Ekspansif, Tesis Program Pasca Sarjana Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta Ingles, O.G dan Metcalf, J.B, 1972, Soil Stabilization Principles and Practice, Butterwoths Pty, Limited, Melbourne. Mulyani, Usmayanti, Yohanas 2007, Pengaruh Limbah Pembakaran Abu Batubara PLTU Sijantang dan Kapur Terhadap Kembang Susut Tanah Lempung, Skripsi Sarjana Institut Teknologi Padang Tim Labor, 2006, Pedoman Praktikum Mekanika Tanah, Laboratorium Makanika Tanah Institut Teknologi Padang 102

7 103