IJCCS, Vol.x, No.x, July xxxx, pp. 1~5 ISSN: 1978-1520 1 POTENSI PENAMBAHAN DOLOMIT DAN BOTTOM ASH TERHADAP PENINGKATAN NILAI CBR TANAH EKSPANSIF Surta Ria Nurliana Panjaitan* 1, Ramlan Tambunan 2, Suheri Batubara 3 1,2,3 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan ITM, Medan Sumatera Utara 1,2,3 Institut Teknologi Medan; Jl. Gedung Arca No. 52 Medan, telp. (061) 7363771, fax. (061) 7347954 e-mail: * 1 surta.panjaitan@itm.ac.id Abstrak : Tanah ekspansif adalah tanah lempung mengembang yang mengalami perubahan volume akibat perubahan kadar air dalam tanah. Bentonit merupakan tanah lempung ekspansif yang memiliki daya dukung rendah dan kembang susut yang tinggi. Oleh karena itu maka perlu dilakukan stabilisasi agar nilai CBR menjadi lebih baik sehingga dapat digunakan sebagai tanah dasar dalam suatu kontruksi. Tanah lempung yang digunakan pada penelitian ini yaitu Bentonit yang mengandung mineral smektit (struktur lembaran), yaitu montmorillonit yang bersifat plastis tinggi yang tergolong kepada tanah lempung ekspansif. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian pendahuluan untuk mendapatkan sifat fisis dan nilai CBR dari bentonit serta pengujian lanjutan dengan melakukan stabilisasi dengan dolomit dan bottom ash. Pengujian ini berpedoman pada ASTM untuk setiap pengujian. Kadar dolomit dan bottom ash yang digunakan 3%, 6%, 9%, 12%, dan 15% dari berat kering tanah lempung bentonit, dengan pengujian batas plastis, batas cair, batas susut, indeks plastis, spectivic gravity, sieve analisis, pemadatan dengan standar proctor dan CBR tidak direnda (unsoaked). Hasil penelitian yang dilakukan akan menunjukkan bahwa dengan penambahan dolomit dan bottom ash pada Bentonit (tanah lempung ekspansif) dapat menurunkan sifat fisis dan meningkatkan sifat mekanis tanah, yaitu terjadinya penurunan pada indeks plastisitas dan peningkatan nilai CBR tanah ekspansif. Kata kunci : Bentonit, bottom ash, dolomit, stabilisasi, CBR PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Bentonit dalam ilmu mineralogi tergolong ke dalam kelompok besar tanah lempung. Nama bentonit pertama kali digunakan pada tahun 1890 untuk mengidentifikasimineral smektit (struktur lembaran), yaitu montmorillonit yang bersifat plastis tinggi dan ditemukan di Fort Benton, Wyoming, Amerika Serikat. Jenis tanah bentonit mempunyai sifat mengembang dan susut yang tinggi serta berbahaya untuk struktur bangunan maka tergolong ke dalam tanah lempung ekspansif. Pengembangan pada tanah bentonit dapat di kendalikan dengan cara memperbaiki atau menstabilisasi. Sifat dasar tanah tersebut harus dirubah terlebih dahulu supaya dapat dimanfaatkan sebagai landasan kontruksi atau media pendukung konstruksi yang sesuai dengan fungsinya. Maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian terhadap tanah bentonit, dan melakukan stabilisasi / memperbaiki sifat dasar tanah tersebut dengan menggunakan dolomit dan bottom ash. Oleh karena itu, sangat diperlukan adanya suatu metode perbaikan tanah / stabilisasi yang dapat diterapkan di Indonesia untuk menanggulangi masalah-masalah tanah lempung ekspansif. Dolomit dan bottom ash sebagai bahan stabilisasi yang dipakai, diharapkan dapat menambah kekuatan daya dukung dan daya tahan tanah yang maksimum serta dapat menurunkan indeks plastisitas. Received June 1 st,2012; Revised June 25 th, 2012; Accepted July 10 th, 2012
2 ISSN: 1978-1520 2.2. Studi Pendahuluan dan Hasil Yang Sudah Dicapai Gogot Setyo Budi. Dkk, telah melakukan penelitian pada tahun 2003 yang berjudul Pengaruh Fly Ash Terhadap Sifat Mengembang Tanah Ekspansif. Hasil dari penelitian ini dengan penambahan fly ash 0%, 10%, 15%, 20%, 25%, dihasilkan berat jenis ( Gs ) cenderung menurun dari berat jenis ( Gs ) tanah asli, dari masing-masing campuran fly ash dapat dilihat pada gambar 1. Gambar 1. Pengaruh Penambahan Fly Ash Terhadap Berat Jenis ( Gs ) Sumber : Gogot Setyo Budi. Dkk, (2003). Menurut Atterberg, 1911 (dalam Qunik Wiqoyah, 2006) tingkat plastisitas tanah dibagi dalam 4 tingkatan berdasarkan nilai indeks plastisitasnya yang ada dalam selang antara 0 % dan 17 %. Batasan mengenai indeks plastisitas, sifat, macam tanah, dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Nilai Indeks Plastisitas Dan Macam Tanah PI % Sifat Tanah Kohesi 0 Non Plastis Non Kohesif < 7 Plastisitas Rendah Kohesi Sebagian 7 17 Plastisitas Sedang Kohesif > 17 Plastisitas Tinggi Kohesif Sumber : Atterberg 1911, dalam Qunik Wiqoyah, 2006 Gogot Setyo Budi. Dkk, telah melakukan penelitian pada tahun 2003 yang berjudul Pengaruh Fly Ash Terhadap Sifat Mengembang Tanah Ekspansif. Hasil dari pengujian batas konsistensi (Atterberg) yaitu batas cair ( Liquid Limit ), batas plastis ( Plastic Limit ) dan indek plastis ( PI ) dengan penambahan fly ash 0%, 10%, 15%, 20%, 25%, cenderung menurun akibat penambahan fly ash dari sekitar 100 % pada tanah asli menjadi sekitar 80% setelah dicampur dengan fly ash 25%. Dari masing-masing campuran dapat terlihat pada gambar 2 bahwa dengan penambahan fly ash dapat menurunkan indeks plastis ( PI ) tanah ekspansif. Gambar 2. Pengaruh Penambahn Fly Ash Terhadap Batas Konsistensi (Atterberg) Sumber : Gogot Setyo Budi. Dkk. (2003) Ibrahim pada tahun 2014 melakukan penelitian Stabilisasi Tanah Lempung Dengan Bahan Aditif Fly Ash Sebagai Lapisan Pondasi Dasar Jalan (Subgrade). Dengan variasi campuran 0%, IJCCS Vol. x, No. x, July 201x : first_page end_page
IJCCS ISSN: 1978-1520 3 2,5%, 5%, 7,5%, 10% dan 12,5%. Hasil pengujian batas konsitensi yang meliputi batas cair ( Liquid Limit ), batas plastis ( Plastic Limit ) dan batas susut ( Shrinkage Limit ) dengan penambahan fly ash menyebahkan penurunan nilai batas cair dari masing-masing variasi penambahan fly ash. Dari hasil penelitian ini dapat terlihat pada gambar 3. Gambar 3. Perilaku Penambahn Fly Ash Terhadap Batas Konsistensi (Atterberg) Tanah Sumber : Ibrahim, (2014). Anita Widianti pada tahun 2009, melakukan penelitian terhadap Peningkatan Nilai CBR Laboraturium Rendam Dengan Campuran Kapur, Abu Sekam Padi Dan Serat Karung Plastik. Dari hasil penelitian ini CBR rendam tanah yang distabilisasi dengan kapur dan abu sekam padi mencapai nilai 30,05% atau mengalami peningkatan 483% dari nilai CBR rendam tanah asli. Sedangkan penambahan serat kedalam tanah yang distabilisasi dengan kapur dan abu sekam padi dapat meningkatkan CBR rendam hingga mencapai nilai 53,88% atau mengalami peningkatan sebesar 867% dari nilai CBR tanah asli. Nilai CBR rendam dapat dilihat pada gambar 4.. Gambar 4. Hubungan Antara Variasi Benda Uji Dan Nilai CBR Rendam Sumber : Anita Widianti Keterangan nomor variasi benda uji : 1. Tanah asli 2. Tanah + kapur + abu sekam padi 3. Tanah + kapur + abu sekam padi + serat karung plastik 0,1% 4. Tanah + kapur + abu sekam padi + serat karung plastik 0,2% 5. Tanah + kapur + abu sekam padi + serat karung plastik 0,4% 6. Tanah + kapur + abu sekam padi + serat karung plastik 0,8% 7. Tanah + kapur + abu sekam padi + serat karung plastik 12% Ibrahim pada tahun 2014 melakukan penelitian Stabilisasi Tanah Lempung Dengan Bahan Aditif Fly Ash Sebagai Lapisan Pondasi Dasar Jalan (Subgrade). Dengan variasi campuran 0%, 2,5%, 5%, 7,5%, 10% dan 12,5%. Uji CBR yang dilakukan pada penelitian ini dimaksudkan Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Author)
4 ISSN: 1978-1520 untuk melihat apakah penambahan persentase fly ash memberikan pengaruh terhadap nilai CBR tanpa perendaman dan perendaman yang dilakukan dengan waktu 4 hari. Dari hasil penelitian CBR tanpa perendaman dan rendaman cenderung naik pada penambahan fly ash 2,5%, 5%, 7,5%, dan mencapai titik puncak pada penambahan fly ash 10%, akan tetapi pada penambahan fly ash 12,5% nilai cbr mengalami penurunan. Hasil penelitian ini dapat dilihat pada gambar 5 dan 6. Gambar 5. Hubungan Penambahan Fly Ash Dengan Nilai CBR Tanpa Rendam Sumber : Ibrahim, 2014 Gambar 6. Hubungan Penambahan Fly Ash Dengan Nilai CBR Rendam Sumber : Ibrahim, 2014 Menurut Panjaitan S.R.N pada tahun 2014, melakukan penelitian yang berjudul Effect of Lime Content on the Bearing apacity and Swelling Potential of Expansive Soil. Hasil uji CBR rendam dengan penambahan kapur 0%, 2%, 4%, 6%, 8% dan 10% dengan waktu perendaman 1, 4, 7 dan 14 hari. diketahui bahwa semangkin lama waktu perendaman dilakukan semakin turun nilai CBR rendam yang dipadatkan dengan 56 pukulan. Hal ini terjadi karena semakin lama terjadi perendaman maka tanah semakin mengembang dan jumlah air yang ikud masuk ke dalam mold yang direndam semakin banyak, maka ketika dilakukan penetrasi nilai yang didapat akan turun. Pada penambahan 4% kapur sudah menunjukan nilai CBR memenuhi syarat daya dukung tanah baik menurut ASSHTO, karena nilai CBR > 9% pada waktu rendam 1-14 hari. peningkatan nilai CBR yang lebih tinggi dengan penambahan kapur antara 4 6%. Hasil penelitian ini dapat dilihat pada gambar 7. IJCCS Vol. x, No. x, July 201x : first_page end_page
IJCCS ISSN: 1978-1520 5 Gambar 7. Grafik Penambahan Kapur Dengan Nilai CBR Rendam Sumber : Surta Ria Nurliana Panjaitan, 2014. Zakaria al Ansor pada tahun 2014, melakukan penelitian yang berjudul Pengaruh Lama Waktu Curing Terhadap Nilai CBR Dan Swelling Pada Tanah Lempung Ekspansif Di Bojonegoro Dengan Campuran 6% Abu Sekam dan 4% Fly Ash. Dalam pengujian CBR rendam menaikkan nilai CBR yang terjadi tidak terlalu signifikan. Hasil penelitian ini dapat dilihat pada gambar 8. Gambar 8. Grafik Nilai CBR Tanah + 6% Abu Sekam Dan 4% Fly Ash Sumber : Zakaria al ansor, 2014 METODE PENELITIAN 3.1. Standard Penelitian Pngujian-pengujian yang dilakukan di laboratorium mengikuti prosedur test yang dikeluarkan oleh AASHTO dan ASTM. Pengujian dilakukan di laboraturium Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan (ITM) dengan tahapan penelitian seperti terlihat pada tabel 2: Tabel 2. Jenis Percobaan Yang Dilakukan Menurut Standard ASTM. No Jenis Percobaan No. Standard ASTM 1 Specific Gravity (Gs) D 854 72 2 Atterberg Limit D 4318 00 3 Analisa Saringan (Sieve Analysis) D 422-46 4 Pemadatan (Compaction Test) D 1557-00 5 CBR (California Bearing Ratio) D 1883-87 Pengujian pendahuluan dilakukan tanpa penambahan bahan stabilisasi. Pengujian lanjutan dilakukan dengan campuran dolomit dan bottom ash 0%, 3%, 6%, 9%,12%, dan 15% dari berat kering tanah bentonit, Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Author)
6 ISSN: 1978-1520 3.2. Tahapan Penelitian Dalam penelitian ini ada beberapa tahap penelitian yang akan di uji, diantaranya yaitu : 1. Batas konsitensi (atterberg limit) 2. Berat Jenis Tanah (specific gravity) 3. Analisa saringan (Sieve analysis) 4. Pemadatan (compaction test) dengan metode standard proctor 5. Pengujian CBR tanpa rendam (Unsoaked) HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Karakteristik Pada Bentonit (Tanah Lempung Ekspansif) Dari hasil penelitian yang telah dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan (ITM), maka didapat hasil pengujian pendahuluan sifat sifat fisis dan karakteristik tanah bentonit, terlihat pada tabel 3 sebagai berikut : Tabel 3. Hasil Pengujian Laboratorium bentonit No Sifat Fisis/Mekanis Satuan Hasil 1 Berat Jenis (Gs) - 2,68 2 Batas Plastis (PL) % 43,53 3 Batas Cair (LL) % 99,63 4 Batas Susut (SL) % 26,89 5 Indeks Plastisitas (IP) % 56,10 6 Lolos Saringan No. 200 % 79,60 7 Kadar Air Optimum (%) % 42,67 8 Berat isi kering maksimum gr/cm3 1,139 Hasil pengujian bentonit diperoleh batas cair 99,63% dan indeks plastis 56,10%. Menurut AASHTO tanah tersebut termasuk dalam kelompok A-7-6 dan merupakan jenis tanah lempung yang tidak layak digunakan. Sedangkan menurut klasifikasi Sistem Unified, dengan batas cair 99,63% dan indeks plastis 56,10%. Maka dapat disimpulkan bahwa bentonit termasuk dalam kelompok CH yaitu lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung ekspansif / mengembang. 4.2. Hasil Pengujian Sieve Analisis Bentonit Hasil pengujian yang dilakukan dapat terlihat bahwa hasil uji analisa saringan yang lolos saringan no. 200 sebesar 79,60%, sehingga menurut klasifikasi AASHTO sampel tanah yang digunakan merupakan tanah lempung. Seperti yang terlihat pada gambar 9. Gambar 9. Grafik Hasil Analisa Saringan bentonit IJCCS Vol. x, No. x, July 201x : first_page end_page
IJCCS ISSN: 1978-1520 7 4.3. Hasil Pengujian Pemadatan Bentonit (Tanah Ekspansif) Hasil pengujian pemadatan yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Institute Teknologi Medan (ITM), dengan metode pemadatan modified proctor pada bentonit. Hasil pengujian diperoleh bahwa berat isi kering 1,139 gr/cm 3 dan kadar air optimum 42,67%. seperti yang terlihat pada gambar 10. Gambar 10. Grafik Hubungan Berat Isi Kering Dengan Kadar Air 4.4. Hasil Penambahan Bottom ash dan Dolomit Terhadap Nilai Atterberg Hasil pengujian batas atterberg pada bentonit yang dicampur dengan bottom ash dan dolomit. dengan persentase 3%, 6%, 9%, 12% dan 15%, nilai batas plastis (PL) terjadi peningkatan, sedangkan untuk batas cair (LL), batas susut (SL), dan indeks plastis (PI) terjadi penurunan. Hasil pengujian ini dapat dilihat pada gambar 11. Gambar 11. Grafik Hubungan Penambahan dolomit + Bottom Ash Terhadap Atterberg Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Author)
8 ISSN: 1978-1520 4.5. Pengaruh Penambahan Bottom ash Dan Dolomit Terhadap Berat Jenis Hasil pengujian berat jenis pada bentonit (Tanah Ekspansif) yang dicampur dengan bottom ash dan dolomit menunjukan adanya penurunan nilai berat jenis bentonit (Tanah Lempung Ekspansif). Hasil pengujian dapat terlihat pada gambar 12 bahwa dengan penambahan bottom ash 3% sampai 15% menunjukan penurunan berat. Gambar 12. Grafik hubungan penambahan bottom ash dan Dolomit terhadap berat jenis. 4.6. Hasil Penambahan Bottom Ash Dan Dolomit Terhadap Analisa Saringan Hasil penguujian analisa saringan bentonit (Tanah Lempung Ekspansif) yang ditambah bottom ash dan dolomit dapat dilihat pada gambar 13. Dari hasil pengujian analisa saringan dengan bertambahnya bahan campuran bottom ash maka menyebabkan perubahan komposisi fraksi tanah berkurang pada persentase lolos sarigan No.200. 4.5. Hasil Penambahan Bottom Ash dan Dolomit Terhadap Pemadatan Pengujian pemadatan bentonit (tanah lempung ekspansif) dengan penambahan bottom ash dolomit menggunakan metode standar proctor. Maka diperoleh berat isi kering dan kadar air optimum seperti yang terlihat pada tabel 4. Tabel 4. Hasil Pengujian Pemadatan Terhadap Bentonit + Bottom Ash + Dolomit No bottom ash dan dolomit(%) Berat Isi Kering (gr/cm 3 ) Kadar Air Optimum (%) 1 0 1,139 42,67 2 3 1,143 41,20 3 6 1,151 40,20 IJCCS Vol. x, No. x, July 201x : first_page end_page
IJCCS ISSN: 1978-1520 9 4 9 1,167 40,00 5 12 1,187 38,70 6 15 1,200 37.30 4.7. Hubungan Penambahan Bottom Ash dan Dolomit Terhadap Nilai CBR Pengujian CBR bentonit (tanah ekspansif) dengan penambahan bottom ash dan dolomit 0%, 3%, 6%, 9%, 12% dan 15%. Hasil uji CBR dapat dilihat pada gambar 14. Gambar 14. Hubungan Nilai CBR Dengan Penambahan bottom ash dan dolomit Gambar 14 menunjukkan bahwa dengan meningkatnya persentase penambahan bottom ash terhadap bentonit (ekspansif) mengakibatkan peningkatan nilai CBR. Dari setiap variasi penambahan bottom ash 3%, 6%, 9%, 12%, dan 15% diperoleh peningkatan nilai CBR. Persentase penambahan bottom ash 9% sampai 15% merupakan penambahan dolomit dan bottom ash yang optimal dimana selisih peningkatannya cukup besar diantara campuran lainnya. Menurut AASHTO bila dihubungkan dengan daya dukung tanah dasar maka pada penambahan bottom ash 3% dan 6% masih dinyatakan jelek dan pada penambahan bottom ash 9% daya dukung tanah masuk pada kategori sedang. Peningkatan nilai CBR tertinggi terjadi pada penambahan bottom ash 12% dan 15% dan sudah memenuhi syarat daya dukung tanah yang baik menurut AASHTO karena nilai CBR > 9%. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulkan sebagai berikut : 1. Berdasarkan klasifikasi Unified, bentonit (tanah lempung ekspansif) termasuk dalam kelompok CH yaitu tanah lempung anorganik dengan plastisitas tinggi. Sedangkan menurut klasifikasi AASHTO bentonit (tanah ekspansif) termasuk dalam golongan A-7-6 dan merupakan tanah yang tidak baik digunakan sebagai tanah dasar. 2. Hasil pengujian batas konsitensi (atterberg) dengan penambahan dolomit + bottom ash dapat menurunkan indeks plastisitas serta berat jenis. 3. Hasil Uji pemadatan dengan standar proctor diperoleh berat isi kering bentonit sebesar 1,139 gr/cm 3 dan kadar air optimum sebesar 42,67%. Dengan penambahan bottom ash 3%, 6%,9%, 12%, dan 15% dapat meningkatkan berat isi kering dan menurunkan kadar air optimum. 4. Nilai CBR bentonit (tanah ekspansif) sebesar 2,13% dan terjadi peningkatan nilai CBR yang signifikan pada campuran bottom ash 12% sebesar 9,46 dan 15% sebesar 10,36. Pada penambahan bottom ash 12% dan 15% sudah memenuhi syarat daya dukung tanah yang baik menurut AASHTO karena nilai CBR > 9%. Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Author)
10 ISSN: 1978-1520 Ucapan Terima Kasih Saya sebagai peneliti mengucapkan terima kasih kepada Kemenristek Dikti yang telah memberikan dana Hibah Penelitian untuk pelaksanaan tahun anggaran 2017, sehingga makalah pada Seminar Nasional ini dapat dibuat. DAFTAR PUSTAKA [1] Ansor al Zakaria. 2014. Pengaruh Lama Waktu Curing Terhadap Nilai CBR Dan Swelling Pada Tanah Lempung Ekspansif Di Bojonegoro Dengan Campuran 6% Abu Sekam Dan 4% Fly Ash. Jurnal Teknik Sipil. Malang. [2] Hary C.H. 1992. Mekanika Tanah 1. Jakarta, PT. Gramedia Pustaka Utama [3] Budi G. S. 2003. Pengaruh Fly Ash Terhadap Sifat Pengembangan tanah Ekspansif. Jurnal Civil Engineering Dimension Vol. 5 No. 1. [4] Ibrahim. 2014. Stabilisasi Tanah Lempung Dengan Bahan Aditif Fly Ash Sebagai Lapisan Pondasi Dasar Jalan (Subgrade). Jurnal Tekni Sipil. Volume 10. [5] Panjaitan., S.R.N, (2014), The Effect of Lime Content on the Bearing apacity and Swelling Potential of Expansive Soil. Journal of Civil Engineering Research p-issn: 2163-2316. [6] Widianti Anita. 2009. Peningkatan Nilai CBR Laboratorium Rendaman Tanah Dengan Campuran Kapur, Abu Sekam Padi Dan Serat Karung Plastik. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika Vol. 12 No.1, 21-27. IJCCS Vol. x, No. x, July 201x : first_page end_page