PENGARUH PEMBASAHAN DAN PENGERINGAN TERHADAP KUAT TEKAN BEBAS TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI DENGAN ABU CANGKANG KELAPA SAWIT Surta Ria Nurliana Panjaitan Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Medan surta.panjaitan@yahoo.com Abstrak Tanah merupakan dasar dari suatu struktur atau konstruksi, baik itu konstruksi bangunan maupun konstruksi jalan, yang sering menimbulkan masalah bila memiliki sifat kembang susut. Sifatsifat tanah yang buruk dan kurang menguntungkan bila digunakan sebagai dasar suatu bangunan atau kontruksi, antara lain plastisitas yang tinggi, kekuatan geser yang rendah, kemampatan atau perubahan volume yang besar dan potensi kembang susut yang besar dapat menimbulkan kerugian terutama pada struktur atau konstruksi ringan dan jalan raya. Tanah secara alami mengalami siklus kering dan basah secara kontinyu tergantung pada fluktuasi cuaca dan perubahan musim. Pengaruh dari siklus basah dan kering inilah membuat tanah mengembang dan menyusut. Berbagai cara digunakan untuk memperbaiki kekuatan dari tanah lempung ekspansif, diantaranya dengan stabilisasi tanah. Bahan stabilisasi yang digunakan adalah Abu Cangkang Kelapa Sawit. Tahap penelitian pandahuluan sebelum melakukan penelitian kuat tekan bebas yaitu meliputi pengujian atterberg, berat jenis, analisa saringan, hydrometer, dan pemadatan (Compaction), setelah penelitian pendahuluan dilakukan maka dilakukan lah pengujian kuat tekan bebas pada sampel sampel proses pembasahan dan pengeringan pada setiap persentase campuran 3%, 6%, 9%, 12%, dan 15%, untuk proses persentase pembasahan dan pengeringan 25%, 5%, 75%, dan 1%. Nilai kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test) pada proses pembasahan dan pengeringan di dapat bahwa pada proses pembasahan persentase 25%, 5%, 75% dan 1% nilai kuat tekan bebas maksimum berada pada proses pembasahan 25% dengan kadar campuran abu cangkang kelapa sawit 15%. Sedangkan pada proses pengeringan nilai kuat tekan bebas maksimum berada pada proses pengeringan 1% dengan kadar abu cangkang kelapa sawit 15%. Kata Kunci : Tanah lempung, Abu Cangkang Kelapa Sawit, Unconfined 1. PENDAHULUAN Salah satu masalah yang sering dijumpai pada tanah lempung adalah tanah lempung mengembang ( expansive soil ). Tanah lempung ini telah menimbulkan banyak kerugian, struktur bangunan,konstruksi jalan dan tanggul. Tanah secara alami mengalami siklus kering dan basah secara kontinyu tergantung pada fluktuasi cuaca dan perubahan musim. Proses kering dan basah akan menyebabkan nilai kembang dan akan menurun sampai akhirnya akan mencapai nilai konstan. Hal ini oleh Chen ( 1979 ) dinamakan kelelahan kembang. Pada saat proses kering dan basah, perkerasan jalan dan pondasi bangunan naik turun. Pergerakan ini cenderung mendekati kondisi stabil setelah siklus kering dan basah berlangsung,hal ini telah diteliti oleh Chen dan Lu ( 1984 ). Dari hasil penelitian diperoleh bahwa dengan proses pengeringan dan pembasahan masih terjadi proses pengeringan dan pembasahan akan mengalami pergerakan turun dan naik karena mengalami susut dan kembang. Tanah lempung yang mengembang tergolong jenis tanah yang mempunyai daya dukung yang rendah. Kuat tekan tanah ini menentukan berapa besar daya dukung tanah bila dibebani. Nilai kuat tekan tanah berhubungan erat pada pekerjaan pondasi pada konstruksi suatu bangunan. Kuat tekan bebas adalah parameter yang penting dalam mekanika tanah terutama dalam kaitannya dalam masalah analisa stabilitas tanah seperti daya dukung tanah,tanah lempung murni mempunyai sifat kohesif dan tanah lempung ini tidak mempunyai nilai sudut gesek, sebab tanah lempung sensitive terhadap perubahan
kadar air sehingga tanah lempung termasuk tanah yang berkekuatan rendah. Salah satu metode yang digunakan dalam memperbaiki keadaan tanah adalah stabilisasi. Pilihan abu cangkang kelapa sawit sebagai bahan stabilisasi merupakan alternative dan bahan perbandingan dalam penggunaan bahan stabilisasi tanah lempung.bahan abu cangkang kelapa sawit bisa di dapat dari hasil limbah pembakaran kelapa sawit dari pabrik kelapa sawit. Berdasarkan uraian diatas, maka dilakukan suatu metode perbaikan tanah yaitu untuk melihat seberapa besar pengaruh kering dan basah stabilisasi abu cangkang kelapa sawit pada tanah lempung terhadap nilai kuat tekan bebas. 2. TINJAUAN PUSTAKA Tanah merupakan suatu bahan yang susunannya sangat rumit dan beraneka ragam yang umumnya terdiri dari kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), atau lempung (clay ) (Joseph,E.Bowles,1991.25). Tanah lempung (Clay) adalah suatu tanah yang berbutir halus, yang memiliki sifat kohesif dan plastis, sedangkan pasir tidak memiliki sifat kohesif dan plastis (Nurmaidah, Juni 211). Tanah lempung mengembang adalah tanah yang berukuran kurang dari.2 mm dan mempunyai partikel partikel tertentu yang menghasilkan sifat sifat plastis pada tanah bila dicampur dengan air (Grim,1953 dan Das 1993). Tanah lempung adalah tanah yang memiliki sensitifitas tinggi terhadap perubahan kadar air dengan memperlihatkan perubahan volume yang besar dan penurunan kuat geser serta memiliki nilai aktifitas > 1,4 ( Skempton,1953 dalam Arfan 22, Program Pasca Sarjana UGM ). Soekoto (1984) menerangkan bahwa tanah lempung merupakan partikel partikel berukuran mikrokopis sampai submikrokopis yang berasal dari pelapukan kimiawi batuan.lempung bersifat plastis pada kadar air sedang dan dalam keadaan kering lempung sangat keras sehingga tidak mudah dikelupas dengan jari. Menurut Mitcheel (1976) lempung di defenisikan sebagai partikel tanah yang berukuran < 2 mm, sedangkan ASTM (American Society for Testing Material) memberikan batasan bahwa secara fisik ukuran lempung mengembang tidak cukup hanya dilihat dari ukuran butirnya saja tapi perlu diketahui mineral yang terkandung di dalamnya. Mineral lempung adalah gugusan kristal yang berukuran mikro (rata rata berdiameter kecil 1 m), terbentuk dari proses pelapukan batu induknya. (Enita Suardi, oktober 25). Secara umum tanah dapat di klasifikasikan sebagai tanah kohesif dan tanah tidak kohesif atau berbutir kasar dan berbutir halus (Braja.M.Das,1991). Menurut Q. Wiqoyah, (29) tingkat plastisitas tanah dibagi dalam 4 tingkatan berdasarkan nilai indeks plastisitasnya yang ada dalam selang antara % dan 17 %. Batasan mengenai indeks plastisitas, sifat, macam tanah, dapat di lihat pada Tabel 1. Tabel 1.. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah PI Sifat Macam Tanah <7 7 17 >17 Non plastis Plastisitas rendah Plastisitas sedang Plastisitas tinggi Pasir Lanau Lempung berlanau Lempung Sumber : Atterberg, 1911, dalam Qunik Wiqoyah, 26 Dari hubungan indeks plastisitas dari potensi pengembangan yang diberikan (Chen, 1975) dapat di nyatakan makin besar indeks plastisitas suatu mineral tanah maka semangkin besar pula potensi pengembang. Dapat kita lihat pada tabel 2. hubungan antara indeks plastis dengan potensi mengembang menurut (Chen, 1975). Table 2. Hubungan indeks plastisitas dengan potensi mengembang Potensi Mengembang Rendah Sedang Tinggi Sangat tinggi Indeks Plastisitas -15 1-35 2-55 55
Menurut enurut Enita Suardi (25) penambahan aditif semen memberikan hasil yang lebih efektif atau lebih baik dari aditif kapur dalam usaha perbaikan kekuatan tanah pada pengujian kuat tekan bebas. Gambar 1. Grafik hubungan kadar semen dengan qu Pembasahan Dan Pengeringan Proses pembasahan adalah tahap dimana terjadinya peningkatan kadar air pada pori pori tanah. Sedangkan Proses pengeringan adalah tahap dimana kondisi kadar air dalam pori pori mengalami penurunan. Moch.Sholeh (21) Perubahan cuaca membuat mengakibatkan terjadinya siklus pembasahan dan pengeringan secara berulang ulang, sehingga tanah akan mengalami perubahan volume tanah akibat perubahan kadar air. Hal ini menyebabkan perubahan tekanan air pori dan kekuatan tekanan geser. Tommy dan Rano Adex (2). Gambar.2.. Kurva perubahan nilai kuat tekan Maekawa dan Miyakita (1991 (1991) mengatakan bahwa jumlah siklus pengeringan dan pembasahan berulang akan mengurangi kekuatan geser tanah, sampai pada jumlah siklus tertentu. Proses pembasahan, kuat tekan (qu) akan menurun seiring dengan kenaikan kadar air (wc) dan sebaliknya pada proses pengeringan, kuat tekan (qu) akan naik seiring dengan penurunan nilai kadar airnya (wc). Moch.Sholeh (21).
3. METODOLOGI PENELITIAN Bahan - Tanah lempung - Abu cangkang sawit Pengujian Awal Sebelum pengujian utama yaitu kuat tekan bebas, terlebih dahulu melakukan pengujian awal atau pendahuluan yaitu pengujian atterberg, berat jenis, analisa saringan, hydrometer, dan pemadatan (compaction). Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) Kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test) merupakan pengujian untuk menganalisis daya dukung tanah. Percobaan ini dilakukan dengan variasi benda uji sampel terhadap tanah lempung disturbed. Metode kuat tekan bebas yang dilakukan ini adalah untuk mengetahui nilai kuat tekan bebas pada tanah lempung pada proses pembasahan dan pengeringan. 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN Kondisi Tanah Asli dan Setelah di Stabilisasi Pengujian sifat-sifat fisis dan karakteristik tanah lempung pada tabel 3. Tabel 3. Hasil Pengujian Tanah Asli dan yang dicampur dengan Abu Cangkang Kelapa Sawit. Tanah Tanah Lempung Sifat -Sifat Tanah Satuan Lempung 3% + 6% + 9% + 12% + 15% + Asli ACKS ACKS ACKS ACKS ACKS Berat Jenis (GS) 2.66 2.64 2.62 2.6 2.58 2.56 Batas Plastis (PL) % 19.64 22.92 24.9 27.38 29.25 3.28 Batas Susut (SL) % 48.81 47.66 45.11 43.1 41.5 4.78 Batas Cair (LL) % 55.61 5.64 49.95 48.77 47.76 46.54 Indeks Plastis (PI) % 35.97 27.72 25.86 21.39 18.51 16.26 Sieve analisis % 55.6 54. 53.2 52.4 51.21 5.1 Berat Isi Kering (γd max ) gr/cm 3 1.355 1.389 1.4 1.411 1.47 1.39 Hasil Pengujian Pemadatan Pada Tanah Asli Dari hasil pengujian pemadatan pada tanah asli yang ditunjukan pada gambar 3, diperoleh kadar air optimum sebesar 18,5 % dan berat isi kering sebesar 1,355 gr/cm 3.
Pengaruh Penambahan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Berat Jenis. Hasil uji berat jenis dengan penambahan abu cangkang kelapa sawit disajikan dalam gambar 5. Gambar 3. Grafik hubungan Dry Density dengan Moisture Content Pengaruh Penambahan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Batas Atterberg Dari hasil uji batas atterberg untuk nilai batas plastis terjadi peningkatan. Pada gambar 4 juga menunjukan hasil uji indeks plastisitas dimana terjadi penurunan akibat penambahan Abu cangkang Kelapa Sawit. Penurunan ini meyebabkan penurunan nilai potensial pengembangan tanah lempung. Gambar 4. Grafik Hubungan Campuran Dengan Batas Atterberg Persentase Gambar 5. Grafik Hubungan Penambahan Campuran Dengan Berat Jenis Pada gambar 5. diatass dapat dilihat hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa terjadi penurunan pada beratt jenis seiring bertambahnya campuran Abu Cangkang Kelapa Sawit. Pengaruh Penambahan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Analisa Saringan dan Hidrometer Hasil uji analisa saringan s dan grafik hubungan terhadap penambahan abu cangkang kelapa sawit dapat dilihat pada gambar 6.. Pemeriksaan menyebabkan perubahan komposisi fraksi tanah yaitu berkurangnya. persentase lolos saringan 2.
Campuran (%) 16 14 12 1 8 6 4 2 48 5 52 54 56 Lolos Saringan 2 (%) Lolos saringan (%) 1 9 8 7 6 5 4 3 TA TA+3% TA+6% TA+9% TA+12% TA+15% 2 Gambar 6. Grafik Hubungan Persentase Campuran Dengan Hasil Analisa Saringan 1 1 1.1..1.1 95 Diamater butir (mm) Lolos saringan (%) 85 75 65 TA 3% 6% 9% 12% 55 15% 45 1 1.1.1.1 Diamater butir (mm) Gambar.7. Grafik Gabungan Hasil Analisa Saringan Dan pada hasil hydrometer terhadap penambahan variasi abu cangkang kelapa sawit dapat dilihat pada gambar 8 menunjukan bahwa penambahan abu cangkang kelapa sawit menyebabkan perubahan komposisi fraksi tanah yaitu membesarnyaa diameter ukuran butir, dimana diameter ukuran butir D >.75 mm. Gambar 8. Grafik Gabungan Hasil Hidrometer Test Pengaruh Penambahan Abu Cangkang Kelapa Sawit terhadap pemadatan. Dari hasil pengujiann pemadatan terhadap abu cangkang kelapa sawit diperoleh kadar air optimum dan berat isi kering dapat dilihat pada gambar 9 dapat diketahui pada setiap penambahan kadar abu cangkang kelapa sawit pada sampel maka kadar air optimum mengalami penurunann dalam setiap persennya, untuk abu cangkangg kelapa sawit dengan penambahan 3% kadar air optimum berkurang,3%, untuk penambahan 6% abu cangkang kelapa sawit berkurang,1% untuk 9% abu cangkang kelapa sawit berkurang,1%, untuk 12% abu cangkang kelapa sawit naik sebesar,6%, dan untuk 15% abu cangkang kelapa sawit berkurang 5,9%. Jadi dapat disimpulkan bahwa setiap penambahan abu cangkang kelapa sawit dapat menurunkan kadar air optimum.
Berat Isi Kering (gr/cmᵌ) 1.42 1.41 1.4 1.39 1.38 1.37 Kuat Tekan (kg/cm2).7.6.5.4.3.2.1 1.36 1.35 5 1 15 2 1 ACKS 2 Abu Cangkang Kelapa Sawit (%) Gambar 9. Grafik Hubungan Persentasee Abu Cangkang Kelapa Sawit dengan Berat isi kering Dapat dilihat pada gambar 1 selisih berat isi kering terbesar terdapatt pada % dengan 3% campuran Abu Cangkang Kelapa Sawit yaitu dengan nilai,34 gr/cm 3, sedangkan selisih terkecil terdapat pada 3% dengan 6%, dan 6% dengan 9% Abu Cangkang Kelapa Sawit yaitu dengan nilai,11 gr/cm 3. Pada campuran 12% terjadi penurunan berat isi kering sebesar,4 gr/cm 3, dan kembali meningkat pada saat campuran 15% Abu Cangkang Kelapa Sawit. Pengaruh Penambahan Abu Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Kuat Tekan Sebelum Pembasahan dan Pengeringan. Pada pengujian Uncofined Compresion Test yang telah dilakukan menunjukan nilai kuat tekan yang terus meningkat pada setiap penambahann unsur abu cangkang kelapa sawit pada sampel, dapat dilihat pada gambar 1 TA+ACKS Gambar 1. Grafik Persentase ACKS Terhadap Kuat Tekan Setiap penambahan kadar abu cangkang kelapa sawit, persen kenaikan harga kuat tekan terus meningkat seiring bertambahnya persentase abu cangkang kelapa sawit, dapat dilihat pada gambar 4.1 menunjukkan nilai kuat tekan terus meningkat, dari hasil percobaan di dapat kesimpulan bahwa persentase campuran abu cangkang kelapa sawit harus di lanjutkan lebih dari 15% campuran agar dapat diketahui campuran maksimum abu Pengujian Kuat Tekan Pengaruh Pembasahan Dengan Penambahan Abu Cangkang Kelapa Sawit. Dari hasil percobaan unconfined compression test dapat dilihat bahwa nilai kuat tekan bebas maksimum terdapat pada proses pembasahan 25% dengan penambahan kadar abu cangkang kelapa sawit 15% dengan nilai kuat tekan 7.216kg/cm 2. Dan nilai kuat tekan minimum terdapat pada proses 1% dengan campuran kadar abu cangkangg kelapa sawit %.
Tabel 4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Proses Pembasahan Penambahan Jumlah Air (Pembasaha n) (%) 25% 5% 75% 1% Campuran Kadar Abu Cangkang Kelapa Sawit % 3% 6% 9% 12% 15% 5.433 6.72 6.143 6.116 6.25 7.126 3.859 4.48 5.15 5.552 5.29 5.258 1.733 2.164 2.352 2.697 2.487 2.545.91 1.22 1.36 1.626 1.811 1.88 Pengujian Kuat Tekan Pengaruh Pengeringan Dengan Penambahan Abu Cangkang Kelapa Sawit. Dari hasil percobaan unconfined compression test dapat dilihat bahwa nilai kuat tekan bebas maksimum terdapat pada proses pengeringan 1% dengan penambahan kadar abu cangkang kelapa sawit 15% dengan nilai kuat tekan 7.284 kg/cm 2. Dan nilai kuat tekan minimum terdapat pada proses pengeringan 25% dengan campuran kadar abu cangkang kelapa sawit %. Tabel.5. Hasil Pengujian Kuat Tekan Proses Pengeringan engurangan Jumlah Air (Pengeringan) (%) 25% 5% 75% 1% Campuran Kadar Abu Cangkang Kelapa Sawit % 3% 6% 9% 12% 15% 2.863 2.927 2.996 3.12 3.194 3.33 4.81 4.952 5.15 5.621 5.841 5.98 5.45 5.953 6.2 6.13 6.75 6.95 6.36 6.462 6.694 6.74 6.97 7.284
Kuat Tekan (kg/cm2) 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 ACKS % pembasahan 25% Pembasahan 5% Pembasahan 75% Pembasahan 1% Pembasahan Gambar 11. Grafik Gabungan Nilai Kuat Tekan Sebelum Pembasahan Dan Pengeringan Terhadap Nilai Pembasahan. Dapat kita lihat seperti pada gambar 11 dari grafik hasil penggabungann nilai kuat tekan bebas tanah lempung yang dicampur dengan %, 3%, 6%, 9%, dan 1% abu cangkang kelapa sawit sebelum proses pembasahan dan pengeringan terhadap nilai kuat tekan bebas setelah proses pembasahan, bahwa nilai kuat tekan bebas maksimum berada pada pembasahan 25% dan campuran abu cangkang kelapa sawit 15%. Dari hasil percobaan dapat di simpulkan bahwa terjadinya peningkatan nilai kuat tekan bebas akibat adanya proses pencampuran abu cangkang kelapa sawit dan proses pembasahan. Kuat Tekan (kg/cm2) 8 7 6 5 4 3 2 1 % Pengeringan 25% Pengeringan 5% Pengeringan 75% Pengeringan 1% Pengeringan 1 2 ACKS Gambar 12. Grafik Gabungan Nilai Kuat Tekan Sebelum Pembasahan Dan Pengeringan Terhadap Nilai Pengeringan. Dari gambar 12 dari grafik hasil penggabungan nilai kuat tekan bebas tanah lempung yang dicampur dengann %, 3%, 6%, 9%, dan 1% abu cangkangg kelapa sawit sebelum proses pembasahan dan pengeringan terhadap nilai kuat tekan bebas setelah proses pengeringan, bahwa nilai kuat tekan bebas maksimum berada pada pengeringan 1% dan campuran abu cangkang kelapa sawit 15%. Dari hasil percobaan dapat di simpulkan bahwa terjadinya peningkatan nilai kuat tekan bebas akibat adanya proses pencampuran abu cangkang kelapa sawit dan proses pengeringan. 5. KESIMPULAN Dari studi penelitian serta analisa yang telah dilakukan, ada beberapa kesimpulan yang dapat diambil antara lain : 1. Tanah lempung Desa Teluk Bakung dapat diklasifikasikan sebagai tanah lempung kelas A-7-6 Sistem Klasifikasi Tanah AASHTO (American Assosiation of State Highway and Transportation Officials) 2. Penambahan abu cangkang kelapa sawit pada percobaan khususnya atterberg mengalami penurunan pada setiap persentase abu cangkangg kelapa sawit khususnya Batas cair (LL) mengalami penurunan batas cair, begitu juga dengan Batas susut (SL) dan Indeks plastis (PI). 3. Percobaan berat jenis (Gs) setiap penambahan persentase abu cangkang kelapa sawit juga mengalami penurunan. 4. Pengujian pemadatan pada tanah asli dengan menggunakan standart proctor diperoleh kadar air optimum sebesar 18,5 % dan berat isi kering sebesar 1,355 gr/cm 3. 5. Menurut (Hardiyatmono H.C, 1994) dari hasil kuat tekan bebas tanah asli bahwasanya tanah lempung Tanjung pura, Desa Teluk Bakung tergolong dalam jenis tanah sangat lunak yaitu.95 <.25 kg/cm 2. 6. Pengujian kuat tekan bebas pada proses pembasahan kuat tekan bebas maksimum berada padaa pembasahan 25% dan penambahan abu cangkang kelapa sawit 15%. Sedangkan pada
proses pengeringan kuat tekan bebas maksimum yaitu pengeringan 1% dengan penambahan kadar abu cangkang kelapa sawit 15%. DAFTAR PUSTAKA Braja M. Das, Mekanika Tanah, Prinsipprinsip Rekayasa Geoteknis, jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta. Chen, F.H. 1975. Foundation On Expansive soil, Development in Geoteknikal Engineering 12, Elsevier Scientific Publishing Company, New York. Das, Braja M. 1988. Mekanika Tanah: Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis. Jilid I. Erlangga, Jakarta. Hary C.H, 1992. Mekanika Tanah I, Jakarta : PT.gramedia pustaka Utama. Hary Christady Hardityatmo, 22, Mekanika Tanah I edisi IV, Gajah Mada University Press. Holtz, W. G and Gidds, Hj. 1956. Engineering Propertis of Expansive Clay Transaction of The American Siciety Of Cipil Engineering-Paper n, 2814-pp.614-667. Joseph E. Bowles, 1984, Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah Edisi kedua, (Terjemahan), Penerbit Erlangga, Jakarta. Panjaitan, S.R. 2. Pengaruh Pengeringan dan Pembasahan terhadap Kuat Tekan Tanah Mengembang yang distabilisasi dengan Fly Ash. Tesis S2 Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Tommy dan Rano Adex. 2 Pengaruh Siklus Pengeringan-Pembasahan Berulang Terhadap Properti Dinamik Tanah Lempung Ekspansif Tidak Jenuh Yang Distabilisasi Dengan Fly Ash Menggunakan Alat Uji Elemen Bender.