KAJIAN EFEKTIFITAS SEMEN DAN FLY ASH DALAM STABILITAS TANAH LEMPUNG DENGAN UJI TRIAXIAL CU DAN APLIKASI PADA STABILISASI LERENG Frengky Alexander Silaban 1, Roesyanto 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email: frengky.silaban1990@gmail.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1, Medan ABSTRAK Upaya perbaikan tanah lempung menjadi salah satu hal yang patut diperhatikan dalam pembangunan konstruksi, dikarenakan sifat dari tanah lempung yang sangat rentan terhadap kembang-susut saat diberikan air sehingga dapat membahayakan dalam pembangunan suatu konstruksi. Perbaikan tanah lempung dengan menggunakan bahan tambah (semen dan fly ash) adalah salah satu upaya dalam perbaikan tanah. Penelitian yang menggunkan sampel tanah yang berasal dari Jl. Raya Medan Tenggara, Medan, Sumatera Utara ini juga ditujukan untuk mengetahui sifak fisik tanah serta besar peningkatan kekuatan tanah dengan campuran bahan tambah dengan kadar dan variasi tertentu serta menggunakannya dalam upaya penentuan angka keamanan pada stabilisasi lereng dengan menggunakan uji Triaxial CU. Dari hasil analisis, didapat bahwa variasi pencampuran 2% PC + 6% FA dengan waktu peram 7 hari menghasilkan angka keamanan tertinggi yakni 1.70 namun dengan menggunakan variasi campuran 2% PC + 2% FA dengan waktu peram 0 hari menghasilkan angka keamanan sebesar 1.55, ternyata sudah memenuhi syarat keamanan lereng. Kata Kunci : Perbaikan tanah, angka keamanan lereng, Uji Triaxial CU Clay soil reinforcement is one of the most important thing that should be notice on construction, because of the clay s characteristic that is so fragile to shrink and to swell when it s given a water that can harm a construction. Reinforcement of clay that use an additive (cement and fly ash) is one of reinforcement of soil. This research used a sample from Jl. Raya Medan Tenggara, Medan, Sumatera Utara to know the index properties and the strength of soil that mix with additive with specific content and variation and using it in determining safety factor for slope of stabilization by using Triaxial CU Test. From the analysis, we know that the variation of mixture 2% PC + 6% FA and curing time 7 days to get the highest safety factor 1.70, but if we use the variation of mixture 2% PC + 2% FA and curing time 0 day, we can get safety factor 1.55, and it is eligible slope safety factor. Key Word : Soil reinforcement, Slope Safety Factor, Triaxial CU Test 1. PENDAHULUAN Tanah merupakan material yang terdiri dari butiran (agregat) mineral padat yang tidak terikat secara kimia satu dengan yang lainnya dan disertai zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Berdasarkan ukuran butiran tanah diklasifikasikan menjadi empat kelas yaitu kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), dan lempung (clay). Sifat yang khas dari tanah lempung adalah dalam keadaan kering maka akan bersifat keras sedangkan jika dalam keadaan basah akan bersifat lunak dan plastis dan kohesif, mengalami peristiwa pengembangan dan penyusutan yang berlangsung relatif cepat sehingga dapat membahayakan suatu konstruksi. Stabilisasi tanah lempung dengan menggunakan semen dan fly ash adalah merupakan salah satu cara untuk memperbaiki sifat-sifat fisik maupun mekanis dari contoh tanah yang kurang baik sehingga memenuhi persyaratan teknis. Tanah yang digunakan sebagai bahan timbunan pada lereng diisyaratkan harus mampu mendukung beban konstruksi maupun beban material itu sendiri. Sekuat apapun bangunan tersebut jika dihitung dan dibuat secara konstruksi tidak akan berarti jika nilai daya dukung tanahnya tidak memenuhi persyaratan. Sering dijumpai dilapangan kondisi tanah diluar dari yang diharapkan sehingga untuk mendapatkan kondisi tanah yang diinginkan dilakukan perbaikan atau stabilisasi tanah. Menurut Sosrodarsono (2003), klasifikasi faktor keamanan suatu lereng dapat dibagi menjadi 4 bagian seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1. 1
Tabel 1. Nilai Faktor Keamanan untuk Perancangan Lereng (Sosrodarsono, 2003) Faktor Keamanan ( FS ) Keadaan Lereng FS < 1,00 Lereng dalam kondisi tidak mantap (lereng labil) 1,00 < FS < 1,20 Lereng dalam kondisi kemantapan diragukan 1,30 < FS < 1,40 Lereng dalam kondisi memuaskan 1,50 < FS < 1,70 Lereng dalam kondisi mantap (lereng stabil) 2. TUJUAN PENELITIAN Tujuan penelitian ini adalah : Mengetahui sifat fisik (index properties) dari tanah yang berasal dari Jl. Raya Medan Tenggara Mengetahui perbandingan kuat daya dukung tanah yang dicampur dengan semen dan fly ash serta aplikasi pada perhitungan faktor keamanan pada stabilisasi lereng berdasarkan uji Triaxial CU 3. METODOLOGI PENELITIAN Adapun metodologi yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan urutan sebagai berikut : Pekerjaan persiapan, berupa pencarian literatur tentang stabilisasi tanah serta melakukan pengumpulan bahan stabilisasi Proses pengambilan sampel tanah (sampling) dengan menggunakan sampel tanah terganggu (disturbed soil) dengan membersihkan top soil setebal ± 30cm di daerah pengambilan sampel. Pengujian laboratorium, dengan melakukan uji laboratorium untuk menentukan nilai index properties dan engineering properties tanah Analisa data laboratorium dengan data lereng untuk mencari nilai faktor keamanan lereng Penelitian ini dilakukan dengan batasan masalah sebagai berikut : Diambil sebanyak 10 (sepuluh) sampel tanah, dimana 1 (satu) digunakan sampel tanpa campuran atau tanah asli, 9 (sembilan) digunakan sampel dengan campuran semen - fly ash. Penambahan variasi kadar stabilisator yang dipakai adalah sebesar 2%(PC)+2%(FA), 2%(PC)+4%(FA), 2%(PC)+6%(FA) dengan waktu peram (curing time) selama 0 hari, 4 hari, 7 hari. Penelitian dilakukan dengan mencari nilai Index Properties dari sampel tanah dan Engineering Properties tanah dengan menggunakan uji pemadatan tanah (compaction test) dan uji Triaxial CU. Dalam pengujian hanya dilakukan 3 jenis variasi pencampuran tanpa melakukan pencarian mengenai variasi kadar optimum pencampuran. Data lereng dengan perbandingan kemiringan sisi tegak dan datar sebesar 1 : 1 dimana timbunan pertama 3 meter (estimasi setelah mengalami konsolidasi) dan timbunan kedua 5 meter. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : Hasil uji sifat fisik tanah Hasil uji sifat fisik tanah ditunjukkan pada Tabel 2. 2
Tabel 2. Hasil uji sifat fisik tanah No. Pengujian Hasil 1 Kadar Air ( Water Content ) 23.15 2 Berat Jenis ( Specific Gravity ) 2.646 3 Berat Isi ( Volume Weight ) 1.592 4 Batas Cair ( Liquid Limit ), LL 42.05 5 Batas Plastis ( Plastic Limit ), PL 13.39 6 Indeks Plastisitas ( Plasticity Index ), PI 28.65 7 Persen lolos saringan no 200 62.07 Hasil uji atterberg limit Hasil uji atterberg limit ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil uji atterberg limit Batas - Batas Sampel Atterberg LL PL IP Tanah Asli 42.05 13.39 28.65 2% (PC) + 2% (FA), 0 hari 19.91 9.84 10.07 2% (PC) + 2% (FA), 4 hari 23.54 10.94 12.61 2% (PC) + 2% (FA), 7 hari 28.94 11.15 17.79 2% (PC) + 4% (FA), 0 hari 18.56 9.43 9.13 2% (PC) + 4% (FA), 4 hari 22.38 10.49 11.89 2% (PC) + 4% (FA), 7 hari 27.48 12.07 15.41 2% (PC) + 6% (FA), 0 hari 17.70 9.05 8.65 2% (PC) + 6% (FA), 4 hari 21.04 10.27 10.76 2% (PC) + 6% (FA), 7 hari 24.69 11.07 13.62 Hasil uji pemadatan (compaction) tanah Hasil uji pemadatan (compaction) tanah ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil uji pemadatan (compaction) tanah No. Hasil Pengujian Nilai 1 Kadar Air Optimum 25.40 % 2 Berat isi kering maksimum 1.664 gr/cm 3 3
Hasil uji Triaxial CU Hasil uji Triaxial CU ditunjukkan pada Tabel 5. Kondisi Tanah Tabel 5. Hasil uji Triaxial CU Lama Pemeraman Sudut Geser ( Ø ) Kohesi ( c ) Tanah Asli 25.030 0.038 2% (PC) + 2% (FA) 0 hari 28.862 0.079 2% (PC) + 4% (FA) 0 hari 28.775 0.101 2% (PC) + 6% (FA) 0 hari 28.595 0.113 2% (PC) + 2% (FA) 4 hari 28.697 0.103 2% (PC) + 4% (FA) 4 hari 29.222 0.099 2% (PC) + 6% (FA) 4 hari 28.626 0.108 2% (PC) + 2% (FA) 7 hari 29.101 0.091 2% (PC) + 4% (FA) 7 hari 29.028 0.097 2% (PC) + 6% (FA) 7 hari 28.807 0.114 Hasil perhitungan faktor keamanan lereng Hasil perhitungan faktor keamanan lereng ditunjukkan pada Tabel 6. Tabel 6. Hasil perhitungan faktor keamanan lereng Kondisi Tanah Curing Time Sudut Geser Kohesi C/ɣH FS Status Lereng Tanah Asli 25.030 0.038 0.048 1.00 Labil 2% (PC) + 2% (FA) 0 hari 28.862 0.079 0.099 1.55 Stabil 2% (PC) + 4% (FA) 0 hari 28.775 0.101 0.127 1.61 Stabil 2% (PC) + 6% (FA) 0 hari 28.595 0.113 0.142 1.64 Stabil 2% (PC) + 2% (FA) 4 hari 28.697 0.103 0.129 1.58 Stabil 2% (PC) + 4% (FA) 4 hari 29.222 0.099 0.124 1.62 Stabil 2% (PC) + 6% (FA) 4 hari 28.626 0.108 0.136 1.65 Stabil 2% (PC) + 2% (FA) 7 hari 29.101 0.091 0.114 1.60 Stabil 2% (PC) + 4% (FA) 7 hari 29.028 0.097 0.122 1.63 Stabil 2% (PC) + 6% (FA) 7 hari 28.807 0.114 0.143 1.70 Stabil Diagram hubungan variasi campuran dengan faktor keamanan lereng ditunjukkan pada Gambar 1. 4
Faktor Keamanan (FS) 2,00 Diagram Hubungan Variasi Campuran dengan Faktor Keamanan Lereng 1,60 1,20 0,80 2% (PC) + 2% (FA) 2% (PC) + 4% (FA) 2% (PC) + 6% (FA) 0,40 0,00 0 hari 4 hari 7 hari Variasi Lama Pemeraman Gambar 1. Hubungan variasi campuran dengan faktor keamanan lereng 5. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian tersebut maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : Berdasarkan sifat fisiknya, tanah lempung yang berasal dari daerah Jalan Raya Medan Tenggara berwarna hitam keabu-abuan, lengket dan mengandung sedikit pasir. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL ( Clay Low Plasticity ) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6. Dari pengujian Atterberg Limit pada tanah asli diperoleh nilai Liquid Limit sebesar 42.05 dan Indeks Plastisitas sebesar 28.65, sedangkan dari komposisi campuran tanah dengan semen dan fly ash diperoleh nilai terbesar pada variasi komposisi 2% (PC) + 2% (FA) dengan pemeraman 7 hari yakni nilai Liquid Limit sebesar 28.94 dan Indeks Plastisitas sebesar 17.79. Hasil uji Proctor Standart menghasilkan nilai kadar air optimum tanah sebesar 25.40 % dan berat isi kering maksimum sebesar 1.66 gr/cm3. Dari pengujian Triaxial CU Test yang dilakukan pada tanah asli diperoleh nilai kohesi sebesar 0.04 kg/cm² dan sudut geser dalam tanah sebesar 25.03º. Dari perhitungan faktor keamanan pada stabilisasi lereng menghasilkan hasil yang bervariasi, namun dengan melakukan stabilisasi pada lereng yang ditinjau lereng yang sebelumnya dalam keadaan labil menjadi dalam keadaan stabil. Keadaan lereng paling stabil (nilai faktor keamanan terbesar) adalah dengan pada stabilisasi dengan pemeraman 7 hari dengan campuran 2% (PC) + 6% (FA) yakni FS (Safety Factor) sebesar 1.70. Dalam perhitungan diketahui bahwa dengan melakukan penambahan bahan stabilisasi tanah 2% (PC) + 2% (FA) saja, juga sudah memenuhi syarat keamanan yakni dengan FS (Safety Factor) sebesar 1.55. 6. SARAN Adapun dari penelitian ini dapat disarankan sebagai berikut : Perlu dilakukannya penelitian lain dengan menggunakan bahan additive lainnya sehingga dapat diperoleh variasi bahan tambah guna peningkatan daya dukung pondasi dan upaya perbaikan tanah. Bagi peneliti yang ingin melakukan penelitian lanjutan dapat menggunakan variasi pencampuran ataupun variasi lama pemeraman yang berbeda sehingga dapat dilihat perbandingan nilai antar variasi. 5
7. REFERENSI Das, B. M., 1994, Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayas Geoteknis) Jilid I, Erlangga, Jakarta Das, B. M., 1994, Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayas Geoteknis) Jilid II, Erlangga, Jakarta Hardiyatmo, H. C., 1992, Mekanika Tanah I, PT. Gramedia Pustaka Umum : Jakarta Smith, M. J., 1984, Mekanika Tanah Seri Pedoman Godwin Edisi Keempat, PT. Erlangga : Jakarta Hartosukma, E. W., 2005, Perilaku Tanah Lempung Ekspansif Karangawen Demak Akibat Penambahan Semen dan Fly Ash Sebagai Stabilizing Agents, Tesis,(Online),Jilid5,No.4, (http://eprints.undip.ac.id/12065/1/2005mts3835.pdf, diakses 17 Desember 2012) Marpaung, M., 2011, Kuat geser tanah dari tanah yang dicampur dengan serbuk kulit kerang dengan uji Triaxial CU dan aplikasinya pada pondasi dangkal, Tugas Akhir, Bidang Studi Geoteknik, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Modul Praktikum Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Muntohar, A. S., Analisis Stabilitas Lereng (Slope Stability), Jurnal Universitas Muhammadiyah Yogyakarta http://flyashonline.blogspot.com/2012/08/pengertian-fly-ash.html, diakses tanggal 17 Desember 2012 http://www.forumbebas.com/thread-105046.html, diakses tanggal 17 Desember 2012 http:// id.scribd.com/doc/85894883/meyerhof-method, diakses tanggal 30 Januari 2013 6