STABILISASI TANAH DASAR DENGAN PENAMBAHAN SEMEN DAN RENOLITH

Transkripsi

1 Rachmad Basuki, Machsus, Wihayudini Diah M. Program Studi Diploma Teknik Sipil FTSP Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya ; ABSTRAK Kerusakan pada konstruksi perkerasan jalan disebabkan oleh banyak faktor. Selain beban beban kendaraan, kondisi tanah dasar yang kurang baik juga mempunyai pengaruh terhadap kerusakan yang terjadi. Ada beberapa metode yang dipergunakan untuk memperbaiki sifat sifat fisik dan teknis dari tanah dasar tersebut. Alternatif stabilisasi tanah dasar dengan semen dan renolit merupakan salah satu solusi dalam upaya peningkatan kualitas tanah dasar untuk konstruksi perkerasan pada jalan Sidoarjo - Krian. Lokasi tersebut mengalami kerusakan akibat peningkatan volume lalu lintas yang disebabkan adanya bencana lumpur dari PT. Lapindo Brantas. Pengujian stabilisasi tanah ini menggunakan semen dan renolit sebagai bahan stabilisasi. Prosentase semen yang digunakan adalah 3 %, 5 %, 7 %, 9 %, dan 11 % terhadap berat kering tanah dan 5% renolit terhadap berat semen. Pengujian yang dilakukan untuk stabilisasi tanah dasar ini dibagi menjadi 2, yaitu : Index Properties dan Engineering Properties. Dari hasil pengujian yang didapat tanah ini merupakan lempung anorganik dengan plastisitas sedang sampai tinggi. Sifat sifat fisik dan teknis tanah meningkat pada penambahan semen 9 % dan 11%. Hal ini ditunjukkan dengan : harga indeks plastisnya dapat diturunkan dari % menjadi 21.95% dan %, kadar air dapat turun dari % menjadi % dan %, harga CBR tanah asli 2.42 % mengalami peningkatan berturut-turut pada variasi 3 %, 5 %, 7 %, 9 %, 11 % semen dan 5% renolit dengan pemeraman 28 hari, yaitu : %, %, %, %, dan %. Pada kuat tekan bebas, nilai campuran tanah Sidoarjo Krian dengan penambahan 9 % semen dan 5 % renolit serta 11 % semen dan 5 % renolit dengan masa pemeraman 21 dan 28 hari menunjukkan hasil yang memenuhi persyaratan lapis pondasi semen tanah (di atas kg/cm²) Kata kunci : Stabilisasi, Subgrade, Renolit, Semen, Pavement 1. PENDAHULUAN Jalan Sidoarjo Krian dengan panjang 16, 30 Km merupakan jalan alternatif akibat bencana lumpur PT. Lapindo Brantas. Banyaknya kendaraan umum yang melewati jalan tersebut menyebabkan volume lalu lintas pada jalan Sidoarjo Krian mengalami peningkatan yang cukup drastis. Sehingga hampir seluruh kondisi jalan tersebut mengalami kerusakan sebelum umur rencana. Untuk itu, perlulah adanya perbaikan tanah dasar pada konstruksi perkerasan jalan tersebut guna meningkatkan kenyamanan dan keamanan bagi pengguna jalan. Belum lama ini, pengujian guna memperbaiki sifat sifat fisik dan teknis tanah dasar dilakukan oleh Puslitbang Prasarana Transportasi. Metode pengujian yang dilakukan adalah mencampurkan semen dan bahan additif renolit terhadap tanah dasar. Renolit merupakan bahan kimia cair yang warnanya mirip susu dan dapat larut. (Puslitbang 2002) Penggunaan renolit ini mempunyai kelebihan, yaitu : dapat memperpanjang umur rencana konstruksi perkerasan jalan, stabil terhadap kondisi cuaca panas dan dingin, pemeliharaan jalan rendah, dll. Sehubungan dengan itu, maka stabilisasi tanah dasar dengan semen dan renolit ini ISBN No C-133

2 Rachmad Basuki, Machsus, Wihayudini Diah M. akan dilakukan pada jalan Sidoarjo Krian sebagai salah satu upaya untuk meningkatkan mutu konstruksi perkerasan jalan tersebut. Penggunaan semen dan renolit pada tanah dasar dalam penelitian ini untuk memperbaiki sifat-sifat fisik dan teknis dari tanah dasar tersebut. Dimana tanah dasar sebagai landasan suatu konstruksi jalan mempunyai peranan penting dalam menentukan kualitas konstruksi perkerasan suatu jalan. Dengan adanya stabilisasi tanah dasar ini, kualitas konstruksi perkerasan pada jalan tersebut dapat meningkat dan dapat bertahan sampai dengan umur rencana yang ditentukan. Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui sifat fisik dan teknis tanah sebelum dan sesudah di stabilisasi. 2. Mengetahui pengaruh penambahan semen dan renolit terhadap batas Atterberg. 3. Mengetahui hasil tes kuat tekan bebas dan pengaruh dari penambahan semen dan renolit. 4. Mengetahui pengaruh penambahan semen dan renolit terhadap pemadatan (proctor standart). 5. Mengetahui pengaruh penambahan semen dan renolit terhadap CBR rendaman (CBR soaked). 2. TINJAUAN PUSTAKA Pengujian terhadap tanah dasar ini adalah usaha untuk perbaikan tanah dasar dengan bahan additive kimia. Dimana berfungsi untuk meningkatkan ketahanan soil cement terhadap retak serta menambah sifat kedap air.pengujian ini terdiri dari penyediaan tanah yang distabilisasi dengan semen dan menggunakan bahan additif Renolit. Untuk mengetahui perubahan sifat fisik tanah setelah distabilisasi dengan semen dan renolit, perlu diketahui sifat sifat fisik tanah asli sebelum distabilisasi Material Renolit Renolit adalah salah satu bahan modifier yang warnanya mirip dengan susu sesuai (Oliver Thone, 1998). Modifier ini terbuat dari karet polimer dan selulosa yang mampu bersenyawa dengan air yang harus didatangkan dalam kondisi pengalengan kuat. Renolit ini memiliki daya lekat yang baik yang dapat mengikatkan material-material yang proses pengikatanya hampir sama dengan proses pengikatan pada perekat lem, yaitu adanya peningkatan daya ikat jika perekat tersebut berubah sedikit demi sedikit menjadi keras (kering). Dengan penambahan renolit pada base jalan, maka diantara partikel partikel akan terbentuk semacam gelang gelang karet micro. Partikel partikel ini saling terikat satu sama lain sehingga Renolit mempunyai modulus ELASTISITAS dan FLEKSIBILITAS yang tinggi. Renolit juga dapat mereduksi penetrasi air pada base jalan yang disebabkan adanya perubahan suhu, sehingga mencegah kerusakan seperti potholes. Renolit juga mampu menyimpan air sebagai cadangan untuk menghindari gejala mati kehausan. Penggunaan renolit memiliki efek efek yang bermanfaat, yaitu : a. Fleksibilitas tinggi b. Kekuatan Tekanan dan Tarik yang baik c. Modulus elastisitas tinggi d. Penggunaan tanah e. Penetrasi air rendah f. Penyusutan atau pemuaian rendah g. Meningkatkan ketahanan soil cement terhadap retak h. Stabil terhadap kondisi panas dan dingin i. Memperpanjang umur rencana j. Pemeliharaan rendah 2.2. Pengaruh Semen dan Renolit terhadap Kekuatan Tanah Penambahan semen dan renolit terhadap tanah dasar menyebabkan peningkatan tanah. Sifat bahan semen secara umum yang berbentuk butir halus ialah sangat kuat mengikat air karena kondisi mineralnya yang aktif. Sehingga menyebabkan proses pengerasan lebih cepat. Sedangkan renolit secara umum memiliki daya lekat yang tinggi sehingga mampu mengikat partikel partikel tanah dengan sangat mudah. Proses pencampuran tanah + semen + renolit tersebut tergantung dari ISBN No C-134

3 kadar semen dan renolit yang ditambahkan. Hal ini dimaksudkan supaya mencapai peningkatan tanah yang paling maksimum. Dimana kekuatan tanah yang paling maksimum didapatkan apabila kadar semen dan renolit mencapai proporsi yang paling maksimum. 3. METODOLOGI Metode yang digunakan dalam penelitian ini berisi langkah-langkah pelaksanaan penelitian. 1. Pengambilan sampel tanah di lapangan. Contoh tanah dasar Sidoarjo di ambil di 4 titik sepanjang km yang merupakan jalan alternatif akibat bencana lumpur PT. Lapindo Brantas. Pengambilan sample dilakukan pada tanggal 17 maret Contoh tanah dasar yang diambil berupa disturbed dan undisturbed. Untuk sample undisturbed diambil dengan menggunakan tabung Shelby pada kedalaman 1 m. 2. Pengetesan di laboratorium, meliputi: Test volumetri/gravimetri; Test konsiterni tanah; Test pembagian butiran, Test proctor; Test CBR Laboratorium, Test kuat tekan. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perilaku Tanah Sebelum DistabilisasiI Dari hasil analisa data yang telah dilakukan ternyata tanah dasar yang terdapat di daerah Sidoarjo Krian, khususnya tanah yang berfungsi sebagai subgrade jalan jalan di Sidoarjo Krian mempunyai indeks plastisitas maupun aktivitas rendah sampai sedang. Anggapan ini didasarkan pada : Harga LL dan IP tanah asli yang diplot pada grafik hubungan antara LL dan IP masuk pada daerah CL, dimana symbol CL tersebut menurut system klasifikasi tanah USCS termasuk jenis tanah lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai dengan sedang. Harga % tanah yang < 2ηm adalah Harga tersebut apabila dimasukkan kedalam perhitungan tingkat aktivitas tanah ( A ), yaitu : PI A = ( % tanah yang < 2η m ) = = Dan diplot pada grafik hubungan antara activity dan percent clay sizes (finer then ) masuk dalam kategori high activity. Harga Standart Proctor Test untuk tanah asli yang diperoleh dari hasil pengujian besarnya Wopt dan γdmax masing masing besarnya % dan kg/cm². Harga CBR (California Bearing Ratio) untuk tanah asli yang diperoleh dari hasil pengujian besarnya adalah 2.42 %. Harga qu (kekuatan tekan batas) untuk tanah asli yang diperoleh dari hasil pengujian besarnya adalah Kg/cm². Dengan demikian kekuatan geser tanah tersebut adalah 1.851/2 = Kg/cm². Harga tersebut termasuk dalam kategori konsistensi tanah stiff (tanah padat) Perilaku Tanah Setelah DistabilisasiI Dengan diadakannya pencampuran semen dan renolit dengan prosentase yang berbeda beda terhadap tanah asli tersebut, maka perlu dilihat sejauh mana pengaruhnya terhadap sifat sifat fisik dan teknik dari tanah tersebut. Adapun pengaruh pengaruh pencampuran tersebut diantaranya adalah : Pengaruh semen dan renolit terhadap batas Atteberg Berdasarkan hasil pencampuran yang dilakukan yaitu dengan penambahan semen dan renolit yang berbeda beda terlihat pada Gambar 4.4 dapat disimpulkan makin besar prosentase semen dan renolit uang ditambahkan pada tanah yang diteliti, makin besar pula penurunan harga PI campuran tanah tersebut. Dengan penambahan semen 3% dan renolit 5%, harga PI bisa diturunkan dari 31.78% menjadi 26.7%. Pada penambahan semen 5% dan renolit 5%, harga PI bisa diturunkan menjadi 24.54%. Pada penambahan semen 7% dan renolit 5%, harga PI bisa diturunkan ISBN No C-135

4 Rachmad Basuki, Machsus, Wihayudini Diah M. menjadi 23.35%. Pada penambahan semen 9% dan renolit 5%, harga PI bisa diturunkan menjadi 21.95%. Pada penambahan semen 11% dan renolit 5%, harga IP bisa diturunkan menjadi 20.14%, yang berarti terjadi penurunan PI dari harga PI tanah sebelum distabilisasi. Dapat dilihat bahwa batas plastis tanah asli (23.22%) setelah penambahan 3% semen dan 5% renolit, 5% semen dan 5% renolit, 7% semen dan 5% renolit, 9% semen dan 5% renolit, 11% semen dan 5% renolit mengalami kenaikan secara berturut turut yaitu 25.30%, 25.96%, 26.15%, 27.05%, 27.86%. Dapat dilihat batas susut pada tanah asli 28.85% tetapi setelah penambahan 3% semen dan 5% renolit, 5% semen dan 5% renolit, 7% semen dan 5% renolit, 9% semen dan 5% renolit, 11% semen dan 5% renolit tanpa diperam mengalami perubahan berturut turut adalah 25.01%, 24.54%, 23.35%, 22.56%, 20.95%. Batas cair untuk tanah asli adalah % dan dengan variasi yang sama batas cair mengalami penurunan yaitu %, %, %, %, %. Untuk grafik hubungan antara IP terhadap variasi campuran seperti pada Gambar 1. Indeks Plastis (%) Persentase Semen ( % ) Hubungan antara IP dan % semen Begitu juga yang terjadi pada kadar air optimum tidak ada perubahan yang berarti. Hal ini dapat dilihat pada data hasil percobaan pemadatan. Pada kondisi tanah asli, hasil kepadatan maksimum yang dicapai adalah gr/cm³ yaitu pada kadar air optimum %. Setelah diadakan penambahan semen 3% dan renolit 5%, kepadatan maksimum yang diperoleh gr/cm³ pada kadar air optimum %. Pada penambahan semen 7%, 9%, 11% dan renolit 5% didapatkan kepadatan maksimum masing masing gr/cm³, gr/cm³, gr/cm³ pada kadar air optimum berturut turut adalah %, %, %. Dengan demikian terlihat jelas bahwa pengaruh semen dan renolit tidak begitu berpengaruh terhadap kepadatan maksimum yang dicapai. Untuk grafik hubungan antara Wopt terhadap variasi campuran dan grafik hubungan antara γdmax terhadap variasi campuran seperti pada Gambar 2 dan Gambar 3. Kadar air, w opt Gambar Variasi Campuran ( % ) Kadar air, w opt Hubungan antara kadar air (Wopt) terhadap Variasi campuran Gambar 1. Hubungan antara IPterhadap Variasi campuran Pengaruh Semen dan Renolit Terhadap Hubungan Antara Kepadatan Dan kadar Air Semen dan renolit tidak berpengaruh terlalu besar terhadap kepadatan maksimum yang dicapai. Kenaikan / penurunan kepadatan maksimum tidak menunjukkan perubahan yang besar. ISBN No C-136

5 PERBANDINGAN TANAH SEBELUM DAN SESUDAH DISTABILISASI GRAFIK PENGARUH SEMEN DAN RENOLIT TERHADAP CBR soaked 60.0 volume kering tanah ( d) t/m³ CBR soaked (%) Pemeraman 0 hari Pemeraman 3 hari Pemeraman 7 hari Pemeraman 21 hari Pemeraman 28 hari Gambar 3. γd max ( gr/cm³ ) Perbandingan kadar air (Wopt) tanah sebelum dan sesudah distabilisasi kadar air (w ) % non campuran 3% semen 5% renolit 5% semen 5% renolit 7% semen 5% renolit 9% semen 5% renolit 11% semen 5% renolit Variasi Cam puran ( % ) γd max Gambar 4. Hubungan antara γdmax terhadap Variasi campuran Pengaruh penambahan Semen dan Renolit terhadap CBR rendaman (CBR soaked) Pada Gambar 4 terlihat bahwa pengaruh penambahan Semen dan Renolit mempengaruhi nilai CBR rendaman yang diperam 28 hari meningkat dibanding dengan tanpa pemeraman. CBR rendaman (CBR soaked) tanah asli (2.42%), tanah setelah penambahan 3% semen dan 5% renolit, 5% semen dan 5% renolit, 7% semen dan 5% renolit, 9% semen dan 5% renolit, 11% semen dan 5% renolit setelah diperam 28 hari akan meningkat berturut turut menjadi (10.56%), (14.13%), (16.22%), (26.23%), (51.78%). Untuk grafik hubungan antara CBR soaked untuk tanah asli dan tanah asli + variasi campuran dengan masa pemeraman disajikan pada gambar Variasi Campuran ( % ) Gambar 5 Hubungan antara CBR soaked dengan masa pemeraman Pengaruh Semen dan Renolit terhadap kuat tekan bebas Dari hasil pengujian kuat tekan bebas yang telah dilakukan, ternyata penambahan semen dan renolit mengalami peningkatan pada tiap variasi campuran. Campuran 3% semen dan 5% renolit, 5% semen dan 5% renolit, 7% semen dan 5% renolit, 9% semen dan 5% renolit, 11% semen dan 5% renolit setelah diperam 28 hari mengalami peningkatan sebagai berikut : 14%, 13.87%, 18.13%, 26.73%, 30.27%. Untuk grafik hubungan antara Cu untuk tanah asli dan tanah asli + variasi campuran dengan masa pemeraman disajikan pada Gambar 6. Gambar 6 Hubungan antara qu untuk tanah asli dan tanah asli + variasi campuran dengan masa pemeraman ISBN No C-137

6 Rachmad Basuki, Machsus, Wihayudini Diah M. 5. KESIMPULAN & REKOMENDASI 5.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Kondisi tanah dasar (subgrade) pada ruas jalan Sidoarjo Krian adalah tanah lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang dan tanah dengan kekuatan geser kg/cm², sehingga termasuk dalam konsistensi tanah lempung padat (stiff). 2. Sifat tanah mengalami perubahan setelah penambahan semen dan renolit, Hal ini ditunjukkan dengan adanya penurunan indeks plastisitas tanah Sidoarjo Krian. Dari percobaan Atterberg Limit didapatkan harga IP yang mengalami penurunan yaitu dari % turun menjadi %. Dari hasil tersebut dapat diketahui jika harga IP tinggi maka aktivitas tanah juga besar sebaliknya jika harga IP rendah maka aktivitas tanah kecil. Sebelum di stabilisasi nilai aktivitas tanah Sidoarjo Krian 0.629, tingkat aktivitas tanah ini termasuk tinggi ( high activity ), setelah di stabilisasi nilai aktivitasnya dapat di turunkan menjadi sehingga termasuk tanah dengan aktivitas yang rendah (low activity). 3. Dengan pengujian kuat tekan bebas, nilai campuran tanah Sidoarjo Krian dengan penambahan 9 % semen dan 5 % renolit serta 11 % semen dan 5 % renolit dengan masa pemeraman 21 dan 28 hari menunjukkan hasil yang memenuhi persyaratan Lapis pondasi semen tanah ( di atas kg/cm², Buku Spesifikasi Umum Direktorat Jendral Bina Marga 2000 ). Kuat tekan Bebas tanah dengan pemeraman kurang dari 28 hari masih menunjukkan peningkatan yang tidak beraturan. 4. Pada percobaan Standart Proctor didapat harga kadar air. Tanah asli kadar airnya %, dengan variasi yang telah di sebutkan kadar airnya mengalami penurunan, untuk variasi 11 % semen kadar air dapat di turunkan menjadi %. Hal ini disebabkan karena renolit dapat mengikat air. 5. CBR dengan variasi yang telah disebutkan mengalami peningkatan, terutama untuk variasi 9 % semen serta 11 % semen dan 5 % renolit dengan pemeraman 28 hari memberikan pengaruh yang besar dalam peningkatan kekuatan tanah. Dapat di lihat harga CBR dari tanah asli 2.42 % dapat di tingkatkan menjadi % dan % Rekomendasi Berpijak dari kesimpulan tersebut diatas, maka rekomendasi yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut : 1. Variasi semen dan renolit yang disarankan untuk kondisi CBR yang diinginkan di jalan Sidoarjo Krian adalah : Harga CBR yang di inginkan Variasi semen dan renolit CBR 10 % 3% S + 5% R CBR 15 % 7% S + 5% R CBR 20 % 9% S + 5% R CBR 25 % 9% S + 5% R CBR 50 % 11% S + 5% R 2. Jenis subgrade dijalan Sidoarjo Krian adalah lempung anorganik dengan nilai CBR 2.42%, apabila akan dibangun jalan baru maka perlu adanya perbaikan tanah dengan cara distabilisasi 6. DAFTAR ACUAN Das, Braja M. 1985, Principles of Geotechnical Engineering, Pridle, Weber & Schmidt Publised, Boston. Laurie D. Wesley, Mekanika Tanah, DTPPU, Jakarta, IV. Noor Endah Mochtar, Ir, M.Sc.Ph.D, 1987, Petunjuk cara menentukan sifat fisik tanah di laboratorium. Maxwell Takasana, Ir, MSc, 2005, Spesifikasi jalan, Dinas Bina Marga dan Utilitas Kota Surabaya. Oliver Thone 1998, What is Renolit and What Will It Do?, PT Sentosajaya Darphanica, Surabaya. Puslitbang Prasarana Transportasi 2002, Laporan Hasil Pengkajian Pengaruh Penambahan Semen Dan Renolit Terhadap Stabilisasi Tanah, Bandung. ISBN No C-138

7 Rachmad Basuki, Ir 1991, Pemakaian kapur untuk perbaikan tanah dasar (subgrade) konstruksi jalan raya di Lamongan Jawa Timur. Ralph B.Peck Karl Terzaghi 1987, Mekanika Tanah dalam Praktek Rekayasa, Erlangga, Jakarta, I. Shirley, Ir. 1987, Geoteknik dan Mekanika Tanah (Penyelidikan Lapangan & Laboratorium ), Nova, Bandung. ISBN No C-139