ANALISA PENGARUH KAPUR TERHADAP NILAI CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR) DI DONOMULYO KABUPATEN MALANG Supiyono Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Malang Email : myusufsupiyono@gmail.com Abstrak Pengembangan tanah (Swelling) menyebabkan kerusakan jalan. Di jalur Pantai Utara banyak jalan yang rusak diakibatkan oleh tanah dasar yang mempunyai pengembangan besar. Beberapa kali dilakukan perbaikan tetap masih rusak, karena kerusakan bukan pada surface tapi pada bagian tanah dasarnya. Di daerah Malang Selatan, terutama yang akan dilewati Jalan Lintas Selatan, yaitu daerah Donomulyo tanahnya jika diterkena hujan mudah rusak dan jika kemarau pecah-pecah. Sehingga jika terjadi hujan maka akses material masuk akan terganggu. Selain itu jika bangunan atasnya (pondasi) dan lapis perkerasannya di bangun, maka tanah akan berfungsi sebagai tanah dasar. Dari kasus di atas maka penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan perbaikan tanah yang akan berfungsi sebagai pondasi dasar. Penelitian ini bermaksud mencari pengaruh penambahan kapur 5%, 7,5% dan 10% terhadap nilai California Bering Ratio (CBR). Dari penelitian dihasilkan pencampuran yang optimal memakai kapur 10%, dengan perubahan CBR tanpa rendaman dari 6,02 menjadi 9,44 dan CBR dengan rendaman dari 2,98 menjadi 5,49. Kata kunci : Kapur, California Bearing Ratio (CBR). PENDAHULUAN Latar Belakang Jenis tanah di Jalan Lintas Selatan umumnya lanau. Menurut Hapsoro (1997), sifat lanau adalah susah dipadatkan dalam keadaan basah, sehingga perlu distabilisasi dengan penambahan material agar lanau ini memberikan daya dukung yang kuat terhadap lapisanlapisan di atasnya. Yaitu dengan penambahan kapur. Stabilisasi dengan kapur ini lebih murah jika dibandingkan dengan pemakaian semen. Selain murah kapur dapat berfungsi menurunkan nilai PI. Rumusan Masalah Dengan mengacu pada permasalahan-permasalahan di atas maka dibuat rumusan masalah sebagai berikut : 1. Berapa besarnya nilai California Bearing Ratio (CBR) Tanah asli (existing) di Jalan Lintas Selatan sisi Donomulyo? 2. Berapa % penambahan kapur (Ca(OH) 2 yang paling optimal untuk meningkatkan California Bering Ratio (CBR) di Jalan Lintas Selatan sisi Donomulyo? 3. Berapa nilai kenaikan California Bering Ratio (CBR) di Jalan Lintas Selatan sisi Donomulyo setelah dilakukan rekayasa dengan penambahan kapur? 1
TINJAUAN PUSTAKA Tanah Dasar Menurut Hapsoro (1997), salah satu tuntutan ekonomi di dalam konstruksi perkerasan lapis keras ialah tiap lapisan harus mempunyai kuat dukung yang optimal agar lapisan konstruksi di atasnya dapat minimal. Makin kecil nilai California Bearing Ratio (CBR), suatu lapisan tanah dasar dari jenis tanah tertentu, untuk mendukung beban yang sama besarnya, makin tebal lapisan di atasnya. Apabila tanah dasarnya tersusun atas tanah yang mempunyai nilai CBR rendah, maka dapat dipahami bahwa lapis keras di atasnya menjadi sangat tebal. Untuk mencari penyelesaiannya agar tetap ekonomis, salah satunya ialah dengan stabilisasi tanah untuk memperbaiki mutu tanah-tanahnya. Stabilisasi Tanah Dasar Ada beberapa pendapat dari para ahli geoteknik tentang stabilisasi, antara lain (diambil dari Hapsoro, 1997); 1. Wright dan Paquett (1979), bahwa stabilisasi tanah adalah kombinasi dan manipulasi tanah dengan atau tanpa bahan tambahan, untuk menghasilkan bentuk masa yang mampu mendukung lalulintas pada segala cuaca. 2. Ingles dan Metcalf (1972), bahwa perubahan sifat-sifat tanah untuk mendapatkan persyaratan teknis tertentu, disebut stabilisasi. Macam-macam stabilisasi : 1. Stabilisasi Mekanis 2. Stabilisasi Kimiawi. Stabilisasi Mekanis Persyaratan stabilisasi mekanis berdasarkan atas fungsi dari masing-masing fraksi butiran. Fraksi kasar (tertahan saringan No. 4) berfungsi sebagai kerangka lapisan dan meneruskan pengaruh beban kepada lapisan di bawahnya. Mengingat fungsi ini maka butiran fraksi kasar ini harus cukup keras dan tidak lapuk oleh pengaruh rendaman air yang mengkin tertahan di dalam tanah dalam waktu yang lama. Makin bersudut bentuk butiranya, makin besar kestabilanya. Fraksi halus (lolos saringan No. 40), khususnya yang lolos saringan No. 200, berfungsi sebagai pengisi ruang kosong yang terjadi oleh butir-butir kasar tadi. Dengan terisinya ruang kosongtadi maka tanah menjadi lebih stabil. Fraksi butiran yang lolos saringan No.200 mempunyai kemampuan untuk mengikat butir-butir kasar dengan sifat kohesifnya. Stabilisasi Kimiawi Dalam melakukan stabilisasi mekanis kadangkala terbentur pada masalah materialyang memenuhi untuk dapat dicampurkan dan mampu memperbaiki sifat tanah seperti yang 2
diharapkan. Material setempat yang dijumpai di lapangan tidak selalu terdiri atas materialmaterial non-kohesif, bahkan di tanah kohesif yang sulit untuk distabilisasi secara mekanis. Untuk memanfaatkan tanah-tanah kohesif setempat sebanyak mungkin tapi masih ekonomis maka dipergunakanlah suatu bahan untuk mengurangi atau menghilangkan sifatsifat yang kurang menguntungkan. Bahan tersebut ialah Stabilizing agents. Dengan memandang proses kerja dan pengaruhnya terhadap material yang distabilisasi yang menggunakan bahan campuran ini disebut Stabilisasi Kimiawi. Bahan pencampur untuk stabilisasi tanah ada dua : 1. Dengan semen (Portland Cement) PC merupakan bahan penstabilisasi yang baik sekali, sebab PC mampu mengeras dan mengikat butiran-butiran tanah sehinga didapatkan suatu massa tanah yang kokoh dan tahan terhadap deformasi. Keuntungan PC ini ialah bahwa kestabilan massa tidak tergantung pada gradasi butiran ataupun daya kohesi antar butiran, tetapi disebabkan oleh pengerasan dan pengikatan oleh PC itu sendiri (hidrasi dari PC). 2. Dengan Kapur Stabilisasi kapur ini sudah ada sejak jaman Romawi, untuk membuat jalan-jalan yang sampai sekarang masih terdapat bekas-bekasnya. Penggunaan kapur terhadap lempung mempengaruhi sifat-sifat lempung sebagai berikut : a) Menurunkan nilai PI yang disebabkan oleh naiknya PL dan turunya LL. b) Kapur mempercepat hancurnya gumpalan pada saat dibuat pulvarized sebagi syarat pencampuran agar sempurna antara butiran tanah dengan kapur. c) Agglomerasi butiran oleh daya ikat kapur. d) Berkurangnya kembang susut. e) Kuat dukung naik, CBR naik. f) Berkurangnya sifat kapiler. Salah satu penyebab digemarinya pengunaan kapur untuk stabilisasi tanah ialah adanya gejala pozzolanisasi, yaitu pembatuan campuran tanah-kapur. Pozzolanisasi ini akibat dari adanya reaksi kimia antara butiran kapur dengan silica yang terdapat dalam tanah yang distabilisasi, yang menghasilkan calcium cylicate. Reaksi ini memerlukan air yang cukup dan lebih baik dalam kondisi padat. Persyaratan Tanah yang dapat bereaksi baik dengan kapur ialah yang dapat membuat proses pozzolanisasi. Tanah yang memiliki PI yang tingi (di atas 10%, bahkan sampai dengan 50%) dapat distabilisasi dengan kapur, kecuali yang mengandung bahan organis lebih dari 3%. 3
Tanah-tanah non-plastik pada umumnya tidak bereaksi dengan kapur, demikian pula tanah dengan nilai PI di bawah 10%. Setidak-tidaknya 15% butiran tanah yang distabilisasi dengan kapur adalah lolos saringan No. 200. Kapur yang digunakan untuk stabilisasi ialah jenis kapur padam Ca(OH) 2 dan kapur tohor CaO. Air untuk stabilisasi tanah-kapur ini tidak terlalu ketat. Meskipun demikian perlu diperhatikan bahwa jika air yang dipergunakan mengandung asam arang (missal air hujan), maka campuran harus dipadatkan sesegera mungkin. Pengujian Stabilitas Tanah di Laboratorium Pengujian Kadar Air Pengujian kadar air ini dilakukan untuk mengetahui besarnya kadar air asli tanah di lapangan. Dan sebagai acuan untuk pengujian-pengujian selanjutnya. Kadar Air adalah perbandingan antara jumlah air dalam tanah dibagi berat tanah dikalikan 100 persen. Pengujian CBR Percobaan ini bersifat empiris, yaitu mengukur tahanan geser tanah pada kondisi kadar air dan kepadatan tertentu, untuk menentukan nilai kekuatan (daya dukung) relatif tanah dasar atau bahan-bahan lain yang dipakai untuk perkerasan, yang dinyatakan dalam nilai CBR. Nilai CBR (California Bearing Ratio) adalah perbandingan antara beban penetrasi dari bahan tertentu, terhadap beban standar, untuk kedalaman dan kecepatan pene-trasi tertantu, dan dinyatakan dalam prosen (%). CBR = Beban penetrasi Beban standar x 100% Tabel 1 Beban Standar Penetrasi [mm] 2,5 5,0 7,5 10,00 12,50 Beban Standar - Gaya [kn] 13.24 19,96 25.15 30,30 34,83 - Tegangan [kn/m 2 ] 6900 10300 13000 16000 18000 Percobaan CBR dapat dilakukan baik dilaboratorium maupun secara langsung dilapangan. Jika dilakukan dilaboratorium maka sebagai sumber beban digunakan mesin beban (load frame), sedangkan untuk pelaksanaan dilapangan sebagai sumber bebannya digunakan beban as truk yang diisi material, atau jika dilakukan didalam ruangan dengan luas yang terbatas dapat digunakan meja beban reaksi. Data yang diperoleh dari pelaksanaan percobaan ini berupa pasangan beban dan kedalaman penetrasi. 4
METODOLOGI PENELITIAN Pengujian CBR A. Peralatan 1. Mesin beban (load frame) yang dilengkapi dengan cincin beban (load ring) dan arloji pengukur deformasi (dial gauge) 2. Cetakan dengan diameter 15,2cm dan tinggi 12,6cm termasuk leher penyambung dan keping alas serta piringan pemisah 3. Alat penumbuk seberat 4,54kg dengan tinggi jatuh 45,7cm 4. Piston/torak penetrasi dengan diameter 4,49cm 5. Keping beban seberat 4kg 6. Timbangan dengan ketelitian 1gram 7. Alat perata (straight edge), talam, dan lain-lain 8. Peralatan untuk penentuan kadar air B. Persiapan Benda Uji 1. Ambil contoh tanah seberat 5kg kering udara kemudian tambahkan air sehingga mendekati kadar air optimum (OMC) atau kadar air yang dike-hendaki. 2. Rangkai cetakan, keping alas, leher penyambung dan masukkan piringan pemisah dan beri kertas saring diatasnya. 3. Padatkan tanah benda benda uji tersebut dengan cara yang disesuaikan dengan cara yang digunankan pada percobaan pemadatan. Bila benda uji akan direndam, cari dulu kadar airnya sebelum dipadatkan, bila tidak direndam kadar airnya dicari setelah benda uji dikeluarkan dari cetakan. 4. Buka leher penyambung, ratakan permukaan dengan alat perata, jika terdapat lubanglubang tambalkan dengan bahan yang halus, kemudian ditimbang 5. Lepaskan alas cetakan dan keluarkan piringan pemisah, pasangkan alas cetakan pada sisi lainnya, kemudian balikkan benda uji yang masih terdapat dalam cetakan, beri kertas saring lalu pasang keping beban. 6. Untuk CBR yang tanpa rendaman (Unsoaked) benda uji siap telah untuk ditekan pada mesin tekan. Bila yang dilakukan adalah CBR rendaman (Soaked), ikuti langkah-langkah berikut ini: a) Ganti alas cetakan yang dipakai pada langkah (4.5) diatas dengan alas cetakan yang berlubang, jangan lupa untuk memasang kertas saring b) Pasang alas pengembangan berlubang diatas permukaan benda uji, serta beri keping beban seberat 4,00 kg atau sesuai keadaan beban perkerasan. c) Pasang tripod serta arloji untuk mengukur pengembangan, dan atur pembacaannya pada posisi nol. d) Rendam benda uji dengan permukaan air berada 2.5cm diatas permukaan benda uji. Lama perendaman benda uji disesuaikan dengan jenis tanah, dimana untuk tanah yang berbutir lebih halus diperlukan waktu yang lebih lama. Sebagai pedoman perendaman dapat dihentikan apabila pembacaan pengembangan sudah relatif sangat kecil. 5
e) Catat Tgl/bln/th dan waktu mulai dan selesainya perendaman, serta bacaan besarnya pengembangan. f) Lepaskan tripod beserta arloji pengembangan, keluarkan benda uji kemudian ditiriskan dengan cara dimiringkan selama 15 menit. g) Bersihkan cetakan dari air yang tersisa, kemudian ditimbang. Benda uji siap ditekan pada mesin beban. C. Prosedur Pengujian 1. Letakkan keping beban seberat 4,00kg atau sesuai dengan perkiraan beban perkerasan, diatas benda uji 2. Untuk benda uji yang direndam (soaked) beban harus sama dengan beban yang dipakai pada saat perendaman. Atur piston/torak penetrasi agar menyentuh permukaan benda uji 3. Lakukan pembebanan awal sebesar 4,54 kg untuk menjamin bahwa permuka-an piston/torak benar-benar menyentuh permukaan benda uji. Kemudian atur arloji beban dan penetrasi pada posisi nol 4. Beri pembebanan dengan menggunakan engkol teratur sehingga kecepatan penetrasi mendekati 1,27mm (0,05 inch)/menit. Lakukan pencatatan bacaan dial beban pada penetrasi sebesar: 0,5mm; 1,0mm; 1,5mm; 2,0mm; 2,5mm; 3,0mm; 3,5mm; 4,0mm; 4,5mm; 5,0mm; 7,5 mm; 10,0mm; 12,5mm 5. Catat pembacaan,bila beban maksimum (kapasitas cincin beban) telah tercapai sebelum penetrasi 12,5mm 6. Lepaskan benda uji dari mesin beban, kemudian pasang piringan pemisah pada permukaan benda uji dan tutup dengan alas cetakan 7. Balikkan benda uji, kemudian lakukan pengujian langkah (5.1) sampai dengan (5.5) untuk sisi yang lainnya 8. Setelah selesai melakukan pengujian keluarkan benda uji dari cetakan dan ambil contoh tanah pada 3 (tiga) tempat yang mewakili untuk dicari kadar airnya Tahapan Penelitian Mulai Pengambilan Sampel tanah Tanah Asli Camp. 5 % Camp. 7,5 % Camp. 10 % Pengujian : - Kadar Air - CBR Analisa 6 hasil terhadap campuran kapur
Gambar 1. Bagan Alur Penelitian ANALISA DATA Analisa Hasil Pengujian Laboratorium Dari Pengujian yang dilakukan didapatkan perbansingan sebagai berikut : Tabel 2. Hasil Pengujian Laboratorium Jumlah Pencampuran Pengujian No Kapur Prosentase 0% 5% 7,5% 10% 1 Kadar Air Optimum 33,1 29,7 32,4 33,9 2 CBR tanpa rendaman 6,02 7,39 1,11 9,44 3 CBR dengan Rendaman 2,98 2,47 0,82 5,49 7
8
Dari grafik 1 didapatkan Kadar Air Optimum terbesar 33,9 %, dan dari grafik 2 didapatkan CBR tanpa rendaman sebesar 9,44 dan dari grafik 3 didapatkan 5,49, sehingga terbesar dihasilkan pada pencampuran kapur 10%. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari Analisa di atas didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Besarnya CBR tanah asli tanpa rendaman sebesar 6,02 dan dengan rendaman sebesar 2,98. 2. Pencampuran tanah dengan kapur yang paling baik adalah 10 %. 3. Penambahan CBR setelah dilakukan rekayasa tanpa rendaman sebesar 9,44 dan dengan rendaman sebesar 5,49. Saran Dalam penelitian ini masih banyak kekuranganya, maka ada beberapa saran, antara lain : 1. Untuk penelitian kelanjutan dapat dipakai kapur dengan range yang kecil 1% atau 0,5 %, agar hasil dapat maksimal. 2. Untuk tanah di Jalur Jalan Lintas Selatan, terutama di Donomulyo sebaiknya pakai kapur dengan penambahan 10%. DAFTAR PUSTAKA Das, B.M, (1988), Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknik), Erlangga, Jakarta. 9
Direktorat Jendral Bina Marga, (1992), Konstruksi Pondasi Jalan, Cetakan Ketiga, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Madyayanti, E. dan M.J. Smith, (1992), Seri Pedoman Godwin, Mekanika Tanah, EdisiKeempat, Penerbit Erlangga, Jakarta. Nakazawa, K. dan S. Sosrodarsono, (2000), Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Cetakan Ketujuh, PT Pradnya Paramha, Jakarta. Purnomo, E.S.J dan G.D. Soedarmo, (1997), Mekanika Tanah 2, Kanisius, Malang. Wesley, L.D, (1977), Mekanika Tanah, Cetakan VI, Badan Pekerjaan. Umum, Jakarta Selatan. 10