STUDI PERBANDINGAN STABILISASI TANAH DASAR SECARA KIMIA DAN MEKANIS ( STUDI KASUS TANAH DASAR UNTUK JALAN ALTERNATIF SIDOARJO-KRIAN ) Mahendra, Reza, Djoko Sulistiono dan Yuyun Tajunisa Mahasiswa dan Dosen Diploma III Teknik Sipil FTSP-ITS Email : mahe_22@ce.its.ac.id ABSTRAK Jalan Sidoarjo Krian dengan panjang 16,30 Km merupakan jalan alternatif akibat bencana lumpur PT.Lapindo Brantas. Banyaknya kendaraan umum yang melewati jalan tersebut menyebabkan volume lalu lintas pada jalan Sidoarjo Krian mengalami peningkatan yang cukup drastis, sehingga hampir seluruh kondisi jalan tersebut mengalami kerusakan sebelum umur rencana. Kerusakan pada konstruksi perkerasan jalan disebabkan oleh banyak faktor. Selain beban beban kendaraan, kondisi tanah dasar yang kurang baik juga mempunyai pengaruh terhadap kerusakan yang terjadi. Metode yang dipergunakan untuk memperbaiki kondisi tanah dasar tersebut yaitu dengan cara stabilisasi tanah baik secara kimia maupun mekanis. Tujuan dari penelitian ini adalah membandingkan dari segi biaya dengan dua metode diatas yaitu stabilisasi kimia dan stabilisasi mekanis. Metode pengujian yang dilakukan di laboratorium mengacu pada Standard AASHTO. Dari data tanah asli pada jalan Sidoarjo - Krian menunjukkan bahwa nilai LL 55.00 %, nilai IP 31.78 %, dan nilai CBR 2.42 %. Kemudian jika menggunakan stabilisasi kimia pada penelitian sebelumnya oleh Wihayudini Rohma Sarri dan Diah Margareta ( 2004 ), didapatkan hasil yang paling baik yaitu variasi 11 % semen dan 5 % renolith dengan nilai LL 48.00 %, nilai IP 20.14 % dan nilai CBR 51,78 %. Sedangkan stabilisasi mekanis dengan pencampuran variasi 10 %, 20%, 30% dan 40 % terhadap berat kering tanah, didapatkan nilai yang paling baik yaitu variasi 40 % dengan nilai LL 29,94 %, nilai IP 7,27 % dan nilai CBR 20,55 %. Secara umum biaya stabilisasi kimia lebih mahal, namun biaya konstruksi perkerasan lebih murah dibandingkan stabilisasi mekanis. Hal ini disebabkan stabilisasi kimia menghasilkan CBR yang cukup besar sehingga lapisan perkerasannya tipis. Tetapi secara keseluruhan biaya stabilisasi mekanis lebih murah 7,03 % dibandingkan dengan biaya stabilisasi kimia. Kata kunci : Stabilisasi kimia, stabilisasi mekanis, Indeks Plastis (IP), Liquid Limit (LL), CBR 1. PENDAHULUAN Jalan Sidoarjo Krian merupakan jalan alternatif akibat bencana lumpur PT. Lapindo Brantas. Banyaknya kendaraan umum yang melewati jalan tersebut menyebabkan volume lalu lintas pada jalan Sidoarjo Krian mengalami peningkatan yang cukup drastis. Sehingga hampir seluruh kondisi jalan tersebut mengalami kerusakan sebelum umur rencana. Kerusakan pada konstruksi perkerasan jalan disebabkan oleh banyak faktor. Selain beban beban kendaraan, kondisi tanah dasar yang kurang baik juga mempunyai pengaruh terhadap kerusakan yang terjadi. Metode yang dipergunakan untuk memperbaiki kondisi tanah dasar tersebut yaitu dengan cara stabilisasi tanah baik secara kimia maupun mekanis. Untuk stabilisasi kimia menggunakan campuran semen dan renolith sedangkan stabilisasi mekanik menggunakan campuran. Namun Permasalahannya adalah bagaimana perbedaan stabilisasi kimia ( pencampuran antara lempung ISBN No. 978-979-18342-0-9 C-119
Studi Perbandingan Stabilisasi Tanah Dasar Secara Kimiawi dan Mekanis dengan semen dan renolith ) dan mekanis ( pencampuran lempung dengan ) bila ditinjau dari segi biaya dan dalam penelitian ini diharapkan dapat terjawab. 2. TINJAUAN PUSTAKA Pengujian terhadap tanah dasar ini berfungsi untuk meningkatkan daya dukung tanah yang distabilisasi dengan mencampurkan tanah dasar dengan. Pengujian ini menggunakan kombinasi - kombinasi campuran untuk mengetahui perubahan sifat-sifat tanah akibat penambahan. Material - material yang akan dicampurkan dalam pengujian ini meliputi, tanah dari tempat studi kasus ( daerah Sidoarjo - Krian ), dan air. Sirtu yang digunakan dalam hal ini yaitu sesuai dengan Persyaratan standar Bina Marga yang disajikan dalam tabel berikut : Tabel 1 : Persyaratan standar Bina Marga untuk lapisan pondasi bawah. Prosentase berat yang lewat ASTM Standar Sieve 1,5 100 No. 10 0 80 No. 200 0 15 Kehilangan berat akibat abrasi dari partikel yang tertinggal pada ayakan ASTM No. 12 ( AASHTO 90 ) 40 max Sumber : Direktorat Jendral Bina Marga Selain itu berdasarkan standar Bina Marga untuk lapisan subgrade dalam hal ini yaitu tanah dasar harus memenuhi persyaratan antara lain : 1. Indeks Plastisitas ( IP ) maksimal 10% 2. CBR tanah minimal 6% Stabilisasi kimia yaitu pencampuran tanah lempung dengan semen dan renolith pada penelitian sebelumnya Wihayudini Rohma Sarri dan Diah Margareta (2004), telah didapatkan hasil yang optimum pada campuran tanah asli dengan variasi 11% semen dan 5% renolith sebagai berikut : - Harga LL didapatkan 48.00% sedangkan IP yaitu 20.14 % - Pada percobaan Proctor Test didapatkan kadar air optimum 19.41 % dan untuk γd max 1.48 % - Hasil CBR yang sudah di stabilisasi secara kimia adalah 51,78 % Penggunaaan bahan material diharapkan dapat memperbaiki kondisi tanah agar memenuhi sesuai dengan yang persyaratan Bina Marga. 3. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di laboratorium dengan pengujian sesuai standar AASHTO. Pada pengujian ini menggunakan campuran 10%, 20%, 30%, dan 40%. Urutan pelaksanaan pengujiannya yaitu sebagai berikut : - Melakukan test Atterberg yang terdiri test Liquid Limit ( Batas Cair ), PL ( Batas Plastis ), dan SL ( Batas Susut ). - Melakukan test proctor untuk mengetahui kadar air optimum dan berat volume kering γd maksimum. - Melakukan test CBR ( California Bearing Test ) untuk mengetahui kepadatan tanah Secara skema dapat dilihat pada diagram alir sebagai berikut : T a n a h V a ria s i S irtu 1 0 %,2 0 %,3 0 %,4 0 % M e n a m b a h k a n ta n a h 5 0 %,6 0 % d s b N o S ta rt P e rs ia p a n S tu d i P u s ta k a D a ta / In fo rm a s i/ P e rs y a ra ta n B in a M a rg a D a ta a n a lis a la b o ra to riu m - A tt e rb e rg - Proctor test - C B R S e s u a i p e rs y a ra ta n B in a M a rg a T a n a h V a ria s i s e m e n 3 %,5 %,7 %,9 %,1 1 % re n o lith 5 % (s u d a h d ite liti s e b e lu m n y a ) Gambar 1 : Diagram alir penelitian Y e s P e rb a n d in g a n s ta b ilis a s i k im ia d a n m e k a n is d itin ja u d a ri s e g i b ia y a p a d a p e re n c a n a a n p e rk e ra s a n ja la n H a s il K e s im p u la n F in is h ISBN No. 978-979-18342-0-9 C-120
Mahendra, Reza, Djoko Sulistiono dan Yuyun Tajunisa 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian laboratorium Wihayudini Rohma Sarri dan Diah Margareta (2007) menunjukkan adanya perubahan pada masing masing variasi. Untuk stabilisasi kimia menggunakan variasi semen 3 %, 5 %, 7 %, 9%, 11 % dari berat tanah kering Renolith 5 % dari berat semen. Berikut hasil test pada tanah asli yang disajikan pada tabel 2 sampai dengan tabel 4. Tabel 2: Hasil Test Atterberg pada tanah asli Tabel 5: Hasil test atterberg pada stabilisasi kimia Sifat Tanah Sumber Sample 3% S 5% S 7% S 9% S 11%S LL (%) Tanah 55.00 52.00 50.50 49.50 49.00 48.00 PL (%) di Jalan 23.22 25.30 25.96 26.15 27.05 27.86 SL (%) Sidoarjo 28.85 25.01 24.54 23.35 22.56 20.95 IP (%) - Krian 31.78 26.70 24.79 24.17 21.95 20.14 Atterberg Limits Harga Rata - rata LL ( % ) 55 PL ( % ) 23.22 SL ( % ) 28.85 IP ( % ) 31.87 Tabel 3: Hasil Wopt dan γd pada test proctor Parameter Harga Wopt ( % ) 21.86 γd ( gr/cm³ ) 1.45 Tabel 4: Hasil nilai CBR Parameter Sampel Harga I II Rata - rata CBR ( % ) 2.53 2.3 2.42 Berikut hasil test yang sudah distabilisasi dengan kimia yang disajikan pada tabel 5 sampai dengan tabel 7. Indeks Plastis (%) 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 Gambar 2: Hubungan IP dengan % semen Tabel 6:Hasil Wopt dan γd pada proctor test PARA- METER Kadar air, w opt (%) γd max (gr/cm³) 31.78 26.70 3% S 24.79 24.17 5% S 7% S 21.95 20.14 0 2 4 6 8 10 12 Persentase Semen ( % ) Hubungan antara IP dan % semen 9% S 11% S 21.860 21.030 20.940 20.370 19.820 19.410 1.450 1.454 1.460 1.470 1.477 1.480 Kadar air, w opt 22.0 21.860 2 21.0 21.030 20.940 20.5 20.370 20.0 19.820 19.5 19.410 19.0 0 2 4 6 8 10 12 ( % ) Kadar air, w opt Gambar 3: Hubungan kadar air (w opt) dengan variasi campuran ISBN No. 978-979-18342-0-9 C-121
Studi Perbandingan Stabilisasi Tanah Dasar Secara Kimiawi dan Mekanis γd max ( gr/cm³ ) Gambar 4: Hubungan γd max dengan variasi campuran Tabel 7: Hasil nilai CBR Pemeraman 1.450 1.454 CBR soaked (%) jenis campuran 3% S 1.460 5% S 1.470 7% S 1.477 1.480 1.4 0 2 4 6 8 10 12 ( % ) γd max 9% S 11%S 0 2.42 9.28 9.44 10.28 10.98 15.11 3 2.42 9.99 11.34 13.12 14.63 20.91 7 2.42 10.16 10.97 14.33 17.86 28.55 21 2.42 10.33 12.31 11.96 22.54 39.81 28 2.42 10.56 14.13 16.22 26.23 51.78 Sumber : Wihayudini Rohma Sarri dan Diah Untuk pengujian CBR dilakukan pemeraman dengan tujuan agar tanah dapat meresap zat zat kimia dengan baik. CBR soaked (%) GRAFIK PENGARUH SEMEN DAN RENOLIT TERHADAP CBR soaked 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 Pemeraman 0 hari Pemeraman 3 hari Pemeraman 7 hari Pemeraman 21 hari Pemeraman 28 hari ( % ) Gambar 5: Hubungan CBR dengan variasi campuran Berikut hasil test yang sudah distabilisasi dengan mekanik yang disajikan pada tabel 8 sampai dengan tabel 10. Tabel 8: Hasil test atterberg pada stabilisasi mekanik. Sifat Tanah Sumber Sample 20 % 10 % 30 % 40 % LL (%) Tanah 55.00 42.84 36.23 32.16 29.94 PL (%) di Jalan 23.22 17.65 18.77 19.78 22.67 SL (%) Sidoarjo 28.85 25.16 24.87 24.14 22.90 IP (%) - Krian 31.78 25.19 17.47 12.38 7.27 Sumber :Dwi Andi Mahendra dan Reza Sakti Pradana (2008) Indeks Plastisitas (%) Gambar 6: Hubungan IP dengan % Tabel 9: Hasil Wopt dan γd pada proctor test PARAMETER Kadar air, 21.8 w opt ( % ) 6 γd max ( gr/cm³ ) Kadar air, w opt (%) 35 30 25 20 15 10 5 0 25.0021.86 20.00 15.00 10.00 5.00 31.78 10% 18.7 8 20% 17.4 5 30% 17.2 0 40% 16.1 8 1.45 1.64 1.66 1.69 1.70 Sumber :Dwi Andi Mahendra dan Reza Sakti Pradana (2008) 18.78 25.19 17.47 17.45 17.20 16.18 0.00 0 10 20 30 40 Sirtu (%) Kadar air, w opt 12.38 7.27 0% 10 % 20 % 30 % 40 % Presentase Sirtu % Hubungan Antara IP dan % Sirtu Gambar 7: Hubungan kadar air Wopt dengan variasi campuran ISBN No. 978-979-18342-0-9 C-122
Mahendra, Reza, Djoko Sulistiono dan Yuyun Tajunisa γd max ( gr/cm 3 ) 1.75 1.70 1.65 1.60 5 0 1.45 1.45 1.40 1.35 1.64 1.66 1.69 1.70 distabilisasi kimia maupun yang telah distabilisasi mekanis menghasilkan tebal perkerasan sebagaimana tabel 11 dibawah ini. Tabel 11: Perbandingan biaya dan tebal perkerasan pada RC Soil dengan Sirtu Soil. URAIAN RC - SOIL SIRTU - SOIL 1.30 0 10 20 30 40 Sirtu ( % ) yd max Gambar 8: Hubungan γd max dengan variasi campuran MATERIAL TEBAL 65 cm : Hotmix = 5 cm Agg A = 20 cm Sirtu A = 10 cm RC Soil = 30 cm CBR subgrade = 50 TEBAL 73 cm : Hotmix = 8 cm Agg A = 20 cm Sirtu A = 20 cm Sirtu Soil = 25 m CBR subgrade = 20 % Tabel 10: Hasil nilai CBR Jenis Campuran Variasi Nilai CBR (%) 2.42 10% 5.85 20% 6.92 30% 16.90 40% 20.55 POTONGAN MELINTANG TOTAL BIAYA Hot mix Hot mix Batu pecah ( kelas A ) Batu pecah ( kelas A ) Sirtu ( kelas A ) Sirtu ( kelas A ) RC Soil Sirtu Soil Rp. 170.500,-/ m 2 Rp. 158.500,-/ m 2 Sumber :Dwi Andi Mahendra dan Reza Sakti Pradana (2008) CBR ( % ) 25,00 20,00 15,00 10,00 5,002,42 5,85 6,92 16,90 20,55 0,00 0 10% 20% 30% 40% Sirtu ( % ) Hubungan antara CBR dan % Gambar 9: Hubungan CBR dengan variasi campuran Hasil penelitian laboratorium menunjukkan adanya perubahan fisik akibat baik stabilisasi kimia atau stabilisasi mekanik. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2 sampai dengan gambar 9. Selain adanya perubahan dan perbedaan antara hasil stabilisasi kimia maupun stabilisasi mekanik secara konstruksi juga terjadi perbedaan. Perbedaan ini terjadi pada tebal perkerasan yang digunakan dan biaya yang dikeluarkannya. Beban lalu lintas yang sama diberikan pada lapisan yang telah 5. KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan pada penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut : Kondisi tanah asli - Jenis tanah dasar pada ruas jalan Sidoarjo Krian adalah tanah lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang. - Harga LL tanah asli adalah 55.00 % sedangkan IP tanah asli yaitu 31.78 % - Pada Percobaan Proctor Test didapatkan kadar air w opt 21.86 % dan γd max 1.45 % - Hasil CBR dari tanah asli adalah 2.42 % Kondisi tanah asli yang sudah distabilisasi secara kimia. Dalam percobaan yang telah dilakukan pada penelitian sebelumnya oleh Wihayudini Rohma Sarri dan Diah Margareta ( 2004 ), telah didapatkan hasil yang optimum pada campuran tanah asli dengan variasi 11 % semen dan 5 % renolith sebagai berikut : - Harga LL didapatkan 48.00 % sedangkan harga IP yaitu 20.14 % - Pada percobaan Proctor Test didapatkan kadar air optimum 19.41 % dan untuk γd max 1.48 % ISBN No. 978-979-18342-0-9 C-123
Studi Perbandingan Stabilisasi Tanah Dasar Secara Kimiawi dan Mekanis - Hasil CBR yang sudah di stabilisasi secara kimia adalah 51,78 % - Tebal perkerasan yang digunakan sebagai berikut : a. Hotmix = 5 cm b. Agg A = 20 cm c. Sirtu A = 10 cm d. RC Soil = 30 cm - Total biaya yang digunakan untuk stabilisasi RC Soil dan perkerasan ini adalah Rp. 170.500,-/m2 Kondisi tanah asli yang sudah distabilisasi secara mekanik. Dalam percobaan stabilisasi secara mekanis dengan pencampuran tanah asli dengan, didapatkan hasil campuran yang memenuhi persyaratan Bina Marga yaitu dengan variasi campuran 40 % sebagai berikut : - Harga LL didapatkan 29,94 % sedangkan harga IP yaitu 7,27 % - Pada percobaan Proctor Test didapatkan kadar air optimum 16,18 % dan untuk γd max 1,70 % - Hasil CBR yang sudah di stabilisasi secara mekanis adalah 20,55 % - Tebal perkerasan yang digunakan sebagai berikut : a. Hotmix = 8 cm b. Agg A = 20 cm c. Sirtu A = 20 cm d. Sirtu Soil = 25 cm - Total biaya yang digunakan untuk stabilisasi Sirtu Soil dan perkerasan ini adalah Rp. 158.500/m2 Secara keseluruhan dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa dari segi biaya stabilisasi mekanis lebih murah 7,03 % dari stabilisasi kimia. 3. Maxwell Takasana, 2005, Spesifikasi jalan, Dinas Bina Marga dan Utilitas Kota Surabaya. 4. Sarri, Wihayudini Rohma dan Margareta, Diah. Rahmad Basuki, 2007, Pengaruh Penambahan Semen dan Renolith Terhadap Stabilisasi Tanah Dasar ( Studi Kasus Tanah Dasar Untuk Jalan Sidoarjo Krian ), Surabaya 5. Shirley, 1987, Geoteknik dan Mekanika Tanah ( Penyelidikan Lapangan & Laboratorium ), Nova, Bandung. 6. Pedoman Pratikum Mekanika Tanah, 2006, Diploma III Teknik Sipil ITS, Surabaya DAFTAR PUSTAKA 1. Das, Braja M. 1985, Principles of Geotechnical Engineering, Pridle, Weber & Schmidt Publised, Boston. 2. Mahendra, Dwi Andi dan Pradana, Reza Sakti. Djoko Sulistiono, 2008, Studi Perbandingan Stabilisasi Tanah Dasar Secara Kimia dan Mekanis ( Studi Kasus Tanah Dasar Untuk Jalan Alternatif Sidoarjo-Krian ), Surabaya ISBN No. 978-979-18342-0-9 C-124