Korelasi antara OMC dengan Batas Plastis pada Proses Pemadatan untuk Tanah Timbun di Aceh

Transkripsi

1 Korelasi antara OMC dengan Batas Plastis pada Proses Pemadatan untuk Tanah Bambang Setiawan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,Universitas Syiah Kuala, Indonesia Khalidin Dinas Bina Marga dan Cipta Karya, Provinsi Aceh, Indonesia Noer Fadly Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,Universitas Indonesia, Indonesia ABSTRAK: Proyek konstruksi senantiasa memerlukan daya dukung tanah dasar yang memadai. Tetapi kondisi ini seringkali tidak terpenuhi sehingga diperlukan upaya-upaya perbaikan seperti pemadatan. Proses pemadatan ini dilakukan hingga kepadatan maksimum tercapai. Kondisi kadar air dimana berat volume kering tanah mencapai harga maksimum terjadi dinamakan kadar air optimum atau optimum moisture content (OMC). Secara praktis, percobaan-percobaan uji kadar air ini kadang-kadang tidak mungkin dilakukan di lapangan karena keterbatasan waktu dalam pelaksanaan suatu proyek, alat dan cuaca. Oleh karena itu perlu dicari korelasi untuk memahami karakteristik ini. Uji pemadatan Proctor, analisa butiran dan uji batas plastis telah dilakukan pada 30 sample tanah timbun di Provinsi Aceh. Berdasarkan hasil uji-uji ini, beberapa korelasi seperti korelasi antara OMC-batas plastis dan MDD-batas plastis untuk tanah timbun di Aceh telah dikembangkan. Korelasi-korelasi itu terbagi kedalam dua kelompok besar yaitu korelasi untuk tanah berbutir kasar dan korelasi untuk tanah berbutir halus. Keywords: OMC, batas plastis Atterberg, uji pemadatan Proctor 1 PENDAHULUAN Setiap infrastruktur senantiasa memerlukan daya dukung tanah dasar yang memadai. Tetapi kondisi ini seringkali tidak terpenuhi sehingga diperlukan upaya-upaya perbaikan seperti pemadatan. Proses pemadatan ini dilakukan hingga kepadatan maksimum tercapai. Secara teoristis, proses pemadatan sangat dikontrol oleh kadar air ketika kegiatan pemadatan sedang dijalankan. Pada kadar air yang rendah, partikel tanah menjadi sangat sulit untuk dimampatkan dan butiran-butiran tanah cenderung untuk memisahkan diri satu dengan yang lain. Jika kadar air dalam tanah tersebut ditingkatkan, maka tambahan air akan menyebabkan butiran-butiran tanah itu menjadi lebih mudah untuk dimampatkan karena air itu bisa bersifat sebagai pelumas. Selanjutnya dengan penambahan air lebih banyak lagi akan menyebabkan proses ini terus berlanjut sampai pada suatu titik dimana tercapai kepadatan maksimumnya. Kondisi kadar air dimana berat volume kering tanah mencapai harga maksimum terjadi dinamakan kadar air optimum atau optimum moisture content (OMC). Jika penambahan air setelah titik tersebut dilanjutkan, maka akan menyebabkan partikel-partikel tanah cenderung untuk berpisah lagi akibat sebagian besar ronggarongga terisi oleh air yang bersifat incompressible dan kontak antar butiran berkurang, sehingga kepadatannya pun akan menurun. Uraian di atas memperlihatkan akan sangat pentingnya pengontrolan kadar air ketika sedang dilakukan proses pemadatan. Secara praktis, percobaan uji kadar air ini kadang-kadang tidak mungkin dilakukan di lapangan karena beberapa hal seperti keterbatasan waktu dalam pelaksanaan, ketersediaan alat dan cuaca. Oleh karena itu perlu dicari korelasi untuk memahami karakteristik ini sehingga dapat mempermudah pelaksanaan pekerjaan pemadatan di lapangan. Dalam penelitian ini digunakan uji pemadatan Proctor, analisa butiran dan uji batas plastis pada 30 sample tanah timbun di Provinsi Aceh. 2 TEORI DAN EFEK PEMADATAN Pemadatan merupakan usaha-usaha mekanis untuk mempertinggi kerapatan butiran-butiran tanah tanah atau berat jenis tanah dalam rangka memperbaiki sifat-sifat teknisnya. Tingkat pemadatan tanah dapat diukur dari nilai berat volume keringnya.

2 Secara teori menurut Proctor (1933) dalam Bowles (1991) dan Craig (1994), pemadatan tanah dipengaruhi oleh tipe tanah. energi pemadatan, dan kadar air. Setiap tanah akan menghasilkan kurva pemadatan tertentu. Pengaruh kadar air pada proses pemadatan ini dapat dijelaskan sebagai berikut: 1) pada kadar air rendah pori-pori tanah lebih banyak terisi udara dan hanya sebagian kecil butir-butir tanah dikelilingi air sehingga partikel-partikel tanah tersebut cenderung untuk memisahkan diri satu dengan yang lain; 2) ketika kadar air dari tanah tersebut ditingkatkan, akan menyebabkan butir-butir tanah itu menjadi lebih mudah untuk dimampatkan sehingga sejumlah udara yang ada pada pori-pori tanah dikeluarkan. Penambahan air lebih lanjut akan menyebabkan proses ini terus berlanjut sampai pada suatu titik dimana terjadi kepadatan maksimum dari tanah tersebut; 3) penambahan air setelah titik tersebut akan menyebabkan partikel-partikel tanah cenderung untuk berpisah lagi, sehingga kepadatannya akan menurun. Efek dari adanya pemadatan ini antara lain: berkurangnya penurunan tanah (subsidence) akibat berkurangnya angka pori, bertambahnya kekuatan tanah, dan berkurangnya perubahan volume. 3.2 Batas Plastis Batas plastis diteliti menggunakan standard ASTM:D Batas plastis suatu tanah yaitu batas antara keadaan plastis dan semi plastis. Batas plastis dikuantifikasikan sebagai kadar air pada batas bawah daerah plastis. Kadar air ini ditentukan dengan menggiling tanah pada plat kaca sehingga diameter dari batang tanah yang dibentuk sedemikian rupa mencapai 3mm. Bilamana tanah mulai pecah pada saat diameternya mencapai 3mm maka kadar air tanah itu adalah batas plastis. 3.3 Percobaan Proctor Dalam menentukan tingkat pemadatan yang sesuai untuk suatu tanah, perlu diketahui nilai karakteristik pemadatan, yaitu kadar air optimum dan berat volume kering maksimum dari tanah tersebut. Karakteristik pemadatan ini bisa digambarkan seperti pada Gambar 1. 3 OMC, BATAS PLASTIS DAN PERCOBAAN PEMADATAN PROCTOR Dalam penelitian ini digunakan uji pemadatan, analisa saringan dan uji batas plastis. Uji proctor mendapatkan nilai optimum moisture content (OMC) dan nilai maximum dry density (MDD). Analisa saringan dan uji batas plastis digunakan untuk mendapatkan jenis klasifikasi tanah yang akan menggunakan sistem klasifikasi unified soil classification system (USCS). 3.1 Optimum Moisture Content (OMC) Proses pemadatan dilakukan hingga berat volume kering tanah mencapai harga maksimum dan kadar air dimana kondisi berat volume kering tanah ini terjadi dinamakan kadar air optimum (OMC) (Gambar 1). Kadar air diuji menggunakan standard ASTM: D Gambar 1. Kurva hubungan OMC dan MDD dalam percobaan proctor (Das, 1985) 4 HASIL PENELITIAN PADA TANAH TIMBUN DI ACEH Hasil penelitian ini akan berupa korelasikorelasi sederhana yang bisa digunakan dalam estimasi kasar nilai OMC dan MDD untuk tanah timbun di Aceh. 4.1 Klasifikasi Tanah Beberapa parameter untuk keperluan klasifikasi USCS beserta dengan hasil deskripsi secara visual diperlihatkan pada Tabel 1. Delapan (8) tanah timbun dalam penelitian ini, menurut USCS, termasuk dalam

3 kategori tanah berbutir kasar dan 22 lainnya termasuk dalam tanah berbutir halus. Klasifikasi USCS untuk tanah timbun berbutir halus dalam penelitian ini diperlihatkan pada Gambar 2 yang menunjukkan bahwa tanah timbun kohesif yang diteliti sebagian besar dalam klasifikasi antara lempung hingga lanau berplastisitas rendah (CL dan ML). Hanya sebagian kecil dari tanah timbun berbutir halus itu yang ada pada klasifikasi lempung berplastisitas tinggi (CH) dan lanau berplastisitas tinggi (MH). Tabel 1. Parameter-parameter fisik tanah timbun di Aceh untuk klasifikasi USCS % tertahan PI LL No #200 % % Deskripsi visual Lokasi 1 59,27 14,69 50,85 Lanau kelempungan berhumus Aceh Selatan 2 39,18 4,84 44,40 Lanau kelempungan berhumus berpasir Aceh Selatan 3 48,20 4,72 32,99 Lanau sedikit humus Aceh Selatan 4 60,34 6,97 28,52 Kerikil berpasir berlanau berlempung Bireun 5 65,06 3,25 20,53 Pasir kelanauan Lhokseumawe 6 80,23 2,50 22,32 Pasir halus berlanau Lhokseumawe 7 83,13 1,92 26,57 Pasir halus kelanauan berlempung Lhokseumawe 8 45,67 3,76 33,63 Pasir berkerikil kelanauan??? Subulussalam 9 35,00 9,77 51,00 Lanau kelempungan berpasir Lhokseumawe 10 52,40 2,53 29,69 Lanau kepasiran berkerikil Biruen 11 72,23 18,18 37,34 Batu berlempung Aceh Besar 12 41,44 16,72 44,58 Lanau berlempung berpasir Aceh Besar 13 48,05 9,21 29,57 Lanau kelempungan Aceh Tenggara 14 11,62 11,95 34,38 Lanau kelempungan Aceh Tenggara 15 40,79 24,92 40,43 Lanau kelempunga Aceh Barat 16 40,98 16,99 40,28 Lanau berkempung Aceh Barat 17 33,13 6,49 29,68 Lempung berbatu kapur Aceh Besar 18 44,95 18,24 49,75 Lempung kelanauan berbatu kapur Aceh Besar 19 44,88 14,28 41,15 Lempung kelanauan Aceh Jaya 20 47,58 15,95 41,52 Lempung berbatu lunak Aceh Jaya 21 11,77 28,13 61,37 Lempung kelanauan Aceh Jaya 22 14,79 27,50 57,59 Lempung kelanauan Aceh Jaya 23 43,36 23,62 47,14 Lanau berpasir kasar Banda Aceh 24 91,28 19,28 34,79 Pasir halus berlanau Aceh Barat 25 14,48 20,31 40,38 Lanau kelempungan Aceh Barat 26 13,17 19,23 39,13 Lanau kelempungan Aceh Barat 27 49,04 11,06 32,96 Lempung Aceh Barat 28 34,19 17,52 40,26 Lanau kelempungan Aceh Utara 29 35,00 9,77 51,00??? Aceh Besar 30 29,28 21,61 43,46 Lanau berpasir berlempung Simeulue Gambar 2. Klasifikasi berdasarkan USCS tanah timbun dalam penelitian ini 4.2 Batas Plastis, OMC dan MDD Tanah Nilai-nilai batas plastis, OMC dan MDD tanah timbun dalam penelitian ini diperoleh dari uji-uji laboratorium seperti dijelaskan di atas. Hasilnya disajikan dalam Tabel 2. Tabel 2. Nilai batas plastis, OMC dan MDD tanah timbun dalam penelitian ini No % tertahan PI LL PL OMC MDD #200 % % % % gr/cm 3 Lokasi 1 59,27 14,69 50,85 36,16 13,73 1,45 Aceh Selatan 2 39,18 4,84 44,40 39,56 21,65 1,48 Aceh Selatan 3 48,20 4,72 32,99 28,27 28,80 1,41 Aceh Selatan 4 60,34 6,97 28,52 21,55 14,17 1,87 Bireun 5 65,06 3,25 20,53 17,28 12,80 1,87 Lhokseumawe 6 80,23 2,50 22,32 19,82 16,26 1,65 Lhokseumawe 7 83,13 1,92 26,57 24,65 17,40 1,60 Lhokseumawe 8 45,67 3,76 33,63 29,87 16,06 1,70 Subulussalam 9 35,00 9,77 51,00 41,23 24,10 0,67 Lhokseumawe 10 52,40 2,53 29,69 27,16 24,01 1,49 Biruen 11 72,23 18,18 37,34 19,16 16,44 1,78 Aceh Besar 12 41,44 16,72 44,58 27,86 29,79 1,09 Aceh Besar 13 48,05 9,21 29,57 20,36 20,75 1,35 Aceh Tenggara 14 11,62 11,95 34,38 22,43 20,75 1,35 Aceh Tenggara 15 40,79 24,92 40,43 15,51 14,13 1,70 Aceh Barat 16 40,98 16,99 40,28 23,29 24,35 1,43 Aceh Barat 17 33,13 6,49 29,68 23,19 13,77 1,87 Aceh Besar 18 44,95 18,24 49,75 31,51 31,32 1,35 Aceh Besar 19 44,88 14,28 41,15 26,87 26,89 1,31 Aceh Jaya 20 47,58 15,95 41,52 25,57 31,53 1,23 Aceh Jaya 21 11,77 28,13 61,37 33,24 27,94 1,45 Aceh Jaya 22 14,79 27,50 57,59 30,09 31,80 1,34 Aceh Jaya 23 43,36 23,62 47,14 23,52 18,78 1,77 Banda Aceh 24 91,28 19,28 34,79 15,51 18,99 1,46 Aceh Barat 25 14,48 20,31 40,38 20,07 17,14 1,75 Aceh Barat 26 13,17 19,23 39,13 19,90 19,96 1,58 Aceh Barat 27 49,04 11,06 32,96 21,90 21,97 1,56 Aceh Barat 28 34,19 17,52 40,26 22,74 23,02 1,51 Aceh Utara 29 35,00 9,77 51,00 41,23 20,84 1,58 Aceh Besar 30 29,28 21,61 43,46 21,85 20,75 1,35 Simeulue 4.3 Korelasi OMC dan Batas Plastis Tanah Seperti dijelaskan dalam bagian awal dalam makalah ini, beberapa korelasi akan dihasilkan dalam penelitian ini. Korelasi ini dipisahkan dalam dua kategori yang berbeda yaitu korelasi untuk tanah berbutir kasar dan korelasi untuk tanah berbutir halus seperti diperlihatkan pada Gambar 3 dan 4. Gambar 3 menunjukkan bahwa korelasi antara nilai OMC dengan nilai batas plastis pada tanah berbutir kasar adalah sangat buruk. Persamaan korelasi yang dihasilnya mempunyai koefisien determinasi yang sangat rendah yaitu 0,0005. Kondisi sebaliknya diperlihatkan pada tanah berbutir halus, Gambar 4, dimana koefisien determinasi

4 persamaan yang dihasilkan mempunyai nilai yang cukup tinggi yaitu 0,647. Gambar 5. Korelasi antara batas plastis dan MDD untuk tanah berbutir kasar Gambar 3. Korelasi antara OMC dan batas plastis untuk tanah berbutir kasar Gambar 6. Korelasi antara batas plastis dan MDD untuk tanah berbutir halus Gambar 4. Korelasi antara OMC dan batas plastis untuk tanah berbutir halus 4.4 Korelasi MDD dan Batas Plastis Tanah Korelasi nilai OMC dan MDD Tanah ini juga dipisahkan dalam dua kelompok. Kelompok pertama untuk tanah berbutir kasar diperlihatkan pada Gambar 5 dan untuk tanah berbutir halus disajikan pada Gambar 6. Kedua gambar tersebut memperlihatkan korelasi yang kurang baik antara MDD dan batas plastisnya dengan koefisien determinasi hanya 0,338 untuk tanah granular dan 0,277 untuk tanah kohesif. Hal ini menunjukkan bahwa sangat sulit untuk mengestimasi nilai MDD dengan menggunakan data batas plastis. 5 KESIMPULAN Proyek konstruksi senantiasa memerlukan daya dukung tanah dasar yang memadai. Tetapi kondisi ini seringkali tidak terpenuhi sehingga diperlukan upaya-upaya perbaikan seperti pemadatan. Proses pemadatan ini dilakukan hingga kepadatan maksimum tercapai. Kondisi kadar air dimana berat volume kering tanah mencapai harga maksimum terjadi dinamakan kadar air optimum atau optimum moisture content (OMC). Secara praktis, percobaan-percobaan uji kadar air ini kadang-kadang tidak mungkin dilakukan di lapangan karena keterbatasan waktu dalam pelaksanaan suatu proyek, alat dan cuaca. Oleh karena itu perlu dicari korelasi untuk mendapatkan parameter penting ini. Tiga puluh (30) sample tanah timbun di Provinsi Aceh telah diuji. Korelasi antara OMC

5 dengan batas plastis tanah telah dilakukan dimana untuk tanah granular mempunyai korelasi dengan nilai determinasi yang sangat rendah, sebaliknya untuk tanah kohesif mempunyai koefisien determinasi yang cukup tinggi. Korelasi antara MDD dengan batas plastis pada kedua jenis tanah itu juga telah dibuat. Hubungan antara MDD dengan batas plastisnya ini mempunyai koefisien determinasi yang rendah. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih dan memberikan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada semua pihak yang telah mempunyai andil besar dengan terselesainya penelitian ini. Penghargaan khusus penulis sampaikan kepada Drs. Ir. Kotawali Thamrin, Nafisah Al Huda, ST, MT dan Sugiarto ST, M.Eng atas dukungannya. DAFTAR PUSTAKA Bowles, J.E., 1991, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta. Craig, R.F., 1994, Mekanika Tanah, Terjemahan oleh Budi S, Penerbit Erlangga, Jakarta. Das, B.M., 1985, Principles of Geoteknik Engineering, PWS Publisher, Boston.