BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Timbunan Ringan Dengan Mortar Busa Material timbunan ringan dengan Mortar busa adalah merupakan foamed embankment mortar disebut juga sebagai high-grade soil yang terdiri dari campuran antara pasir + cairan foaming agent + semen + air dengan berat isi basah (ɤ) antara 0.5-1.2 t/m 3 atau lebih ringan dari timbunan material pilihan (selected material). Teknologi timbunan ringan dengan mortar busa adalah menggunakan metode pencampuaran rasio tertentu antara semen dengan cairan foaming agent dan bahan pasir. Foam agent merupakan cairan yang apabila dicampur dengan air dan diberikan tekanan udara tertentu akan membentuk busa yaitu senyawa kimia dominan yang teridentifikasi dalam cairan pembentuk busa diantaranya :1-dodecanol, methoxyacetic gcid tridecyl ester dan 1-tetradecanol, dapat juga disebut cairan surfactant yang memiliki karakteristik kimia yang hampir sama dengan air ( proses pencampuran foam dengan air dapat dilihat pada Gambar 2.1 ). Fungsi dari foam agent ini adalah untuk menstabilkan gelembung udara selama pencampuran dengan cepat dan mendapatkan campuran mortar dengan berat isi yang ringan serta dapat didesain sesuai dengan rencana. Sedangkan material pasir yang digunakan dapat merupakan material setempat atau material yang diperoleh dari lokasi lain yang memenuhi persyaratan. Dengan penambahan foam agent pada campuran mortar, maka material campuran akan mengembang sampai dengan 4 (empat) kali volume awal sehingga kebutuhan material dapat dikurangi bila dibandingkan dengan material tanpa dicampur foam agent. STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 1
Material timbunan ringan dengan mortar busa mempunyai beberapa keunggulan diantaranya: 1. Ringan dan kekuatannya cukup tinggi untuk subgrade dan pondasi perkerasan jalan; Berat isi dan kuat tekan campuran ini dapat didesain sesuai kebutuhan sehingga dapat mengurangi tekanan lateral pada suatu struktur bangunan abutment pondasi jembatan. 2. Karena berpori pori maka memiliki daya rembes yang besar atau mampu melewatkan air yang dikandungnya tanpa mengalami pemampatan. 3. Kemudahan dalam pelaksanaan karena dapat memadat sendiri. 4. Material campuran mortar busa dapat mengembang sampai dengan 4 (empat) kali volume awal sehingga kebutuhan material dapat dikurangi. faoming agent Pencampuran dgn air Foam generator Busa foam Kompresor Sumber : Dokumen Penyusun Gambar 2.1 Proses terjadinya busa ( foam) STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 2
2.2 Kriteria Material Timbunan Ringan Dengan Mortar Busa Pemanfaatan foam (busa) untuk membentuk bahan timbunan ringan dapat diperoleh kriteria kriteria sebagai berikut: 1) Mempunyai berat yang ringan sehingga nilai kepadatan dari material campuran mortar busa tersebut mempunyai nilai Densitas 0.5-1.2 t/m 3. 2) Mempunyai nilai Flow (kekentalan adukan), yang diindikasikan untuk memudahkan pelaksanaan dilapangan, nilai flow seperti yang diisyaratkan pada pedoman geoteknik umumnya berkisar 180 + 20 mm. 3) Kemudahan saat pelaksanaan, yaitu mudah disemprotkan bila menggunakan alat mesin penyemprot dan dapat memadat sendiri karena berperilaku seperti mortar beton dimana material campuran tersebut dapat mengeras sesuai dengan waktu pemeraman (curring) yang ditetapkan. 4) Mempunyai kuat tekan yang cukup tinggi sesuai untuk jenis konstruksi penggunaannya, misalnya kuat tekannya dalam umur 14 hari mencapai 800 kpa. Dengan menggunakan material ringan yang lebih ringan dibandingkan dengan material timbunan biasa atau tanah pilihan, maka akan mengurangi beban tanah dasar. Material ringan mempunyai beberapa sifat antar lain: a. Tahan lama b. Tahan terhadap panas c. Dapat dilewati lalu lintas konstruksi dan dapat dipasang dan dilindungi oleh lapisan aspal beton. d. Stabil dan memadat dengan sendirinya. 2.3 Kriteria Desain Timbunan Ringan Dengan Mortar Busa Untuk Bangunan Jalan Stabilitas dan besarnya penurunan pada timbunan jalan yang dibangun di atas tanah lunak, akan bergantung pada berat timbunan. Karena itu, timbunan STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 3
dengan material ringan dapat mengurangi berat timbunan dan dapat mengurangi tegangan yang terjadi pada tanah di bawah timbunan serta akan mengurangi penurunan dan ketidakstabilan yang berlebihan. Agar menghasilkan material ringan yang memenuhi persyaratan, maka dibuatlah desain timbunan ringan dengan mortar busa untuk bangunan jalan dengan kriteria desain seperti pada Tabel 2.1 sebagai berikut. Tabel 2.1. Kriteria Desain Mortar Busa Untuk Bangunan Jalan Desain Mix Formula Kuat Tekan (Strength) Densitas (ɤ) (KPa) (t/m³) 1. lapis bawah (sebagai timbunan) 800 0,600 2. Lapis atas (sebagai lapis pondasi jalan) 2000 0,800 Sumber : Balai Geoteknik Puslitbang Jalan dan Jembatan Dalam penggunaan material ringan sebagai pengganti timbunan tanah pilihan harus memenuhi nilai kuat tekan (UCS) untuk tiap lapisan, dimana pada lapisan bawah (sebagai timbunan) nilai kuat tekan ditentukan 800 KPa berdasarkan pada kekuatan tekan optimum untuk density 0,6 t/m 3 dan pada lapisan atas (sebagai lapis pondasi jalan) nilai kuat tekannya 2000 Kpa didasarkan pada kuat tekan minimum pada sifat-sifat yang disyaratkan untuk stabilisasi lapis pondasi semen-tanah, yang tertera pada Spesifikasi Umum Bina Marga Tahun 2010 divisi 5, seksi 5.4 halaman 5-47, pada tabel 5.4.3. 2.4 Jalan Berdasarkan Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 38 Tahun 2004 Tentang Jalan, bahwa yang dimaksud dengan Jalan adalah prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan, termasuk bangunan pelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukan bagi lalu lintas, yang berada pada permukaan tanah, di atas permukaan tanah, di bawah permukaan tanah dan/atau air, serta di atas permukaan air, kecuali jalan kereta api, jalan lori, dan jalan kabel. STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 4
2.5 Jembatan Jembatan adalah suatu konstruksi bangunan yang berfungsi menghubungkan transportasi darat yang terputus karena adanya suatu rintangan seperti sungai, jurang atau jalan lain. Jembatan dapat dibedakan menjadi 2 (dua) bagian pokok, yaitu: a. Bangunan bawah, yaitu konstruksi penyangga yang terdiri dari pilar dan pondasi. b. Bangunan atas, yaitu seperti perletakan, gelagar induk, lantai jembatan,rangka dan diafragma. 2.6 Timbunan Jalan Pendekat Jembatan (Oprit) Oprit jembatan atau timbunan jalan pendekat jembatan adalah merupakan segmen yang menghubungkan jalan dengan kepala jembatan yang dibatasi oleh lebar, tinggi tertentu sesuai alinyemen horizontal, alinemen vertikal dan besarnya kelandaian melintang berdasarkan gambar rencana. Timbunan jalan pendekat jembatan (oprit) mulai dari ujung perkerasan jalan melalui transisi kelandaian (point of tangent) sampai kepala jembatan sesuai dengan ketentuan Daerah Milik Jalan (DUMIJA) SNI 03-2443-1991 yang merupakan bagian dari SNI 03-2850-1992 tentang Daerah Manfaat Jalan (DAMAJA). Apabila lapis pondasi bawah tidak ada maka lapisan tanah dasar mendukung langsung timbunan, timbunan jalan pendekat jembatan mempunyai kekuatan, keawetan tertentu yang meliputi ketentuan, spesifikasi, sifat permeabilitas yang baik, mudah dipadatkan, mempunyai sifat penurunan kekuatan yang kecil akibat rembesan air dan konstruksi untuk badan timbunan jalan pendekat jembatan yang mampu mengakomodasi beban rencana. Dalam penentuan tebal timbunan, nilai CBR dapat dikorelasikan terhadap daya dukung tanah (DDT). Timbunan jalan pendekat jembatan (oprit) dipadatkan lapis demi lapis sesuai dengan ketentuan kepadatan lapisan (SNI 03-2832-1992 dan SNI 03-1738-1989). Tinggi timbunan harus dipertimbangkan terhadap adanya STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 5
bahaya longsor, jika pada lahan mencukupi dibuat kelandaian lereng alami dan apabila tidak mencukupi maka dibuatkan konstruksi penahan tanah. Persyaratan utama timbunan adalah sebagai berikut: a. Harus mempunyai kemampuan untuk menyebarkan beban lalu lintas yang berulang tanpa mengalami deformasi atau penurunan yang berarti akibat beban lalu lintas dan beban timbunan itu sendiri. Berdasarkan buku Panduan Geoteknik 4 halaman 51 besarnya beban lalulintas tergantung dari kelas jalan seperti pada Tabel 2.1 berikut: Tabel 2.2. Beban Lalu-lintas No. Kelas Jalan Beban Lalu-lintas (KPa) 1 I 15 2 II 12 3 III 12 Sumber : Panduan Geoteknik 4 halaman 51 b. Harus mempunyai stabilitas yang cukup terhadap faktor perusak seperti curah hujan, air rembesan dan gempa. 2.7 Permasalahan Pada Oprit Jembatan Pada bagian jalan yang berfungsi sebagai penghubung antar struktur, seperti pangkal jembatan dan timbunan cenderung terjadi ketidakrataan akibat penurunan yang berbeda. Secara umum timbulnya ketidakrataan ini lebih disebabkan adanya struktur yang tidak dapat dipadatkan dan timbunan yang memiliki derajat kompresibilitas yang berbeda, hal ini sering terjadi antara oprit dan struktur jembatan yang dibangun di atas tanah lunak,di mana penurunan struktur ditahan oleh tiang pendukung atau dengan lainnya, sedangkan pada tanah timbunan tidak mendapat kepadatan yang cukup. STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 6
Permasalahan yang sering terjadi pada oprit atau timbunan jalan pendekat jembatan antara lain adalah : - Kurang sempurna saat pelaksanaan pemadatan - Terjadinya penurunan - Perubahan tegangan efektif akibat keluarnya air Masalah keseimbangan atau stabilitas ditentukan oleh kondisi beban pada tanah dan struktur di atasnya. Sedangkan masalah deformasi memerlukan perhitungan yang cermat untuk mengetahui besar distribusi tegangan yang ditimbulkan oleh beban struktur terhadap tanah dan berapa besar daya dukung tanah dasar yang dapat menahan struktur di atasnya atau bagaimana pengaruh tinggi timbunan terhadap penurunan, longsor dan deformasi terhadap kepala jembatan. 2.8 Tanah Lunak Berdasarkan panduan Geoteknik 1 Pedoman Kimpraswil No: Pt T-8-2002-B adalah tanah-tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki secara berhati-hati dapat menyebabkan masalah ketidakstabilan dan penurunan jangka panjang yang tidak dapat ditolelir karena tanah tersebut mempunyai kuat geser yang rendah dan kompresibilitas yang tinggi. Dalam pelaksanaan konstruksi timbunan jalan di atas tanah lunak yang harus diperhatikan adalah antara lain : - Tinggi timbunan kaitannya dengan tinggi kritis - Stabilitas tanah dasar - Daya dukung tanah dasar - Jenis bahan timbunan yang digunakan - Peralatan yang sesuai di lokasi pekerjaan Tanah Lunak mempunyai karakteristik yang sangat bervariasi, secara umum mempunyai nilai kompresibilitas tinggi, nilai kuat geser kecil dan daya dukung yang rendah, hal ini memungkinkan terjadinya penurunan pada konstruksi di atasnya. Permasalahan-permasalahan yang sering terjadi pada tanah lunak yaitu sebagai berikut : STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 7
1. Kompresibilitas tinggi 2. Daya dukung rendah 3. Stabilitas rendah 4. Gaya geser yang relatif kecil. Timbunan yang dibangun diatas tanah lunak akan menghadapi masalah stabilitas dan penurunan yang besar, hal ini diakibatkan tanah lunak mempunyai kuat geser yang rendah dan kompresibilitas yang tinggi. Tanah lunak dapat didefinisikan sebagai tanah dengan kuat geser undrained (Cu) kurang dari 0,40 kg/cm 2, kuat geser undrained atau kuat geser total stress adalah kandungan air dan udara yang terdapat didalam rongga tanah tidak dikeluarkan saat mengalami tekan atau mengalami geser. Dalam buku panduan geoteknik 4 tahun 2002 solusi untuk timbunan diatas tanah lunak adalah dengan pekerjaan tanah dan perbaikan tanah. Ada lima (5) metode solusi pekerjaan tanah yang telah diterima dan diterapkan di Indonesia yaitu sebagai berikut : 1. Penggantian material ( Replacement ) 2. Berem pratibobot ( Counterweight Berms ) atau berem tekan 3. Penambahan Beban ( Surcharging ) 4. Konstruksi Bertahap ( Staged Construction ) 5. Penggunaan Material Ringan ( Light Weight Material ) 2.9 Masalah Penurunan Menurut Pedoman Konstruksi dan Bangunan Departemen Kimpraswil Pd T- 11-2003, masalah penurunan pada kepala Jembatan adalah sebagai berikut : a. Penurunan Akibat Konsolidasi Konsolidasi lapisan tanah yang disebabkan oleh berat tanah timbunan, kepala jembatan dan beberapa pelantaran jembatan mengakibatkan deformasi struktur, dimana terjadi pelepasan air bebas dan rongga udara didalam struktur tanah. Pada tanah liat yang relatif kedap terhadap air, penurunan tidak langsung terjadi, dimana struktur tanah STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 8
sulit dipadatkan dan air tanah tidak dapat mengalir dibawah timbunan. Hal ini menyebabkan perbedaan penurunan antara penyangga pilar terhadap timbunan didekatnya. b. Kombinasi Material Kombinasi material timbunan selama pelaksanaan konstruksi atau pencampuran material akibat vibrasi, kelulusan air dan akibat cuaca, jika material tersebut dipadatkan dengan tepat, maka tidak terjadi penurunan dibawah beban muatan. 2.10 HIPOTESA Hasil yang akan dicapai dalam penulisan Tugas Akhir adalah hasil perancangan campuran material ringan sesuai dengan kriteria yang diisyaratkan, sehingga dapat digunakan sebagai timbunan pada oprit jembatan. STUDI PENENTUAN DESAIN CAMPURAN MATERIAL RINGAN... II- 9