PENGARUH GARAM DAPUR (NaCl) TERHADAP KEMBANG SUSUT TANAH LEMPUNG Oleh : Herman *), Willy Joetra **) *) Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan **) Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Padang Abstrak Secara fisik, garam adalah padatan berwarna putih yang berbentuk kristal yang merupakan kumpulan senyawa dengan bahagian terbesar Natrium Chlorida (> 80%) serta senyawa lainnya seperti Magnesium Chlorida, Magnesium Sulfat, Calsium Clorida. Garam mempunyai sifat karakteristik hidroskopis sehingga mudah menyerap air. Dari penelitian yang telah dilaksanakan, garam dapat meningkatkan daya serap tanah terhadap air, mempertahankan permeabilitas dan mengurangi plastisitas tanah ketika basah. Untuk mengetahui pengaruh garam terhadap nilai kembang susut tanah lempung, diadakanlah penelitian di Laboratorium, garam yang digunakan adalah garam dapur beryodium merk Octopuss, sampel tanah lempung diambil pada sekitar ruas jalan By Pass KM 7-8 kedalaman m, komposisi garam dalam tanah adalah 0%, 0%, 0% dan 50% dari berat kering tanah dengan masa perawatan hari, pengujian terdiri dari uji sifat fisis dan uji sifat mekanis dari tanah asli maupun tanah yang telah dicampur dengan beberapa variasi garam dapur. Hasil pengujian menunjukan, semakin tinggi porsentase garam dalam tanah dapat menurunkan nilai-nilai batas cair (LL), batas plastis (LL), indeks plastisitas (PI), kadar air optimum, pengembangan dan tekanan pengembangan, pada 0% garam nilai pengembangan sudah mencapai nol, sedangkan nilai batas susut (SL), fraksi tertahan saringan no. 00 dan kepadatan kering maksimum tanah cenderung meningkat. Kata - kata kunci : senyawa, hidroskopis, permeabilitas, plastisitas. PENDAHULUAN Garam adalah benda padatan bewarna putih berbentuk kristal yang merupakan kumpulan senyawa dengan sebahagian besar terdiri dari Natrium Chlorida (>80%), serta senyawa-senyawa lain seperti Magnesium Chlorida, Magnesium Sulfat, Calsium Chlorida. Garam mempunyai sifat karakteristik hidroskopis yang berarti mudah menyerap air, tingkat kepadatan sebesar 0,8 0,9 dan titik lebur pada tingkat suhu 80 o C (Subiyantoro. S, 00). Garam merupakan salah satu bahan kimiawi untuk stabilisasi tanah lempung, struktur garam (NaCl) meliputi anion ditengah dan kation menempati pada rongga octahedral. Larutan garam juga merupakan suatu elektrolit yang mempunyai gerakan brown dipermukaan yang lebih besar dari gerakan brown pada air murni sehingga bisa menurunkan air dan larutan, ini menambah gaya kohesi antar partikel sehingga ikatan antar partikel lebih rapat (Bowles, 986). Selain itu larutan garam bisa mempermudah didalam memadatkan tanah (Ingles dan Metcalf, 97). Penambahan garam dapur pada tanah menunjukan semakin besar prosentase garam pada tanah dapat memperbaiki sifat-sifat fisis dan sifat-sifat mekanis tanah lempung (Ramadhan R., Setyawan M, 0) dan dapat juga memperbaiki sifat-sifat tanah lempung ekspansif (Sudjianto AT., 007). Penggunaan garam anorganik pada tanah ekspansif dapat menurunkan nilai kepadatan kering maksimum, sedangkan kekuatan tanah melalui uji tekan bebas dan uji CBR rendaman meningkat (Aschuri. I). Tanah Lempung (Clay) Lempung (clay) adalah jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis, terdiri dari partikel mikroskopis dan submikroskopis yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan mempunyai permukaan khusus. Lempung didefinisikan sebagai golongan partikel yang mempunyai ukuran kurang dari 0,00 mm (= mikron) (Das,998) dan sangat tergantung pada komposisi mineral dan unsur-unsur kimianya. Tanah lempung mempunyai partikel-partikel tertentu yang menghasilkan sifat-sifat plastis pada tanah bila dicampur dengan air (Grim,95 dalam Das, 998). Umumnya, terdapat kira-kira 5 macam mineral yang diklasifikasikan sebagai mineral lempung (Kerr,959 dalam Hardiyatmo,00). Antara lain montmorillonite, illite, kaolinite, polygorskite, chlorite, vermiculite, dan halloysite. Lempung ekspansif mempunyai fluktuasi kembang susut yang cukup tinggi, mempunyai plastisitas medium sampai tinggi serta mempunyai mineral illite atau montmorillonite
(Damoerin, Virisdiyanto, 999). Semakin tinggi indeks plastisitas tanah, makin tinggi pula potensi mengembangnya (Mitchell, 976). Bila indeks plastisitas > 5%, lempung dikategorikan dalam kriteria ekspansif (Chen, 975). Umumnya partikel lempung bermuatan listrik negatif (anion). Karenanya partikel lempung menarik ion positif (kation) dari garam didalam air pori. Air yang tertarik secara elektris disekitar partikel lempung, disebut air lapisan ganda (double-layer water). Sifat plastis lempung adalah akibat eksistensi air lapisan ganda. Air lapisan ganda pada bagian paling dalam yang sangat kuat melekat pada partikel lempung, disebut air serapan (adsorbed water). Hubungan mineral-mineral lempung dengan air serapan, memberikan bentuk dasar dari susunan tanah. Tiap partikel saling terikat lewat lapisan air serapan (Hardiyatmo, 00). Klasifikasi Tanah Klasifikasi tanah adalah sistem pengaturan tanah-tanah ke dalam kelompok ataupun subkelompok yang menunjukkan sifat atau kelakuan yang sama. Secara umum tanah diklasifikasikan sebagai tanah tidak kohesif dan tanah kohesif atau sebagai tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus. Sistem klasifikasi yang banyak digunakan dalam geoteknik adalah Unified Soil Clasification System (USCS) dan American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Sifat sifat Fisis Tanah. Sifat fisis tanah digambarkan dengan pengujian batas-batas konsistensi (batas-batas Atterberg), gravitas kihusus (specific gravity), kadar air (water content), dan uji distribusi ukuran butiran tanah (grain size analysis), Sifat-sifat Mekanis Tanah a. Pemadatan (Compaction) Pemadatan adalah usaha untuk mempertinggi kerapatan tanah. Pemadatan dilakukan dengan prosedur dinamik dilaboratorium. Tingkat kepadatan tanah diukur dari berat volume kering tanah yang dipadatkan (γ d ). Kadar air pada saat nilai berat volume kering mencapai maksimum disebut kadar air optimum (W opt ). b. Pengembangan (Swelling) Tekanan pengembangan Tekanan pengembangan adalah besarnya tekanan yang diperlukan untuk menahan pemuaian tanah karena pengaruh air, atau tekanan yang diperlukan untuk memampatkan tanah yang memuai akibat kenaikan kadar air hingga kembali pada kondisi semula. Nayak (980) dalam Fathani dan Adi (999), mendefinisikan tekanan pengembangan sebagai tekanan vertikal yang diperlukan bekerja pada sampel yang dibatasi secara lateral, agar tinggi sampel setelah menyerap air tetap sama seperti kondisi awalnya. Tekanan pengembangan tanah dipengaruhi juga oleh tingkat kandungan air dan kepadatan tanah. Makin meningkat kepadatan tanah, akan meningkat pula tekanan pengembangannya. Tetapi pada kondisi kadar air meningkat, tekanan pengembangan menurun. Potensi pengembangan( swelling potensial) Seed, Woodward dan Lundgren (96) dalam Hardiyatmo (00) mendefinisikan potensi pengembangan adalah persentase pengembangan di bawah tekanan 6,9 kpa, pada contoh tanah yang dibebani secara terkekang arah lateral, dan dipadatkan pada kadar air optimum sehingga mencapai berat volume kering maksimumnya menurut standar AASHTO.. METODOLOGI Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Padang. Tanah lempung diambil sekitar Jalan By Pass KM 7-8 dengan kedalaman m dari muka tanah, garam yang digunakan adalah garam dapur beryodium merk Octopuss. Persentase penambahan garam dapur adalah 0%, 0%, 0% dan 50% dari berat kering tanah dengan kondisi tanah terganggu, masa perawatan hari, peralatan yang digunakan diantaranya satu set saringan standar dan hidrometer, satu set alat ukur gravitas khusus, alat uji batas konsistensi, alat pemadatan standar, satu set alat uji pengembanganan (swelling) dengan alat oedometer, alat-alat bantu yang terdiri dari oven, timbangan dengan ketelitian 0,0, stop watch, thermometer. Prosedur pengujian dapat dilihat pada bagan alir penelitian (Gambar.). 4
Gambar.. Bagan Alir Penelitian. HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil Penelitian.. Penelitian Pendahuluan Hasil uji pendahuluan berupa hasil uji sifat fisis dan sifat mekanis tanah asli dan garam dapur dapat dilihat pada (Tabel.) dan (Tabel.). Tabel. Hasil Uji Sifat Fisis dan Sifat MekanisTanah Asli. No. Data Pengamatan Hasil 4 Kadar Air Lapangan Kadar Air Kering Udara Gravitas Khusus Batas Cair (LL) 64, % 4,88 %,66 65,66 % 5 5 6 7 8 9 0 4 Batas Plastis (PL) Batas Susut (SL) Indeks Plastisitas (PI) Tertahan Saringan no. 00 Lolos Sar. no. 00 MDD ( d maks ) OMC (W opt ) Pengembangan Tekanan Pengembangan 7,66 %,5 % 8 % 4,66 % 95,4%,9 gr/cm 5 % 0,74 % 00 kpa Tabel.. Hasil Uji Sifat Fisis Garam Dapur No. Data Pengamatan Hasil Gravitas Khusus,6
Lempung + 50 % Garam,66.. Penelitian Pokok Hasil uji pokok terdiri dari uji sifat fisis tanah dengan campuran berbagai variasi garam dapur dapat dilihat pada (Tabel.), (Tabel.4) dan (Tabel.5). Tabel. Nilai Gravitasi Khusus (Gs) Tanah denganvariasi Garam Dapur No. Variasi Campuran Nilai Gs Lempung + 0% Garam Lempung + 0% Garam,66,66 Tabel.4 Fraksi Tertahan Sar. no. 00 (%). Tertahan No. Variasi Campuran Sar. no. 00 (%) Lempung + 0% Garam Lempung + 0% Garam Lempung + 50 % Garam 7,40 7,85 9,70 Tabel. 5 Nilai-nilai Batas-batas Konsistensi Tanah dengan Berbagai Variasi Garam Dapur Batas Batas Batas Cair Plastis (PL) Susut No. Variasi Campuran (LL) ( % ) (SL) ( % ) ( % ) Lempung + 0% Garam Lempung + 0% Garam Lempung + 50 % Garam 5,44 45,05 4,86,66, 0,94 4,84 9,65 0, Dan uji sifat mekanis tanah dengan beberapa variasi Garam Dapur (Tabel.6), (Tabel.7) Tabel.6 Hasil Uji Pemadatan Tanah dengan Berbagai Variasi Garam Dapur Kadar Air No. Variasi Campuran Optimum (OMC) ( % ) Lempung + 0% Garam Lempung + 0% Garam Lempung + 50 % Garam 5 4 Indeks Plastisitas (PI) ( % ) 7,78 4,5,9 Berat Volume Kering Maksimum (MDD) ( gr/cm ),45,5,57 Tabel.7 Nilai Pengembangan dan Tekanan Pengembangan denganvariasi Garam Dapur Tekanan Pengembangan No. Variasi Campuran Pengembangan ( % ) ( kpa) Lempung + 0% Garam Lempung + 0% Garam Lempung + 50 % Garam 0,5 0,00 0,00 00 7 7. Pembahasan.. Tanah Asli Butiran yang lolos saringan no 00 adalah 95,4% > 50%, tanah termasuk berbutir halus, dihubungkan dengan nilai batas cair (LL = 65,66%) dan indeks plastisitas (PI = 8%), maka tanah termasuk dalam kelompok MH (USCS) atau Lanau Anorganik Dengan Plastisitas Tinggi, sedangkan menurut AASHTO tanah masuk dalam kelompok A-7-5 (4), karena lolos saringan no 00 adalah 95,4% > 5%, batas 6 cair (LL = 65,66%) > 4%, indeks plastis (PI = 8%) > %, dan batas plastis (PL = 7,66%) > 0%, dengan indeks kelompok 4... Karakteristik Tanah Lempung dengan Campuran Berbagai Variasi Persentase Garam Dapur a. Specific Gravity (Gravitas khusus) Hasil uji gravitas khusus (Gs), menunjukan nilai ini cenderung konstan dengan
bertambahnya persentase garam pada tanah ( Gambar. ) Gambar. Pengaruh Variasi Persentase Garam terhadap Nilai Gravitas Khusus (Gs) Hal ini disebabkan karena nilai gravitas khusus garam hampir sama dengan nilai gravitas khusus tanah asli. b. Atterberg Limit (Batas-batas Konsistensi) Uji batas konsistensi tanah dengan campuran berbagai variasi garam mengindikasikan semakin meningkat persentase garam pada tanah, menurunkan nilai batas cair (LL), batas plastis (PL) dan nilai indeks plastis (PI), serta meningkatkan nilai batas susut (SL) tanah (Gambar.). Pada persentase 50% garam, terjadi penurunan nilai LL sebesar,08% atau,0% dari nilai LL tanah asli, nilai PL berkurang sebesar 6,7% atau 44,40% dari nilai PL tanah asli, Nilai PI menurun sebesar 5,08% atau 8,4% dari nilai PI tanah asli, sedangkan nilai SL meningkat sebesar 6,59%, atau 48,7% dari harga SL tanah asli Gambar. Grafik Pengaruh Variasi Persentase Garam terhadap Nilai nilai Batas Konsistensi Tanah. Menurunnya nilai batas cair (LL) disebabkan karena kandungan ion pada garam menghalangi ikatan antar partikel tanah lewat air lapisan ganda maupun air serapan, akibatnya partikel tanah lebih mudah terlepas dari ikatannya, sedangkan penurunan pada nilai batas plastis (PL) tanah karena garam dapat menambah gaya kohesi antar partikel sehingga ikatan partikel menjadi lebih rapat (Bowles, 984). Jika dibandingkan penurunan dari kedua nilai batas konsistensi ini, nilai batas cair (LL) mengalami penurunan yang lebih besar akibatnya nilai indeks plastisitas (PI) mengalami penurunan juga. Turunnya nilai indeks plastis (PI) akan menurunkan derajat pengembangan atau potensi pengembangan, ini mengindikasikan meningkatnya nilai batas susut (SL) tanah (Altemeyer,955 dalam Chen, 975). c. Grain Size Analysis (Gradasi Ukuran Butiran) Meningkatnya persentase garam pada campuran pada tanah dengan masa perawatan hari, meningkatkan fraksi butiran tertahan saringan no.00 (Gambar.) Gambar. Grafik Pengaruh Variasi Persentase Garam terhadap Fraksi tertahan saringan no. 00. Pada saat persentase garam 50% dalam tanah, fraksi tertahan saringan no. 00 adalah 9,70%; terjadi peningkatan sebesar 5,04%; atau 08,5% dari persentase butiran tertahan saringan no. 00 tanah asli. Hal ini menggambarkan adanya peningkatan ikatan partikel antar butiran tanah seiring dengan meningkatnya posentase garam dalam tanah. 7
d. Compaction (Pemadatan) Karakteristik pemadatan tanah adalah berat volume kering maksimum (MDD) dan kadar air optimum (OMC). Hasil uji menunjukan, meningkatnya persentase garam memperlihatkan kecenderungan meningkatnya nilai MDD tanah (Gambar.4). dan menurunkan nilai OMC tanah (Gambar.5). Gambar.4 Grafik Pengaruh Variasi Persentase Garam terhadap Nilai Berat Volume Kering Maks. (MDD) Tanah dalam tanah menyebabkan tanah lebih mudah penanganannya, dan air lebih cepat meninggalkan rongga pori dan digantikan oleh butiran padat saat proses pemadatan, akibatnya butiran makin merapat. Keluarnya sebahagian air pori saat proses pemadatan mengindikasikanterjadinya penurunan kadar air optimum (OMC) tanah. Kadar air optimum (OMC) saat prosentase garam 50% adalah % terjadi penurunan sebesar % atau % dari kadar air optimum (OMC) tanah asli. e. Swelling (Pengembangan) Uji pengembangan di bawah tekanan 6,9 kpa terhadap tanah dengan variasi prosentase garam yang dipadatkan dengan kadar air optimum, perawatan hari, mengindikasikan terjadi penurunan nilai persen pengembangan dan tekanan pengembangan, (Gambar.6) dan (Gambar.7). Pada kurva terlihat saat persentase garam 0% dalam campuran tanah, nilai persen pengembangan sudah mencapai nol atau terjadi penurunan sebesar 00% jika dibandingkan dengan nilai persen pengembangan tanah asli, dan nilai tekanan pengembangan 7 kpa, terjadi penurunan sebesar 9 kpa atau 96,50% dari nilai tekanan pengembangan tanah asli. Gambar.5 Grafik Pengaruh Variasi Persentase Garam terhadap Nilai Kadar Air Optimum (OMC) Tanah Gambar.6 Grafik Pengaruh Variasi Garam terhadap Nilai Pengembangan Pada persentase 50% garam dalam tanah, nilai MDD adalah,57 gr/cm, terjadi peningkatan sebesar 0,8 gr/cm, atau,95% dari MDD tanah asli. Peningkatan nilai MDD ini dikarenakan keberadaan garam dalam tanah dapat mempermudah memadatkan tanah (Ingles dan Metcalf, 97), nilai batas cair (LL) yang turun seiring meningkatnya prosentase garam 8
menunjukan tanah sudah mencapai kestabilan (pengembangan = 0), tetapi campuran tanah + 50% menghasilkan kepadatan yang lebih baik. Gambar.7 Grafik Pengaruh Variasi Persentase Garam terhadap Nilai Tekanan Pengembangan 4. KESIMPULAN DAN SARAN. 4.. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :. Tanah lempung dari By Pass Padang yang diambil sebagai sampel masuk dalam kelompok tanah MH (USCS) atau Lanau Anorganik dengan Plastisitas Tinggi, dan kelompok A-7-5 (4) (AASHTO), yaitu jenis tanah yang tidak baik dijadikan sebagai tanah dasar (subgrade) jalan raya.. Hasil uji menunjukan nilai gravitas khusus (Gs) cenderung konstan, nilai-nilai batas cair (LL), nilai batas plastis (PL), nilai indeks plastisitas (PI), kadar air optimum (OMC), pengembangan dan tekanan pengembangan menurun, sedangkan nilai-nilai batas susut (SL), % butiran tertahan saringan nomor 00, kepadatan tanah (MDD) meningkat seiring dengan bertambahnya prosentase garam dalam tanah.. Besarnya penurunan dari nilai-nilai tersebut adalah ; batas cair (LL),0%, batas plastis (PL) 44,40%, indeks plastis (PI) 8,4%, kadar air optimum (OMC),00%, pengembangan 00%, tekanan pengembangan 96,50% jika dibandingkan dengan tanah asli, pada kondisi 50% garam dalam campuran tanah. 4. Nilai-nilai yang mengalami peningkatan diantaranya batas susut (SL) 48,7%, fraksi tertahan saringan nomor 00, 08,5% kepadatan maksimum (MDD),95%, dari tanah asli, pada kondisi 50% garam dalam campuran tanah 5. Komposisi yang terbaik adalah tanah + 50% garam, walaupun pada tanah + 0% garam 9 4.. Saran. Untuk melihat sejauh mana efektifitas garam dalam menstabilisasi tanah lempung, sebaiknya sampel tanah lempung yang diambil adalah yang mempunyai pengembangan dan tekanan yang tinggi.. Perlu juga diadakan penelitian untuk melihat pengaruh garam terhadap parameter geser, dan nilai CBR tanah lempung DAFTAR PUSTAKA Aschuri, I. 0, Perbaikan Tanah Ekspansif Dengan Menggunakan Garam Anorganik (Studi Kasus Tanah Cikampek), lib.itenas.ac.id Anonim, 99, Annual Book of ASTM Standarts, Section 4, Volume 04 08, Philadelphia,USA Bowles, J.E, 986, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknik Tanah, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta Chen, F.H, 975, Foundation on Expansive Soil, Elsevier Science Publishing Company, New York Damoerin, D dan Virisdiyanto, 999, Stabilisasi Tanah Lempung Ekpansif dan Pasir dengan Penambahan Semen atau Kapur untuk Lapisan Badan Jalan, Prosiding Seminar Nasional Geoteknik 99, hal -0 Das, B.M, 998, Mekanika Tanah (Prinsipprinsip Rekayasa Geoteknik), Penerbit Erlangga, Jakarta. Fathani, T.F., dan Adi, A.D., 999, Perbaikan Sifat Lempung Ekspansif dengan Penambahan Kapur, Prosiding Seminar Nasional Geoteknik 99 hal.97-05.
Hardiyatmo, H.C, 00, Mekanika Tanah I dan II, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta Garam Dapur, Skripsi S- Taknik Sipil Universitas Mulawarman Samarinda- KalTim. Ingles, O.G dan Metcalf, J.B, 97, Soil Stabilitzation Principles and Practice, Butterworths Pty. Limited, Melbourne. Subiyantoro. S, 00, Mengenal Lebih Jauh Tentang Garam, BPPP Banyuwangi, Ja- Tim Mitchell, J.K, 99, Fundamentals of Soil Behavior, Second Edition, John Wiley & Sons Inc, New York Ramadhan, R ; Setyawan M, 0, Stabilisasi Tanah Lempung Ekspansif Dengan Sudjianto AT. 007, Stabilisasi Tanah Lempung Ekspansif Dengan Garam Dapur (NaCl) Jurnal Teknik Sipil Vol. 8 No. Oktober 007 hal 5-6 0