1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian
1.3.2. Manfaat penelitian
Penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk :
1. Pihak-pihak atau mahasiswa yang akan membahas hal yang sama.
2. Pihak-pihak yang membutuhkan informasi dan mempelajari hal yang dibahas dalam laporan tugas akhir.
1.4 Pembatasan Penelitian
Batasan-batasan dalam penelitian ini yakni sebagai berikut :
1. Tanah yang dipakai tanah lempung Kota Stabat, Kabupaten Langkat.
2. Bahan stabilitas yang digunakan adalah serbuk cangkang telur yang telah lolos saringan no 200.
3. Uji index properties tanah asli untuk mengetahui sifat fisis tanah yang dilakukan pada awal penelitian, meliputi:
β’ Uji kadar air
β’ Uji berat jenis tanah
β’ Uji nilai Atterberg (batas-batas konsistensi)
β’ Uji distribusi butiran atau analisa saringan
4. Komposisi campuran terdiri dari : tanah, dan cangkang telur.
Penambahan presentase serbuk cangkang telur sebesar 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12%, 14%,
5. Pengujian untuk engineering properties dilakukan dengan uji Proctor Standard dan uji CBR (California Bearing Ratio)
6. Biaya serbuk cangkang telur.
7. Masa pemeraman yaitu 14 hari.
1.5 Sitematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam penelitian ini dibuat dalam 5 bab yang diuraikan sebagai berikut:
Bab I : Pendahuluan
Bab ini terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan manfaat, pembatasan masalah.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi tentang kajian teori dari tanah, sifat tanah, stabilisasi menggunakan serbuk cangkang telur pada tanah lempung terhadap peningkatan daya dukung tanah dengan pengujian CBR Laboratorium dan kuat tekan bebas.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini berisi tentang tahapan pekerjaan yang akan dilakukan untuk stabilisasi tanah lempung mulai dari proses mempersiapkan dan mengerjakan material dari lapangan sampai melaksanakan jenis penelitian yang dilakukan dilaboratorium, sampai analisis data laboratorium diperoleh
Bab IV : Pembahasan
Bab ini berisi tentang pembahasan dan data-data yang dihasilkan dari penelitian. Kemudian dianalisa sehingga diperoleh hasil dari penelitian pengaruh penambahan serbuk cangkang telur sebagai bahan stabilisasi tanah lempung dengan pengujian California Bearing Ratio (CBR) dan uji kuat tekan bebas.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil penelitian dan saran-saran yang diberikan atas hasil yang didapat.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum 2.1.1 Tanah
Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregrat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1998). Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai bahan padat (baik berupa mineral maupun organik) yang terletak di permukaan bumi, terus mengalami perubahan yang dipengaruhi oleh faktor-faktor bahan induk, iklim, organisme, topografi, dan waktu. Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu udara, air, dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang di antara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah dikatakan dalam kondisi jenuh sebagian (partially saturated).
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah
Tanah terdiri dari 3 (tiga) fase elemen yaitu: butiran padat (solid), air dan udara. Ketiga fase elemen tersebut dapat dilihat dalam Gambar 2.1
Gambar 2.1 Elemen Tanah Dalam Keadaan Asli dan Tiga Fase Elemen Tanah Gambar 2.1 memperlihatkan ketiga fase elemen tanah yang mempunyai volume V dan berat total W. Dari gambar tersebut diperoleh persamaan hubungan antara volume-berat dari tanah berikut :
V = πs + πv = πs + πw + πa
Dimana :
πs : Volume butiran padat (cm3) πv : Volume pori (cm3)
πw : Volume air (cm3)
πa : Volume udara di dalam pori (cm3)
Apabila udara dianggap tidak mempunyai berat, maka berat total dari contoh tanah dapat dinyatakan dengan :
(2.1) Dimana:
: berat butiran padat (gr) : berat air (gr)
2.1.2.1 Kadar Air (Water Content)
Kadar air (w) merupakan perbandingan antara berat air (Ww) dengan berat butiran padat (Ws) dalam tanah tersebut, dinyatakan dalam persen.
W=ππ
ππ€ (2.2)
Dimana:
w = Kadar air (%) Ww = Berat air (gr) Ws = Berat butiran (gr)
2.1.2.2 Angka Pori (Void Ratio)
Angka pori atau void ratio (e) didefinisikan sebagai perbandingan antara volume rongga ( ) dengan volume butiran ( ) dalam tanah, atau :
e= ππ£ 2.1.2.3 Porositas (Porocity)
Porositas atau porosity (n) didefinisikan sebagai persentase perbandingan antara volume rongga ( ) dengan volume total (V) dalam tanah, atau
π =
ππ£2.1.2.4 Berat Volume (Unit Weight)
Berat volume (Ξ³) merupakan adalah berat tanah per satuan volume. Para ahli tanah kadang-kadang menyebut berat volume (unit weight) sebagai berat volume basah (moist unit weight). Adapun persamaan berat volume (unit weight) :
Ξ³ =
π€π£ (2.5)
Dimana:
Ξ³ = Berat volume (gr/cm3)
W = berat butiran tanah (gr) V = volume total tanah (cm3)
2.1.2.5 Berat Volume Kering (Dry Unit Weight)
Berat volume kering merupakan perbandingan antara berat butiran (Ws) dengan volume total (V) tanah.
2.1.2.6 Berat Volume Kering Butiran Padat (Soil Volume Weight)
Berat volume butiran padat merupakan perbandingan antara 2.1.2.7 Berat Spesifik (Specific Gravity)
Berat spesifik tanah (Gs) merupakan perbandingan antara berat volume butiran padat dengan berat volume air pada temperature 4ΒΊ. Nilai suatu berat spesifik tanah tidak bersatuan (tidak berdimensi).
Gs =ππ
Nilai-nilai berat spesifik dari berbagai jenis tanah (Hardiyatmo 2002) dapat dilihat dalam Tabel 2.1 berikut ini:
Tabel 2.1 Nilai-nilai berat spesifik dari berbagai jenis tanah (Hardiyatmo 2002)
2.1.2.8 Derajat Kejenuhan (S)
Derajat kejenuhan atau degree of saturation (S) didefinisikan sebagai perbandingan antara volume air ( ) dengan volume total rongga pori tanah ( ).
Bila tanah dalam keadaan jenuh, maka = 1 . Derajat kejenuhan suatu tanah ( ) dapat dinyatakan dalam Persamaan 2.11.
S=π½π
π½π (2.9) Dimana:
: derajat kejenuhan : berat volume air (cm3)
: volume total rongga pori tanah (cm3)
Batas-batas nilai dari derajat kejenuhan tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Macam Tanah Berat Spesifik
Kerikil 2,65 β 2,68
Pasir 2,65 β 2,68
Lanau tak organic 2,62 β 2,68 Lempung organic 2, 58 β 2,65 Lempung tak organic 2,68 β 2,75
Humus 1,37
Gambut 1,25 β 1,80
Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah (Hardiyatmo,2002)
2.1.2.9 Atterberg (Atterberg Limit)
Tanah yang berbutir halus biasanya memiliki sifat plastis. Sifat plastis tersebut merupakan kemampuan tanah menyesuaikan perubahan bentuk tanah setelah bercampur dengan air pada volume yang tetap. Tanah tersebut akan berbentuk cair, plastis, semi padat atau padat tergantung jumlah air yang bercampur pada tanah tersebut. Batas-batas Atterberg terbagi dalam tiga batas berdasarkan kadar airnya yaitu batas cair (liquid limit), batas plastis (plastic limit) dan batas susut (shrinkage limit).
Ada dua parameter utama untuk mengetahui plastisitas tanah lempung, yaitu batas atas dan batas bawah plastisitas. Atterberg memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi dari tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya (Holtz dan Kovacs, 1981). Tanah yang batas cairnya tinggi biasanya mempunyai sifat teknik yang buruk yaitu kekuatannya rendah, sedangkan kompresibilitasnya tinggi sehingga sulit dalam hal pemadatannya. Oleh karena itu, atas dasar kandungan kadar air dalam tanah, tanah dapat dipisahkan ke dalam empat keadaan dasar, yaitu : padat, semi padat, plastis dan cair, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.2 di bawah ini.
Keadaan Tanah Derajat Kejenuhan
Tanah kering 0
Batas Susut Batas Plastis Batas Cair
(Shrinkage Limit) (Plastic Limit) (Liquid Limit)
Gambar 2.2 Batas-Batas Atterberg 2.1.2.9.1 Batas Cair (Liquid Limit)
Batas Cair (LL) adalah kadar air tanah yang untuk nilai-nilai diatasnya, tanah akan berprilaku sebagai cairan kental (batas antara keadaan cair dan keadaan plastis), yaitu batas atas dari daerah plastis.
Batas cair ditentukan dari pengujian Cassagrande, yakni dengan menggunakan cawan yang telah dibentuk sedemikian rupa yang telah berisi sampel tanah yang telah dibelah oleh grooving tool dan dilakukan dengan pemukulan sampel dengan jumlah dua sampel dengan pukulan diatas 25 pukulan dan dua sampel dengan pukulan dibawah 25 pukulan sampai tanah yang telah dibelah tersebut menyatu. Hal ini dimaksudkan agar mendapatkan persamaan sehingga didapatkan nilai kadar air pada 25 kali pukulan. Batas cair memiliki batas nilai antara 0 β 100, akan tetapi kebanyakan tanah memiliki nilai batas cair kurang dari 100 (Holtz dan Kovacs, 1981). Pengujian dilaksanakan dengan menempatkan segumpal tanah dalam sebuah mangkok dan membuat alur dengan ukuran standar pada tanah tersebut. Kemudian mangkok dijatuhkan ke atas permukaan yang keras dengan ketinggian 10 mm. Batas cair ditetapkan sebagai kadar air apabila alur bertaut selebar 12,7 mm ( pada 25 pukulan. Alat uji batas cair dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah ini.
Padat Semi Padat Plastis Cair Basah Kering
Gambar 2.3 Alat Uji Batas Cair 2.1.2.9.2 Batas Plastis (Plastic Limit)
Tanah dianggap dalam keadaan plastis apabila dapat dibentuk atau diolah menjadi bentuk baru tanpa retak-retak. Kadar air terendah dimana tanah dianggap dalam keadaan plastis disebut batas plastis (PL) dari tanah itu. Batas plastis ditentukan dengan menggulung segumpal tanah menjadi sebuah batangan. Apabila batangan tersebut mulai retak-retak pada diameter 3,18 mm , kadar airnya adalah batas plastis (ASTM D-424).
Batas plastis (PL) adalah kadar air tanah pada kedudukan antara daerah plastis dan semi padat. Batas plastis memiliki batas nilai antara 0 β 100, akan tetapi kebanyakan tanah memiliki nilai batas cair kurang dari 40 (Holtz dan Kovacs, 1981).
2.1.2.9.3 Batas Susut (Shrinkage Limit)
Batas susut (shrinkage limit) adalah kadar air tanah pada kedudukan antara daerah semi padat dan padat, yaitu persentase kadar air di mana pengurangan kadar air selanjutnya mengakibatkan perubahan volume tanahnya. Percobaan batas susut dilaksanakan dalam laboratorium dengan cawan porselin diameter 44,4 mm dengan tinggi 12,7 mm. Bagian dalam cawan dilapisi oleh pelumas dan diisi dengan tanah jenuh sempurna yang kemudian dikeringkan dalam oven. Volume ditentukan dengan mencelupkannya dalam air raksa. Batas susut dapat dinyatakan dalam Persamaan 2.12 seperti yang ditunjukkan pada rumusan dibawah ini.
(2.10) Dimana:
: = berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr) : = berat tanah kering oven (gr) : = volume tanah basah dalam cawan (cm3) : = volume tanah kering oven (cm3) : = berat jenis air (gr/cm3) 2.1.2.9.4 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)
Indeks Plastisitas merupakan interval kadar air, yaitu tanah masih bersifat plastis. Karena itu, indeks plastis menunjukkan sifat keplastisitasan tanah.
Jika tanah mempunyai interval kadar air daerah plastis kecil, maka keadaan ini disebut dengan tanah kurus. Kebalikannya, jika tanah mempunyai interval kadar air daerah plastis besar disebut tanah gemuk. Nilai indeks plastisitas dapat dihitung dengan Persamaan 2.13 berikut :
IP = LL β PL (2.11)
Dimana:
PI : indeks plastisitas LL : batas cair PL : batas plastis
Klasifikasi jenis tanah berdasarkan indeks plastisitasnya dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah (Hardiyatmo,2002)
2.1.3 Sistem Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah digunakan untuk mengelompokkan tanah-tanah sesuai dengan perilaku umum dari tanah pada kondisi fisis tertentu. Tujuan dari pengklasifikasian tanah ini adalah untuk memungkinkan memperkirakan sifat fisis tanah dengan mengelompokkan tanah dengan kelas yang sama yang sifat fisisnya diketahui dan menyediakan sebuah metode yang akurat mengenai deskripsi tanah bagi para ahli. Tanah-tanah yang dikelompokkan dalam urutan berdasar satu kondisi-kondisi fisis tertentu bisa saja mempunyai urutan yang tidak sama jika didasarkan kondisi-kondisi fisis tertentu lainnya. Untuk memperoleh hasil klasifikasi yang lebih objektif, biasanya sampel tanah akan diuji di laboratorium dengan serangkaian uji laboratorium yang dapat menghasilkan klasifikasi tanah.
Sejumlah sistem klasifikasi telah dikembangkan dan pengklasifikasian tersebut terbagi menjadi dua sistem klasifikasi yaitu :
1. Klasifikasi tanah sistem AASHTO 2. Klasifikasi tanah sistem USCS
Sistem-sitem ini menggunakan sifat-sifat indeks tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran butiran, batas cair dan indeks plastisitasnya (Hardiyatmo, 1992).
PI Sifat Macam tanah Kohesi
0 Non β Plastis Pasir Non β Kohesif
< 7 Plastisitas Rendah Lanau Kohesif Sebagian 7 - 17 Plastisitas Sedang Lempung berlanau Kohesif
> 17 Plastisitas Tinggi Lempung Kohesif
2.1.3.1 Sistem Klasifikasi AASHTO
Sistem klasifikasi AASHTO (American Association Of State Highway and Transportation Official Classification) membagi tanah kedalam tujuh kelompok, A-1 sampai A-7. Tanah-tanah dalam tiap kelompoknya dievaluasi terhadap indeks kelompoknya yang dihitung dengan rumus-rumus empiris. Pengujian yang digunakan hanya analisa saringan dan batas-batas atau atterberg. Indeks kelompok digunakan untuk mengevaluasi lebih lanjut tanah-tanah dalam kelompoknya.
Sistem klasifikasi tanah ASSHTO dikembangkan pertama kali pada tahun 1920 oleh U.S. Bureau of Public Roads guna untuk menentukan kualitas tanah dalam perencanaan timbunan jalan, subbase dan subgrade. Sistem klasifikasi ini dapat di lihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO
2.1.3.2 Sistem Klasifikasi USCS
Sistem klasifikasi tanah yang sangat terkenal di kalangan ahli tanah dan pondasi adalah sistem klasifikasi tanah menurut unified. Sistem ini dikembangkan oleh Casagrande (1948) dan juga dikenal sebagai sistem klasifikasi Airfield. Sistem ini telah dipakai dengan sedikit modifikasi oleh U.S Bureau Of Reclamation dan U.S. Corp Of Engineers dalam tahun 1952. Dalam tahun 1969 American
Society for Testing and Materials (ASTM) telah memakai sistem Unified sebagai metode standar guna mengklasifikasikan tanah untuk maksud rekayasa (ASTM D-2487).
Sistem klasifikasi berdasarkan hasil-hasil percobaan laboratorium yang paling banyak dipakai secara meluas adalah sitem Unified Soil Classification. Ada dua golongan besar, tanah-tanah yang berbutir kasar < 50% melalui saringan No.
200 dan tanah-tanah berbutir halus > 50% melalui saringan No. 200. Sistem klasifikasi ini dapat di lihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem Unified
2.1.4 Sifat-sifat Mekanis Tanah 2.1.4.1 Pemadatan Tanah (Compaction)
Pemadatan adalah usaha untuk mempertinggi kerapatan tanah. Pemadatan berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tanah dan memperbaiki daya dukungnya, serta mengurangi sifat mudah mampat (compressibilitas) dan permeabilitas tanah.
Derajat kepadatan yang dapat dicapai tergantung tiga faktor yang saling berhubungan, yaitu kadar air selama pemadatan, volume dan jenis tanah dan jenis beban pemadat yang digunakan (Krebs dan Walker, dalam Budi Satrio 1998).
Beberapa keuntungan yang didapatkan dengan adanya pemadatan adalah berkurangnya penurunan permukaan tanah (subsidence), yaitu gerakan vertikal di dalam massa tanah itu sendiri) akibat berkurangnya angka pori, bertambahnya kekuatan tanah, dan berkurangnya penyusutan-berkurangnya volume akibat berkurangnya kadar air dari nilai patokan pada saat pengeringan (Bowles, 1991).
Pada tanah yang mengalami pengujian pemadatan akan terbentuk grafik hubungan berat volume kering dengan kadar air. Kemudian dari grafik hubungan antara kadar air dan berat volume kering ditentukan kepadatan maksimum dan kadar air optimum yang dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Grafik Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Volume Kering
2.1.4.2 Pengujian California Bearing Ratio (CBR)
Daya dukung tanah dasar (subgrade) pada perencanaan perkerasan lentur dinyatakan dengan nilai CBR (California Bearing Ratio). CBR untuk pertama kalinya diperkenalkan oleh California Division of Highways pada tahun 1928.
Sedangkan metode CBR ini dipopulerkan oleh O. J. Porter. CBR adalah perbandingan antara beban yang dibutuhkan untuk penetrasi contoh tanah sebesar 0,1β/0,2β dengan beban yang ditahan batu pecah standar pada penetrasi 0,1β/0,2β(Sukirman,1995)
Jadi nilai CBR didefinisikan sebagai suatu perbandingan antara beban percobaan (test load) dengan beban standar (standard load) dan dinyatakan dalam prosentase. Tujuan dari percobaan CBR adalah untuk dukung tanah dalam kepadatan maksimum. Harga CBR adalah nilai yang menyatakan kualitas tanah dasar dibandingkan dengan bahan standar berupa batu pecah yang mempunyai nilai CBR sebesar 100% dalam memikul beban lalu lintas.
CBR lapangan (CBR inplace) digunakan untuk mendapatkan nilai CBR asli di lapangan, sesuai dengan tanah dasar saat itu. Umumnya digunakan untuk perencanaan tebal lapisan perkerasan yang lapisan tanah dasarnya tidak akan dipadatkan lagi, selain itu jenis CBR ini digunakan untuk mengontrol kepadatan yang diperoleh apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan. CBR lapangan direndam (undisturbed soaked CBR) digunakan untuk mendapatkan besarnya nilai CBR asli di lapangan pada keadaan jenuh air dan tanah mengalami pengembangan (swelling) yang maksimum. Alat CBR dapat di lihat pada contoh gambar 2.5.
Ada dua macam pengukuran CBR yaitu :
1. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada 0.254 cm (0,1β) terhadap penetrasi standard besarnya 70,37 kg/cm2 (1000 psi).
Harga CBR % = (Beban 0.1β/ (3 x 1000)) x 100
2. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada penetrasi 0,508 cm (0,2β) terhadap penetrasi standard yang besarnya105,56 kg/cm2 (1500 psi)
Harga CBR % = (Beban 0.2β/ (3 x 1500)) x 100
CBR laboratorium dapat dibedakan atas 2 macam yaitu : a. CBR laboratorium rendaman (soaked design CBR)
Pada pengujian CBR laboratorium rendaman pelaksanaannya lebih sulit karena membutuhkan waktu dan biaya relatif lebih besar dibandingkan CBR laboratorium tanpa rendaman. Disini penulis akan menggunakan pengujian CBR rendaman, Agar penelitian mendekati kondisi dilapangan dimana air juga berpengaruhn penting terhdap sifat dan kekuatan tanah.
b. CBR laboratorium tanpa rendaman (Unsoaked Design CBR)
Sedang dari hasil pengujian CBR laboratorium tanpa rendaman sejauh ini selalu menghasilkan daya dukung tanah lebih besar dibandingkan dengan CBR laboratorium rendaman.
Gambar 2.5 Alat Pemeriksa Nilai CBR Di Laboratorium (Soedarmono, et al, 1997)
2.2 Bahan-bahan Penelitian 2.2.1 Tanah Lempung
Tanah lempung merupakan partikel mineral berkerangka dasar silikat yang berdiameter kurang dari 4 mikrometer. Partikel-partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi di dalam tanah yang cohesive (Bowles, 1991).
Lempung (clay) sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan submikroskopis yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika, mineral lempung (clay minerals), dan mineral-mineral yang sangat halus lain. Lempung didefenisikan sebagai golongan partikel yang mempunyai ukuran dari 0,002 mm (= 2 mikron) (Das, 1998) dan sangat tergantung pada komposisi mineral dan unsur-unsur kimianya. Tanah lempung menghasilkan partikel-partikel tertentu yang menghasilkan sifat-sifat plastis pada tanah bila dicampur dengan air (Grim, 1953 dalam Das, 1998).
Umumnya, terdapat kira-kira 15 macam mineral yang diklasifikasikan sebagai mineral lempung (Kerr, 1959 dalam Hardiyatmo, 2002). Di antaranya terdiri dari kelompok-kelompok: kaolinite, illite, montmorillonite dan polygorskite.
a. Kaolinite
Istilah βkaoliniteβ dikembangkan dari kata β Kaulingβ yang berasal dari nama sebuah bukit yang tinggi di Jauchau Fu, China, dimana lempung kaolinite putih mula-mula diperoleh beberapa abad yang lalu (Bowles, 1984). Kaolinite merupakan hasil pelapukan sulfat atau air yang mengandung karbonat pada temperatur sedang dan umumnya berwarna putih, putih kelabu, kekuning- kuningan atau kecoklat-coklatan.
Struktur unit kaolinite terdiri dari lembaran-lembaran silika tetrahedral yang digabung dengan lembaran alumina oktahedran (gibbsite). Lembaran silika dan gibbsite ini sering disebut sebagai mineral lempung 1 : 1 dengan tebal kira- kira 7,2
Γ (1 Γ =10-10 m). Mineral kaolinite berwujud seperti lempengan- lempengan tipis dengan diameter 1000 Γ sampai 20000 Γ dan ketebalan dari 100 Γ sampai 1000 Γ dengan luasan spesifik per unit massa Β± 15 m2/gr yang memiliki rumus kimia:
(OH)8Al4Si4O10
Keluarga mineral kaolinite 1 : 1 yang lainnya adalah halloysite. Halloysite memiliki tumpukan yang lebih acak dibandingkan dengan kaolinite sehingga molekul tunggal dari air dapat masuk. Halloysite memiliki rumus kimia sebagai berikut:
(OH)8Al4Si4O10 . 4H2O
Gambar dari struktur kaolinite dapat dilihat dalam Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Struktur Kaolinite (Das, 2008) b. Illite
Illite adalah mineral lempung yang pertama kali diidentifikasi di Illinois.
Mineral illite bisa disebut pula dengan hidrat-mika karena illite mempunyai hubungan dengan mika biasa (Bowles, 1984). Mineral illite memiliki rumus kimia sebagai berikut:
(OH)4Ky(Si8-y . Aly)(Al4. Mg6 . Fe4 . Fe6)O20
Dimana y adalah antara 1 dan 1,5. Illite memiliki formasi struktur satuan kristal, tebal dan komposisi yang hampir sama dengan montmorillonite. Perbedaannya ada pada :
β’ Kalium (K) berfungsi sebagai pengikat antar unit kristal sekaligus sebagai penyeimbang muatan.
β’ Terdapat Β± 20% pergantian silikon (Si) oleh aluminium (Al) pada lempeng
tetrahedral.
β’ Struktur mineral illite tidak mengembang sebagaimana montmorillonite.
Pembentukan mineral lempung yang berbeda disebabkan oleh subtitusi kation-kation yang berbeda pada lembaran oktahedral. Bila sebuah anion dari lembaran oktahedral adalah hydroxil dan dua per tiga posisi kation diisi oleh aluminium maka mineral tersebut disebut gibbsite dan bila magnesium disubstitusikan kedalam lembaran aluminium dan mengisi seluruh posisi kation, maka mineral tersebut disebut brucite. Struktur mineral illite dapat dilihat dalam Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Struktur Illite (Das, 2008) c. Montmorillonite
Montmorillonite adalah nama yang diberikan pada mineral lempung yang ditemukan di Montmorillon, Perancis pada tahun 1847 yang memiliki rumus kimia
(OH)4Si8Al4O20 . nH2O
Dimana: nH2O adalah banyaknya lembaran yang terabsorbsi air. Mineral montmorillonite juga disebut mineral dua banding satu (2:1) karena satuan susunan kristalnya terbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedral mengapit satu lempeng alumina oktahedral ditengahnya.
Struktur kisinya tersusun atas satu lempeng Al2O3 diantara dua lempeng SiO2. Inilah yang menyebabkan montmorillonite dapat mengembang dan mengkerut menurut sumbu C dan mempunyai daya adsorbsi air dan kation lebih tinggi. Tebal satuan unit adalah 9,6 Γ (0,96 ΞΌm), seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 2.7. Gaya Van Der Walls mengikat satuan unit sangat lemah diantara ujung-ujung atas dari lembaran silika, oleh karena itu lapisan air (n.H2O) dengan kation dapat dengan mudah menyusup dan memperlemah ikatan antar satuan susunan kristal. Sehingga menyebabkan antar lapisan terpisah. Ukuran unit massa montmorillonite sangat besar dan dapat menyerap air dengan sangat kuat sehingga mudah mengalami proses pengembangan. Gambar dari struktur Montmorillonite dapat dilihat di dalam Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Struktur Montmorillonite (Das, 2008) 2.2.1.1 Sifat-sifat Tanah Lempung
Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung (clay) adalah sebagai berikut (Hardiyatmo, 1992) :
a. Ukuran butir halus, kurang dari 0,002 b. Permeabilitas rendah
c. Kenaikan air kapiler tinggi d. Bersifat sangat kohesif
e. Kadar kembang susut yang tinggi f. Proses konsolidasi lambat
Mineral lempung memiliki karakteristik yang sama. Bowles (1984) menyatakan beberapa sifat umum mineral lempung antara lain :
1. Hidrasi
Partikel mineral selalu mengalami hidrasi, hal ini dikarenakan lempung biasanya bermuatan negatif, yaitu partikel dikelilingi oleh lapisan-lapisan molekul air yang disebut sebagai air terabsorbsi. Lapisan ini umumnya memiliki tebal dua molekul. Oleh karena itu disebut sebagai lapisan difusi ganda atau lapisan ganda.
2. Aktivitas
Aktivitas tanah lempung adalah perbandingan antara Indeks Plastisitas (IP) dengan persentase butiran lempung, dan dapat disederhanakan dalam persamaan:
A= ππΌ
π΅ππππ‘ πΉππππ π ππππβ πΏππππ’ππ (2.12) Dimana :
persentase lempung diambil sebagai fraksi tanah yang < 2 Β΅m untuk nilai A (Aktivitas),
A >1,25 : Tanah digolongkan aktif dan bersifat ekspansif 1,25<A<0,75 : Tanah digolongkan normal
A<0,75 : tanah digolongkan tidak aktif.
Nilai- nilai khas dari aktivitas dapat dilihat pada Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Aktivitas Tanah Lempung (Bowles, 1984) Minerologi Tanah Lempung Nilai Aktivitas
Kaolinite 0,4β0,5
Illite 0,5β1,0
Montmorillonite 1,0β7,0
3. Flokulasi dan Disperse
Mineral lempung hampir selalu menghasilkan larutan tanah β air yang bersifat alkalin (Ph > 7) sebagai akibat dari muatan negatif netto pada satuan mineral.
Flokulasi larutan dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang
Flokulasi larutan dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang