Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4) Sanur-Bali, 2-3 Juni 2010 PENINGKATAN KEKUATAN TANAH LANAU DENGAN CAMPURAN SEMEN Jack Widjajakusuma, Nurindahsih, Victor Jurusan Teknik Sipil Universitas Pelita Harapan e-mail: jack_w@uph.edu ABSTRAK Di kawasan Jakarta sering kali ditemukan tanah dengan kekuatan dan daya dukung yang kurang baik. Tanah dengan kekuatan dan daya dukung yang kurang baik ini dapat distabilisasi dengan berbagai cara, salah satunya adalah dengan cara kimiawi yaitu dengan penambahan semen. Stabilisasi tanah dengan semen diterapkan pada konstruksi tanah dasar pada jalan raya, stabilitas lereng pada bendungan, dan lapisan pendukung pada pondasi dangkal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kadar semen optimum dan pengaruh lama peredaman dalam proses stabilisasi tanah lanau di Jakarta. Untuk itu, jumlah kadar semen yang digunakan adalah 7%, 10 % dan 15% dan lama perendaman adalah 3, 7 dan 14 hari. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah kadar semen optimum untuk stabilisasi tanah lanau adalah antara 8% sampai dengan 10%. Selain itu, hasil penelitian ini menujukkan bahwa masa peredaman juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap peningkatan kekuatan tanah. Keywords: perbaikan tanah, semen, kekerasan tanah, CBR 1. PENDAHULUAN Seiring dengan banyaknya pengembangan lahan dan pembangunan di Jakarta, maka salah satu hal yang juga sangat penting untuk dilaksanakan adalah mempersiapkan lapisan tanah yang akan digunakan dalam pembangunan tersebut. Namun, banyak lokasi di Jakarta mempunyai kekuatan dan daya dukung tanah kurang baik. Dalam pembangunan proyek konstruksi di atas tanah dengan karakteristik yang kurang baik, maka tanah tersebut perlu distabilisasi (diperbaiki) sehingga kekuatan dan daya dukung tanah tersebut menjadi lebih baik. Salah satu cara menstabilisasi tanah tersebut adalah dengan menambahkan bahan pencampur kimiawi yaitu semen. Alasan dipilihnya semen sebagai bahan pencampur kimiawi yang digunakan adalah karena semen merupakan bahan yang terbilang relatif murah dan mudah didapatkan. Selain itu, stabilisasi tanah dengan menggunakan semen sudah sangat biasa dipakai dalam suatu proses stabilisasi (Bowles, 1993, Lee et al., 1985, Moseley and Kirsch 2004). Proses stabilisasi tanah dengan semen merupakan proses yang sangat kompleks dan dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kadar air tanah, porositas, sifat kimiawi tanah, dan kadar semen (Felt, 1955, Consoli et al., 2007, Horpibulsuk et al., 2005, Lee et al., 1985). Oleh sebab itu, penelitian dalam tahap awal ini bertujuan mencari kadar semen optimum dalam proses stabilisasi tanah dan mengkaji pengaruh lama perendaman terhadap kekuatan dan daya dukung tanah pada kadar semen optimum tersebut. Kita mengambil sampel tanah di kawasan Jakarta Barat, karena secara umum kondisi tanah asli di kawasan tersebut merupakan tanah dengan karakteristik yang kurang baik. Selain itu, banyak pembangunan yang sedang dilakukan di daerah tersebut. Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen biasa atau yang sering kita sebut dengan Portland Composite Cement (PCC). Untuk mengetahui kadar semen optimum, maka kita menggunakan kadar semen sebesar 7%, 10%, dan 15% dari berat kering benda uji dan lama waktu perendaman yang berbeda-beda pula, yaitu selama 3 hari, 7 hari, dan 14 hari. Selanjutnya, untuk menentukan kekuatan tanah dilakukan uji California Bearing Ratio (CBR). Keterangan yang lebih lanjut tentang uji CBR dapat ditemukan misalnya di Krebs & Walker (1971), Usman (2008), Viktor (2010). 2. TINJAUAN PUSTAKA Stabilisasi tanah dapat berupa peningkatan kerapatan tanah, penambahan material yang tidak aktif sehingga meningkatkan kohesi dan/atau tahanan gesek yang timbul, penambahan bahan untuk menyebabkan perubahan kimiawi dan/atau fisis pada tanah, menurunkan muka air tanah, dan mengganti tanah yang buruk (Bowles, 1993, Viktor 2010). Secara umum stabilisasi tanah dibagi menjadi dua yaitu stabilisasi secara mekanis dan stabilisasi dengan menggunakan bahan pencampur (additive). Stabilisasi secara mekanis merupakan pemadatan dengan berbagai jenis Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 113
Jack Widjajakusuma, Nurindahsih, Victor peralatan mekanis seperti mesin gilas (roller), benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur, pembekuan dan pemanasan, sedangkan stabilisasi dengan menggunakan bahan pencampur (additive) bisa dengan menggunakan kerikil untuk tanah kohesif, lempung untuk tanah berbutir dan juga dengan menggunakan bahan pencampur kimiawi seperti semen, gamping, abu batu bara, semen aspal, sodium, kalsium klorida, limbah pabrik kertas, sekam padi dan bahan kimia lainnya (Arief 2006, Gay & Schad 2000, Djohan 1993, Ilyas et al. 2008) Dari beberapa daftar pustaka (Gay & Schad 2000, Consoli et al. 2007, Hatmoko 2000, Hatmoko et al. 2001) ditemukan bahwa untuk stabilisasi tanah dengan semen, kadar semen yang efektif adalah berkisar antara 6% sampai dengan 14%. Berdasarkan data tersebutlah, maka penambahan kadar semen yang digunakan adalah dengan kadar 7%, 10% dan juga 15% dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh terhadap sampel tanah jika kadar yang diberikan kurang, cukup atau dalam kadar yang berlebih. 3. METODOLOGI PENELITIAN Dalam melakukan penelitian stabilisasi tanah dengan bahan campuran kimiawi dengan menggunakan semen, maka dilakukan urutan dari tahapan kegiatan yang akan dikerjakan. Secara garis besar tahapan penelitian ini dibagi menjadi dua tahapan utama, yaitu tahapan penyelidikan (soil investigation) yang meliputi penyelidikan di lapangan dan penyelidikan di laboratorium dan juga tahapan stabilisasi tanah dengan bahan pencampur berupa semen yang dilakukan di laboratorium. Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen portland biasa, karena semen portland ini mudah ditemui dan juga memiliki harga yang relatif murah. Dalam penelitian tahap pertama ini dilakukan pengecekan jenis tanah secara umum dan kemudian dilakukan pengambilan sampel tanah di lapangan dan dilanjutkan dengan pengujian karakteristik fisik dan angka-angka konsistensi Atterberg di laboratorium yang meliputi pengujian kadar air, pengujian berat isi tanah, pengujian berat jenis tanah, analisa ukuran butir, pengujian batas cair dan pengujian batas plastis. Pada tahap kedua yang merupakan tahap stabilisasi tanah dengan menggunakan bahan pencampur kimiawi berupa semen dilakukanlah tahapan-tahapan penelitian seperti pengujian karakteristik mekanis yang meliputi pengujian kepadatan tanah (uji kompaksi) yang dilanjutkan dengan pengujian kekerasan tanah (uji CBR laboratorium rendaman) untuk tanah asli dan untuk tanah yang sudah dicampur dengan semen sebesar 7%, 10% dan 15% dari berat kering tanah. Selama proses perendaman juga dicatat besarnya pengembangan yang terjadi pada setiap tabung pemadatan (mold). Contoh uji atau sampel tanah yang disiapkan dalam penelitian ini adalah sebanyak 36 buah yaitu untuk tanah tanpa campuran semen, tanah dengan campuran semen dengan tiga kadar yang berbeda dan masing-masing sampel dilakukan dengan kepadatan yang berbeda yaitu 10 tumbukan, 25 tumbukan, dan juga 56 tumbukan pada setiap lapisannya. Pengujian juga dilakukan pada saat usia perendaman mencapai 3 hari, 7 hari, dan 14 hari. Setelah menentukan kadar semen yang akan digunakan, hal berikut yang dilakukan adalah proses pencampuran. Pada proses pencampuran ini, tanah yang sudah dikeringkan kemudian disaring lalu ditimbang seberat 5 kg untuk tiap sampel dan semen diberikan dengan kadar 7%, 10% dan juga 15% dari berat kering sampel tersebut. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Tanah lanau diambil dari daerah Jakarta Barat. Tanah tersebut mempunyai kadar air sebesar 53,084 %, berat isi tanah adalah 1,634 gr/cm 3, dan berat jenis 2,63. Dari analisis hydrometer didapatkan bahwa sebesar 23,413 % merupakan tanah lempung dan sebesar 76,587 merupakan tanah lanau. Distribusi ukuran butir tanah diperlihatkan pada gambar 1. G - 114 Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Peningkatan Kekuatan Tanah Lanau Dengan Campuran Semen Gambar 1. Grafik distribusi ukuran butir tanah Agar tanah percobaan ini dapat digolongkan berdasarkan sistem klasifikasi tanah Unified, maka perlu ditentukan batas cair dna batas plastis tanah tersebut. Dari pengujian Atterberg ditentukan bahwa atas cair dan batas plastis tanah tersebut adalah 73,3 % dan 53,021 %, maka tanah yang digunakan dalam penelitian dapat digolongkan sebagai tanah lanau MH. Selanjutnya untuk menentukan kekerasan tanah dilakukan pengujian CBR. Pengujian ini dilakukan untuk tanah yang tidak ditambahkan campuran semen maupun tanah yang sudah ditambahkan semen dengan kadar dan lama waktu perendaman yang berbeda-beda pula. Dari semua hasil pengujian yang didapatkan diatas, kemudian dibuat grafik yang menunjukkan hubungan antara peningkatan nilai CBR dengan jumlah kadar semen yang berbeda-beda, grafik yang menunjukkan hubungan antara nilai CBR dengan lama waktu perendaman yang berbeda-beda dan juga grafik yang menunjukkan hubungan antara peningkatan nilai CBR dengan jumlah tumbukan yang dilakukan. Berikut adalah grafik yang menggambarkan hubungan antara nilai CBR dengan jumlah kadar semen yang digunakan: Gambar 3. Grafik Hubungan Nilai CBR dengan Jumlah Kadar Semen Dari grafik yang menunjukkan hubungan antara nilai CBR dengan jumlah kadar semen yang berbeda-beda tersebut, dapat dilihat bahwa nilai CBR menunjukkan peningkatan yang berarti sampai penambahan semen mencapai kadar 10%. Dari grafik diatas juga dapat dilihat bahwa nilai CBR pada saat kadar semen diatas 10% tidak menunjukkan peningkatan yang berarti. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kadar semen optimum yang dibutuhkan dalam stabilisasi tanah lanau adalah dengan penambahan semen dengan kadar 10%. Dalam grafik tersebut juga terlihat bahwa untuk sampel 3 hari 10 pukulan dengan kadar 15%, sampel 7 hari 10 dan 25 pukulan dengan kadar 15% tidak bisa dijadikan acuan karena terdapat kesalahan dari data yang didapatkan. Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 115
Jack Widjajakusuma, Nurindahsih, Victor Gambar 4. Grafik Hubungan Nilai CBR dengan Lama Waktu Perendaman Hubungan antara nilai CBR dengan lama waktu perendaman diberikan oleh Gambar 4. Dari grafik yang menunjukkan hubungan antara nilai CBR dengan lama waktu perendaman yang berbeda-beda tersebut, dapat dilihat bahwa nilai CBR dari tanah yang dicampur dengan semen menunjukkan peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu perendaman, sedangkan nilai CBR dari tanah yang tidak diberi campuran semen menunjukkan penurunan seiring dengan bertambahnya waktu perendaman. Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa semakin lama perendaman yang dilakukan, maka akan semakin baik nilai CBR dari tanah yang distabilisasi tersebut. Dalam grafik tersebut juga terlihat bahwa untuk sampel 3 hari 10 pukulan dengan kadar 15% tidak bisa dijadikan acuan karena terdapat kesalahan dari data yang didapatkan. Berikut adalah grafik yang menggambarkan hubungan antara nilai CBR dengan lama waktu perendaman yang dilakukan: Gambar 5. Grafik Hubungan Nilai CBR dengan Jumlah Tumbukan Dari grafik yang menunjukkan hubungan antara nilai CBR dengan jumlah tumbukan yang berbeda-beda tersebut, dapat dilihat bahwa nilai CBR terus meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah tumbukan yang dilakukan. Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa semakin banyak jumlah tumbukan yang dilakukan, maka akan semakin baik nilai CBR dari tanah tersebut. Dalam grafik tersebut juga terlihat bahwa untuk sampel 3 hari 10 pukulan dengan kadar 15% tidak bisa dijadikan acuan karena terdapat kesalahan dari data yang didapatkan. Dalam pengujian CBR tersebut juga dilakukan pemeriksaan swelling tanah yang menunjukkan bahwa tanah tersebut tidak mengalami swelling (0%). G - 116 Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Peningkatan Kekuatan Tanah Lanau Dengan Campuran Semen 5. KESIMPULAN DAN SARAN Dari penelitian tentang peningkatan kekuatan lanau MH ini dapat diambil kesimpulan: 1. Nilai CBR meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah kadar semen dan semakin banyaknya jumlah tumbukan yang diberikan. 2. Nilai CBR dari tanah yang telah diberi tambahan semen meningkat seiring dengan bertambahnya lama waktu perendaman yang dilakukan. 3. Proses stabilisasi tanah dengan menggunakan semen berhasil, tetapi kondisi tanah yang telah distabilisasi masih belum memenuhi standar minimum yang dibutuhkan untuk kondisi tanah dasar. 4. Berdasarkan grafik yang menggambarkan hubungan antara nilai CBR dengan kadar semen dapat disimpulkan bahwa kadar semen optimum adalah berkisar antara 8% sampai dengan 10%. Dengan hasil penelitian ini, kami akan mengembangkan penelitian lebih lanjut ke pemodelan hubungan konstitutiv antara kadar semen (rasio kelembaban tanah dan kadar semen) atau porositas dengan kekerasan tanah sehingga dapat diterapkan di lapangan. DAFTAR PUSTAKA Arief, Tirta D. (2006). Stabilisasi Tanah Liat Sangat Lunak dengan Garam dan PC (Portland Cement). Dimensi Teknik Sipil 8, pp. 20-24. Bowles, Joseph E. (1993). Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah). Jakarta: Erlangga. Consoli, N., Foppa, D., Festugato, L. and Heineck, K. (2007). Key Parameters for Strength Control of Artificially Cemented Soils. J. Geotech. and Geoenv. Eng. Vol. 133, pp. 197-205. Djohan, Bahder (1993). Stabilisasi Gambut Palembang dengan Clean Set Cement. Tesis S2. Institut Teknologi Bandung. Felt, E. (1955). Factors influencing physical properties of soil-cement mixtures. Research and Development Laboratories of the Portland Cement Association: Bulletin D5, Authorized Reprint from Bulletin 108 of the Highway Research Board. Gay, G. and Schad, H. (2000). Influence of Cement and Lime Additives on The Compaction Properties and Shear Parameters on Fine Grained Soils. Otto-Graf-Journal Vol. 11, pp. 19-31. Hatmoko, J. (2000). Stabilisasi Tanah Lempung Ekspansive dengan Abu Ampas Tebu, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Hatmoko, J. dan Lulie, Y. (2001). Perilaku Tanah Pasir Tersementasi Tiruan di dalam Alat Uji Triaksial, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Horpibulsuk, S., Miura, N. And Nagaraj, T.S. (2005). Clay-Water/ Cement Ratio Identity for Cement Admixed Soft Clays. J. Geotech. and Geoenv. Eng., Vol. 131, pp. 187-192. Ilyas, T., Rahayu, W. dan Arifin, D. (2008). Studi Perilaku Kekuatan Tanah Gambut Kalimantan yang Distabilisasi dengan Semen Portland. Jurnal Teknologi Vol. XXI, pp. 1-8. Krebs, R. and Walker, R. (1971). Highway Materials. McGraw-Hill Book Company, New York. Lee, S.L. et al. (1985). Ground Improvement Works in South-East Asia. Proceedings, Commemorative Volume for 50 th Anniversary of the International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering, Southeast Asian Geotechnical Society. Moseley, M. P. and Kirsch, K. (2004). Ground Improvement, 2 nd ed. Spon Press, London. Usman, Taufik (2008). Pengaruh Stabilisasi Tanah Berbutir Halus yang Distabilisasi Menggunakan Abu Merapi Pada Batas Konsistensi dan CBR Rendaman. Skripsi S1, Universitas Islam Indonesia. Viktor (2010). Studi Eksperimental Peningkatan Kekuatan Tanah dengan Campuran Semen. Skripsi S1, Universitas Peliat Harapan. Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta G - 117
Jack Widjajakusuma, Nurindahsih, Victor G - 118 Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta