INFLUENCE OF LIMES COLUMN VARIATION DISTANCE IN SOFT CLAY STABILIZATION A REVIEW OF INDEX COMPRESSION (Cc) PARAMATER

Transkripsi

1 INFLUENCE OF LIMES COLUMN VARIATION DISTANCE IN SOFT CLAY STABILIZATION A REVIEW OF INDEX COMPRESSION (Cc) PARAMATER PENGARUH VARIASI JARAK KOLOM KAPUR DALAM STABILISASI LEMPUNG LUNAK PADA TINJAUAN NILAI INDEK PEMAMPATAN (Cc) TANAH Arwan Apriyono 1) dan Sumiyanto 2) 1) Prodi Tknik Sipil Jurusan Tknik Fakultas Sains dan Tknik Univrsitas Jndral Sodirman Jalan Mayjnd Sungkono Km 5 Blatr Purbalingga arwan_civil00@yahoo.co.id 2) Prodi Tknik Sipil Jurusan Tknik Fakultas Sains dan Tknik Univrsitas Jndral Sodirman Jalan Mayjnd Sungkono Km 5 Blatr Purbalingga masumiyanto@yahoo.com ABSTRACT A lot of building that locatd in north ara of Java Island got sttlmnt problm. Th sttlmnt causd by a lot of soil in th ara includd in soft clay soil classification. Th bhaviors of this soil ar having larg valu of cofficint comprssion (Cc) and small valu of baring capacity. This condition causs soft clay soil potntially got larg consolidation sttlmnt. In this rsarch, lims column stabilization mthod will b applid to mak soft clay soil bttr. Lims columns wr xpctd rduc Cc valu so consolidation sttlmnt dcrasd too. This rsarch was conductd through xprimntal in laboratory, with box that hav 100 cm in lngths, 40 cm in wid, and this hight is 40 cm. Thr variations of diamtrs (5 cm, 10 cm, 15 cm) and thr variations of distanc of sampl taking from outsid of th lims column mould (10 cm, 20 cm, 30 cm) was applid in this rsarch. Influnc of lims column to th valu of Cc would b xamind. Th rsult of this rsarch shown that lims column could rduc of Cc in significant valu. Th Cc valu will dcras within dcrasing of th distanc of sampl taking plac. Th avrag of dcrasing valu of Cc on thr variation distanc of column (10 cm, 20 cm, 30 cm) rspctivly ar 17.28%, 44.97%, 52.24%. Th most fficint distanc of th lims column is approximatly 20 cm. Kyword : soft clay, indx comprssion, lims column ABSTRAK Banyak bangunan yang brada di wilayah utara jawa mngalami masalah pnurunan. Pnurunan trjadi karna banyak tanah di darah trsbut trmasuk k dalam tanah lmpung lunak. Sifat tanah ini adalah mmpunyai nilai kofisin komprsibilitas (Cc) yang tinggi dan daya dukung yang rndah. Kadaan ini mmbuat tanah mngalami prnurunan konsolidasi yang bsar. Dalam pnlitian ini, stabilisasi kolom kapur digunakan untuk mmprbaiki sifat tanah lmpung lunak trsbut. Kolom kapur diharapkan mngurangi nilai Cc shingga pnurunan konsolidasi juga brkurang. Pnlitian ini dilakukan dngan pngujian di laboratorium mnggunakan kotak boks ukuran panjang 100 cm, lbar 40 cm, dan tinggi 40 cm.tiga variasi diamtr (5 cm, 10 cm, 15 cm) dan tiga variasi jarak sampl dari luar kolom kapur (10 cm, 20 cm, 30 cm) digunakan dalam pnlitian ini. Pnlitian ini brtujuan mngtahui pngaruh kolom kapur trhadap nilai Cc. Hasil pnlitian mnunjukkan bahwa kolom kapur mngurangi nilai Cc scara signifikan. Nilai Cc turun siring dngan smakin dkatnya jarak antar kolom kapur. Rata-rata pnurunan nilai Cc untuk tiga variasi jarak sampl dari luar kolom kapur (10 cm, 20 cm, 30 cm) adalah 17,28%, 44,97%, 52,24%. Jarak sampl dari luar kolom yang paling fktif adalah 20 cm. Kata-kata Kunci : lmpung lunak, indks komprsibilitas, kolom kapur PENDAHULUAN Latar Blakang Fnomna pnurunan bangunan, banyak trjadi di darah pantai utara pulau jawa. Bbrapa contohnya adalah fnomna pnurunan bangunan di Plabuhan Tanjung Emas dan Masjid Agung Smarang. Pnurunan ini trjadi karna tanah di lokasi trsbut trmasuk k dalam jnis tanah lmpung lunak (Apriyono, 2008). Pada suatu proyk bangunan, pnanganan tanah lmpung lunak biasanya dilakukan dngan mngganti tanah asli dngan tanah baru yang lbih baik. Ttapi apabila volum tanah lmpung lunak sangat banyak, usaha stabilisasi tanah lbih dirkomndasikan (Chan and Ibrahim, 2008). Mnurut Chan (2008), stabilisasi adalah pross modifikasi kimia pada tanah, dngan mnambahkan zat additif trtntu pada kondisi kring ataupun basah, untuk mningkatkan kkuatan dan kkakuan tanah. Brbagai pnlitian tlah dilakukan untuk mlakukan stabilisasi trhadap tanah lmpung lunak. Bahan yang biasa digunakan sbagai zat additif untuk stabilisasi tanah lmpung lunak diantaranya adalah smn dan kapur. Brdasarkan pnlitian yang tlah dilakukan olh Apriyono (2008), diprolh hasil bahwa kolom kapur dapat mningkatkan nilai kofisin konsolidasi (Cv) pada tanah lmpung lunak sampai dngan 6 %. Marzano (2008), mnghasilkan ksimpulan bahwa kkuatan tanah lmpung lunak mningkat apabila ditambah dngan smn dngan kombinasi pmanasan. Sdangkan pnlitian yang dilakukan olh Hassan dan Rayaska (2008), mnghasilkan ksimpulan bahwa smn dapat mningkatkan nilai modulus lastisitas tanah lmpung lunak. Dari pnlitian-pnlitian di atas, dapat disimpulkan bahwa pnggunaan kolom kapur mrupakan salah satu altrnatif pmcahan masalah, dalam mnangani tanah lunak. Pnlitian ini adalah klanjutan dari pnlitian-pnlitian sblumnya dngan mnitikbratkan pada pgaruh jarak pnybaran kolom kapur trhadap prubahan nilai indk pmampatan (Cc) tanah. Apabila jarak maksimal pngaruh pnybaran kolom kapur dapat diktahui, maka jarak antar kolom kapur fktif dapat ditntukan, shingga akan sangat mmbantu dalam dsain stabilisasi tanah lmpung lunak. Tujuan dari pnlitian ini, adalah untuk mngamati prubahan nilai indk pmampatan (Cc) pada tanah lmpung lunak, yang distabilisasi dngan mnggunakan kolom kapur, pada fungsi jarak antar kolom kapur. Nilai jarak antar kolom kapur yang paling fktif, untuk digunakan dalam usaha stabilisasi tanah dapat diktahui dari hasil pnlitian ini. Dinamika TEKNIK SIPIL/Vol. 11/No. 1/Januari 2011/Arwan Apriyono dan Sumiyanto/Halaman :

2 Tanah Lmpung Lunak Tanah lmpung lunak mrupakan tanah lmpung yang mmpunyai nilai kapasitas dukung rndah dngan nilai indk pmampatan bsar. Sbagian bsar lapisan tanah lunak dibntuk dari pross alamiah brupa plapukan batuan. Tbal, luas dan stratifikasi tanah lunak, sangat trgantung dari corak topografi dan gologi yang mmbntuk lapisan lunak (Apriyono, 2008). Bahan utama pnyususun tanah lunak adalah adalah minral lmpung yang mrupakan partikl aktif dngan ukuran sangat kcil (< 2 µm). Struktur minral lmpung trdapat dua blok bangunan fundamntal, yaitu silika ttrahdral dan alumina oktahdral sprti dapat dilihat pada Gambar 1. Silika ttrahdral adalah struktur yang trdiri dari mpat atom oksign yang mmbntuk puncak ttrahdral dngan mlingkupi satu atom silikon. Alumina oktahdral adalah struktur dngan satu atom alumunium dilingkupi olh nam hidroksil yang mmbntuk bangunan oktahdron (Das, B.M. 1994). Gambar 1. Minral-minral lmpung (Das, 1994) Scara praktis, idntifikasi tanah lunak bias dilakukan dngan mnggunakan pngujian in-situ sprti sondir dan SPT. Suatu tanah dikatgorikan sbagai tanah lunak apabila mmpunyai nilai tahanan konus (qc) kurang dari 10 atau nilai N SPT kurang dari 4 (Apriyono, 2008). Indk Pmampatan Tanah (Cc) Mnurut Hardiyatmo (2007), indk pmampatan (Cc) adalah kmiringan dari bagian lurus grafik -log P. Nilai indks pmampatan mnunjukkan kmampuan tanah dalam mmampat, ktika trjadi pristiwa konsolidasi. Smakin bsar nilai indks pmampatan, smakin bsar pula pmampatan yang trjadi pada tanah ktika pross konsolidasi, shingga pnurunan yang trjadi akan smakin bsar (Coduto, 1994). Scara lbih jlas, pnntuan indk pmampatan dapat dilihat pada Gambar 2 brikut ini. 1 oksign silikon alumunium hidrogn 2 : angka pori bban P 2, P 1 : bban awal, (kg/cm 2 ), P 2 : bban akhir, (kg/cm 2 ), Cc : indks pmampatan. Stabilisasi Tanah dngan Kolom Kapur Stabilitas tanah dngan mnggunakan mtod kolom kapur, mrupakan salah satu jnis stabilitas tanah scara kimiawi. Kapur aktif yang ditmpatkan di lobang-lobang yang sblumnya dibuat pada tanah lunak, akan akan mngabsorbsi air tanah dan mnimbulkan raksi hidrasi sprti ditunjukkan pada prsamaan brikut ini (Apriyono, 2008). CaO + H 2 O = Ca( OH ) ,6 kcal / mol (2) Dari raksi diatas, akan trjadi pmbntukan hidrat dan absorbsi kapilr, yang mngakibatkan pningkatan kkuatan tanah dan mmprkcil pnurunan. Kapur aktif yang tlah mati, akan braksi dngan minral lmpung sprti montmorillinit, akan mntralisir muatan ngatif lmpung, shingga kmampuan tanah dalam mnyrap air akan brkurang (Bowls, 1989). Pross stabilisasi dngan kolom kapur, mmanfaatkan prmukaan lobang, sbagai prmukaan srapan kapur di dalam tanah. Diamtr lobang yang kcil, akan mmbrikan prmukaan srapan yang kcil shingga pross stabilisasi trhadap darah skitarnya akan brjalan dngan lambat. Kolom kapur yang dibasahi dngan air, akan braksi lbih cpat dibandingkan dngan yang tidak dibasahi dngan air (Apriyono, 2008). METODE Lokasi Pnlitian Pnlitian ini dilakukan di Laboratorium Mkanika Tanah, Program Studi Tknik Sipil Jurusan Tknik Fakultas Sains dan Tknik Univrsitas Jndral Sodirman. Sampl tanah diambil dari Dsa Pkuncn Kcamatan Purwokrto Utara Banyumas. Idntifikasi tanah lunak, brdasar pngujian sondir yang tlah dilakukan olh Lab. Mktan UNS, dimana nilai tahanan konus di lokasi trsbut sampai kdalaman 2,5 m 10 kg/cm 2. Volum tanah yang diambil adalah 2 m 3. Alat dan Bahan Tmpat pngujian brupa kotak, yang trbuat dari lmpngan baja dngan panjang 100 cm, lbar 40 cm dan tinggi 40 cm. Di bagian bawah kotak pngujian dibri lobang yang dapat dibuka dan ditutup untuk mngatur kluarnya air. Scara lbih jlas, skts tmpat pngujian dapat dilihat pada Gambar 3 di bawah ini. Cc 2 P 1 P 2 (skala log) Gambar 2. Pnntuan nilai indk pmampatan (Coduto, 1994) Nilai indk pmampatan dapat dicari dngan prsamaan sbagai brikut ini. 1 2 Cc = (1) log P2 log P1 dngan, 1 : angka pori bban P 1, Gambar 3. Bak pngujian. Bahan yang dipakai dalam pnlitian adalah sampl tanah yang diambil dari Dsa Pkuncn, Kcamatan Purwokrto Utara sbanyak 2 m 3. Slain itu, diprlukan juga kapur sbagai bahan stabilisasi. Pngujian dilakukan trhadap 3 variasi diamtr kolom kapur yaitu diamtr 5 cm, 10 cm, dan 15 cm. Dari masingmasing variasi diamtr, akan diambil 3 sampl untuk pngujian 62 Dinamika TEKNIK SIPIL, Akrditasi BAN DIKTI No : 110/DIKTI/Kp/2009

3 konsolidasi. Sampl diambil pada jarak 10 cm, 20 cm, dan 30 cm dari sisi trluar kolom kapur. Tahapan Pnlitian Mtod yang digunakan dalam pnlitian ini adalah mtod ksprimn di laboratorium. Prcobaan dilakukan di Laboratorium Mkanika Tanah Jurusan Tknik Sipil, Fakultas Sains dan Tknik, Univrsitas Jndral Sodirman. Scara umum, pnlitian dibagi mnjadi dua tahap pngujian sbagai brikut ini. a. Pngujian Pndahuluan Pngujian Sampl tanah yang tlah diambil dari lokasi, dikringkan dngan mnggunakan ovn slama 24 jam, agar kadar air sampl ± 0 %. Sampl tanah yang tlah kring, kmudian disaring dngan saringan nomor 4 (D = 4.75 mm). Hal ini dimaksudkan agar kondisi tanah ssuai dngan tanah yang digunakan dalam pngujian standard proctor. Sblum dimasukkan pada tmpat pngujian, tanah dicampur dngan air, shingga kadar air tanah sama dngan kadar air optimum yang dihasilkan dari pngujian standard proctor. Pnambahan air pada sampl tanah dapat dihitung dngan prsamaaan: V w = ω. W tnh (3) dngan, Vw : Volum air yang akan ditambahkan pada tanah, (cm 3 ), ω : kadar air optimum hasil pngujian standard proctor, (%), W tnth : Brat tanah yang akan dimasukkan dalam tmpat pngujian, (kg). b. Pngujian Utama Sampl tanah yang tlah disiapkan dimasukkan dalam tmpat pngujian. Sblumnya, pada bagian pinggir kotak pngujian dipasang ctakan kolom kapur yang brbntuk stngah lingkaran, dngan diamtr mnysuaikan dngan diamtr kolom kapur yang akan diuji. Pmasukkan tanah k dalam kotak pngujian dilakukan scara brlapis. Stiap lapis mmiliki tbal 5 cm stlah dipadatkan dngan mnggunakan pnumbuk standard proctor sbanyak 75 kali tumbukan. Pmasukkan sampl ditruskan hingga ktinggian tanah mncapai 30 cm padat. Hal ini dilakukan untuk mnyamakan prilaku pmadatan tanah pada smua diamtr kolom kapur. Stlah pmadatan sampl tanah slsai, langkah slanjutnya a- dalah mmbuat kolom kapur dngan cara mngangkat ctakan, kmudian mmasukkan kapur k dalam lobang yang tlah dibuat. Stlah dimasukkan, tanah didiamkan slama 24 jam dngan tujuan agar trjadi pross pngikatan ion Ca 2+ dngan tanah. Stlah 24 jam, tahap slanjutnya dilakukan pross pnjnuhan trhadap sampl tanah. Pross pnjnuhan dilakukan dngan cara mmasukkan air k dalam tmpat pngujian hingga pnuh, lobang tmpat kluarnya air dalam kondisi trtutup. Hal ini dimaksudkan agar kapur dapat cpat mrsap k dalam tanah. Pross pnjnuhan dilakukan slama 6 hari, dngan ptimbangan kapur mmbrikan fk yang signifikan, hanya sampai hari k 6. Sampl tanah yang tlah dijnuhkan slama 6 hari, slanjutnya dibiarkan slama 24 jam. Lobang tmpat kluarnya air dibuka agar kadar air sampl brkurang. Hal ini dilakukan agar sampl tidak trlalu lunak, shingga mudah dibntuk untuk dilakukan pngujian konsolidasi. Stlah 24 jam, diambil tiga sampl tanah pada jarak 10 cm, 20 cm, dan 30 cm dari sisi trluar diamtr kolom kapur, untuk dilakukan pngujian konsolidasi. Pngujian kosolidasi dilakukan untuk mngtahui nilai indks pmampatan tanah. Pross pngujian utama dilakukan untuk ktiga variasi diamtr yaitu 5 cm, 10 cm, dan 15 cm. Pngujian konsolidasi juga dilakukan trhadap satu sampl tanah sblum pross stabilisasi dimulai pada salah satu diamtr saja. Shingga akan dilakukan spuluh kali pngujian konsolidasi, yang akan mnghasilkan spuluh nilai indks pmampatan untuk dibandingkan. c. Analisis Data Analisis data dilakukan dngan mmbandingkan nilai indks pmampatan tanah pada kondisi tanpa kolom kapur dngan nilai indks pmampatan tanah pada kondisi stlah distabilisasi dngan kolom kapur. Hasil analisis disajikan dalam bntuk grafik hubungan antara jarak pngambilan sampl dan nilai indks pmampatan untuk masing-masing diamtr. Prosntas prubahan nilai indks pmampatan untuk stiap knaikan jarak pngambilan sampl dapat diktahui dari hasil analisis ini, shingga akan dapat diktahui nilai jarak kolom kapur fktif. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Pndahuluan Dari pngujian pndahuluan trhadap sampl tanah diprolh nilai spcific gravity tanah sbsar 2,67. Sdangkan brdasarkan pngujian analisis butiran dan uji batas konsistnsi tanah, dapat disimpulkan bahwa sampl tanah diklasifikasikan k dalam tanah lmpung inorganik brdasarkan sistm klasifikasi USCS. Pngujian standard proctor mnghasilkan nilai kadar air optimum tanah sbsar 40 %, dngan γ d maksimum 1,15 gram/cm 3. Scara lbih jlas, grafik hasil pngujian standard proctor dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini. Gambar 4. Grafik hubungan ω - γ d Hasil Uji Utama Pngujian utama dilakukan untuk mngtahui nilai Indk Pmampatan (Cc) tanah, stlah dilakukan stabilisasi dngan mnggunakan kolom kapur. Dari ktiga variasi jarak pngambilan sampl untuk tiga variasi diamtr yang brbda akan diprolh smbilan nilai Cc. Nilai Cc tanah, tanpa stabilisasi kolom kapur juga dicari, untuk digunakan sbagai pmbanding. Jnis pngujian yang dilakukan untuk mndapatkan nilai Cc adalah pngujian konsolidasi. Hasil pngujian konsolidasi, disajikan dalam bntuk grafik hubungan antara nilai bban dalam skala logaritma (log P) dan nilai angka pori (). Nilai Cc mrupakan kmiringan dari bagian lurus kurva -log P. Gambar 5 dibawah ini mrupakan contoh hasil pngujian konsolidasi untuk diamtr kolom kapur 5 cm pada jarak pngambilan sampl 10 cm dari titik trluar kolom kapur. Rkapitulasi nilai Cc tanah, untuk masing-masing jarak pngambilan sampl pada ktiga diamtr kolom kapur dapat dilihat pada Tabl 1 di bawah ini. Dinamika TEKNIK SIPIL/Vol. 11/No. 1/Januari 2011/Arwan Apriyono dan Sumiyanto/Halaman :

4 Gambar 5. Contoh hasil pngujian konsolidasi Tabl 1. Rkapitulasi nilai Cc D Kolom Kapur Jarak Ambil Sampl Cc Sampl Tanpa Kolom Kapur : Prbanding nilai Cc untuk smua nilai jarak pngambilan sampl pada masing-masing nilai diamtr kolom kapur, scara lbih jlas dapat disajikan dalam bntuk grafik dan dapat dilihat pada Gambar 6 brikut ini. Tabl 2. Prbandingan nilai Cc pada variasi kolom kapur D Kolom Jarak Ambil Slisih Trhadap Rrata Prosntas Rrata (%) Kapur Sampl Cc Tanpa Kolom Kapur Dari grafik dan tabl diatas, dapat dilihat bahwa nilai Cc mngalami pnurunan yang signifikan pada jarak pgambilan sampl 20 cm (44,97 %). Dapat dilihat juga, gradin pnurunan sudah mulai brkurang pada jarak pngambilan sampl 10 cm. Dari hal diatas dapat ditarik ksimpulan bahwa nilai jarak pngambilan sampl mncapai nilai optimal pada kisaran angka 20 cm. Shingga dapat disimpulkan juga, brdasarkan pnlitian ini, jarak antar kolom kapur yang fktif brada pada kisaran jarak 20 cm. KESIMPULAN DAN SARAN Ksimpulan Dari hasil analisis dan pmbahasan dapat ditarik bbrapa ksimpulan sbagai brikut ini. 1. Pnggunaan kolom kapur dapat mnurunkan nilai indk pmampatan pada tanah lunak scara signifikan. 2. Smakin kcil jarak pngambilan sampl, nilai Cc akan mnjadi smakin kcil pula. 3. Jarak antar kolom kapur yang fisin brdasarkan pnlitian brada pada kisaran angka 20 cm. Saran Saran yang dapat dibrikan pnulis untuk kbrlanjutan pnlitian ini adalah sbagai brikut ini. 1. Prlu dilakukan pnlitian lanjutan dngan smakin mmprkcil bda jarak pngambilan sampl, shingga akan smakin mmprjlas nilai jarak antar kolom kapur yang paling fktif. 2. Prlu dilakukan pnlitian tntang pngaruh kolom kapur trhadap kcpatan pnurunan konsolidasi. Gambar 6. Grafik hubungan variasi kolom kapur Cc. Dari grafik prbandingan nilai Cc untuk smua nilai jarak pngambilan sampl pada ktiga diamtr yang brbda, dapat dilihat bahwa scara umum, kolom kapur dapat mnurunkan nilai Indk Pmampatan tanah. Smakin kcil jarak pngambilan sampl, nilai Cc mnjadi smakin kcil pula. Apabila dibandingkan dngan nilai Cc tanpa stabilisasi kolom kapur, maka slisih nilai Cc untuk jarak pngambilan sampl 30 cm adalah / 17,28% (rrata dari ktiga diamtr). Adapun untuk jarak pngambilan sampl 20 cm dan 10 cm scara brurutan adalah /44.97% dan 0,1474/52,24%. Scara lbih jlas, prbandingan trsbut dapat dilihat pada Tabl 2 brikut ini. DAFTAR PUSTAKA Apriyono, A. dkk. (2008). Studi Pngaruh Stabilsasi Tanah Lmpung Lunak Mnggunakan Kolom Kapur Trhadap Paramtr Kcpatan Pnurunan Tanah. Jurnal Dinamika Rkayasa, Vol 4 No 1, pp Bowls, J.E. (1989). Foundation and Analysis Dsign. Civil Enginring of Bradly Univrsity, Mc Graw Hill Company, Nw York. Chan. C.M. and Ibrahim, K.A. (2008). Ground Improvmnt with Cmnt-Rubbrschip Stabilization. Intrnational Workshop on Gotchnic of Soft Soil, Glasgow, Scotland, 3-5 Sptmbr Chan, C.M and Ibrahim, K.A. (2008). Using soft clay modifid with cmnt-agricultural wasts as road construction matrials. Intrnational Confrnc on Transportation Gotchnic, Nottingham, UK, Agustus Coduto. (1994). Foundation Dsign Principl and Practics. Prntic Hall, Nw Jrsy. 64 Dinamika TEKNIK SIPIL, Akrditasi BAN DIKTI No : 110/DIKTI/Kp/2009

5 DAS, B.M. (1994). Principl of Foundation Enginring. PWS- KENT Publishing Company, Boston. Hardiyatmo H.C. (2007). Mkanika Tanah 2 Edisi K 4, Gadjah Mada Univrsity Prss: Yogyakarta. Hassan, M.M. and Ravaska, O. (2008). Strngth and Prmability Charactristics of Cmnt Stabilizd Soft Finnish Clay. Intrnational Workshop on Gotchnic of Soft Soil, Glasgow, Scotland, 3-5 Sptmbr Maszano, t. al. (2008). Influnc of Curing Tmpratur on Th Strngth of Cmnt Stabilizd artificial clay. Intrnational Workshop on Gotchnic of Soft Soil, Glasgow, Scotland, 3-5 Sptmbr Dinamika TEKNIK SIPIL/Vol. 11/No. 1/Januari 2011/Arwan Apriyono dan Sumiyanto/Halaman :