Stabilisasi tanah terhadap kuat geser maupun kuat tekan adalah suatu usaha yang selalu dilakukan untuk meningkatkan ketahanan tanah terhadap tegangan tekan maupun tegangan geser. Sehingga, sampai saat ini stabilisasi tanah merupakan kajian yang menarik untuk diteliti baik metodenya mapun bahan-bahan yang dipakai untuk stabilisasi tanah tersebut. Bahan-bahan yang digunakan selama ini antara lain : GEOSTA yang masih diimpor dan harganya relatif mahal, abu terbang, yang dahulu merupakan limbah saat ini dimanfaatkan untuk pozzolan pada adukan beton maupun untuk stabilisasi tanah, sehingga nilai ekonomisnya menjadi tinggi. Dan masih banyak contoh lain yang pada umumnya harganya sudah cukup mahal. Dalam penelitian ini akan dicari bahan alternatif untuk stabilisasi tanah dengan limbah
kelapa sawit tidak terpakai berupa abu cangkang sawit. Ketersediaan abu cangkang sawit memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai material konstruksi bangunan.
Pada prinsipnya yang dimaksudkan dengan stabilisasi cangkang sawit adalah mencampurkan secara langsung antara abu cangkang sawit dan tanah yang telah dihancurkan, kemudian menambahkannya dengan air dan kemudian dipadatkan. Dari hasil campuran tersebut diharapkan dapat menghasilkan tanah yang memiliki sifat atau karakteristik teknis yang lebih baik dibandingkan sebelumnya.
Hasil penelitian unsur kimia yang terdapat didalam tanah lempung dicampur dengan abu cangkang sawit dapat dilihat pada Tabel 2.13.
Tabel 2.13 Komposisi unsur kimia tanah lempung dicampur dengan abu cangkang sawit (Labkimia FMIPA USU, 2011)
Unsur/Senyawa Abu Cangkang Sawit (%)
Silica (SiO2)
Kalsium Oksida (CaO) Magnesium Oksida (MgO) Besi Oksida (Fe2O3)
Aluminium Karbonat (Al2O3)
87,60 1,75 3,14 0,02 17,10
2.8.1 Proses Kimia Pada Stabilisasi Tanah
Menurut Bowless (1984), dalam bukunya Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis (Mekanika Tanah) stabilisasi tanah dalam realisasinya terdiri dari salah satu atau gabungan pekerjaan-pekerjaan sebagai berikut:
1. Mekanis, stabilisasi dengan berbagai macam alat mekanisme seperti mesin gilas, benda-benda berat yang dijatuhkan (pounder), peledakan dengan alat peledak, tekanan statis, pembekuan, pemanasan, dll.
2. Bahan pencampur/tambahan (aditif) seperti: kerikil untuk kohesif (lempung), lempung untuk tanah berbutir kasar, pencampur kimiawi (semen portland, gamping/kapur, abu batu bara, semen aspal, dll).
Reaksi kimia yang terjadi pada stabilisasi tanah dengan abu cangkang sawit adalah: a. Absorbsi Air dan reaksi pertukaran ion
b. Reaksi pembentukan silikat c. Reaksi pozzolan.
a. Absorbsi air, reaksi eksotermis dan reaksi ekspansif. 1. Silika (SiO2).
Tahapan proses kimia pada stabilisasi tanah menggunakan Abu Cangkang sawit yang banyak mengandung silika adalah sebagai berikut:
SiO2 + H2O Adsorbsi
Reaksi antara SiO2 bukan merupakan reaksi kimia, SiO2 terhadap air menyebabkan adsorpsi fisika dimana molekul air akan terperangkap pada pori- pori SiO2. Dimana setelah molekul air terperangkap di dalam pori-pori SiO2, pori-pori SiO2 akan tertutup rapat dan molekul air akan terikat didalamnya, hal ini mengakibatkankan tanah lempung akan menjadi kering dan keras.
2. Alumunium Oksida (Al2O3).
Tahapan proses kimia pada stabilisasi tanah menggunakan abu cangkang sawit yang terdapat senyawa alumunium oksida didalam kandungan abu cangkang sawit dan tanah lempung adalah sama dengan proses kimia yang terjadi pada
unsur silika bahwa alumunium (Al2O3) tidak dapat bereaksi dengan air secara kimia karena tidak ada reaksi atau senyawa baru yang dihasilkan akibat alummunium bereaksi dengan air.
Al2O3 + H2O tidak ada reaksi Kimia 3. Besi (Fe2O3).
Tahapan proses kimia pada stabilisasi tanah menggunakan besi adalah sebagai berikut:
Bila Besi dicampurkan pada tanah yang ada kandungan airnya akan terjadi reaksi sebagai berikut:
Fe2O3 + H2O 2Fe(OH)3
Bereaksinya antara besi dan air akan terjadi pengendapan berupa karat besi dan larutan tersebut berwarna coklat kemerahan. Adanya karat besi didalam tanah akan mengakibatkankan rongga udara didalam tanah akan semakin kecil dan pori-pori didalam tanah lempung semakin padat sehingga kekuatan tanah akan meningkat.
4. Calsium Oksida (CaO)
Tahapan proses kimia pada stabilisasi tanah menggunakan besi adalah sebagai berikut:
Bila CaO dicampurkan pada tanah yang ada kandungan airnya akan terjadi reaksi sebagai berikut:
Bereaksinya antara air dengan kapur akan menimbulkan panas dan pada saat yang bersamaan, volume kapur menjadi lebih besar dari pada volume asalnya sehingga menyebabkan turunnya kandungan air didalam tanah.
5. Magnesium Oksida (MgO)
Tahapan proses kimia pada stabilisasi tanah menggunakan besi adalah sebagai berikut:
Bila Magnesium dicampurkan pada tanah yang ada kandungan airnya, akan terjadi reaksi sebagai berikut:
MgO + H2O Mg(OH)2 + Panas
Bereaksinya antara air dengan Magnesium akan menimbulkan panas dan pada saat yang bersamaan, volume kapur menjadi lebih besar dari pada volume asalnya sehingga menyebabkan turunnya kandungan air didalam tanah.
b. Reaksi pertukaran ion
Butiran lempung dalam kandungan yang berbentuk halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti ion hydrogen (H+), ion sodium (Na+), dan ion kalium (K+), serta air yang berpolarisasi, semuanya melekat pada permukaan butiran lempung. Jika unsur kimia seperti Fe2O3, CaO dan MgO ditambahkan pada tanah dengan kondisi seperti diatas, maka pertukaran ion segera terjadi, dan ion yang berasal dari larutan Fe2O3, CaO dan MgO diserap oleh permukaan butiran lempung. Jadi, permukaan butiran lempung tadi kehilangan kekuatan tolaknya
(repulsion force), dan terjadilah kohesi pada butiran itu sehingga berakibat kenaikan kekuatan konsistensi tanah tersebut.
c. Reaksi Pozzolan
Apabila kapur dengan mineral lempung atau dengan mineral halus lainnya atau dengan komponen pozzolan seperti silika hidrat (hydrous silica) bereaksi, maka akan membentuk suatu gel yang kuat dan keras yaitu kalsium silikat yang mengikat butir-butir atau partikel tanah (Diamond & Kinter, 1965 dalam Ingles dan Metcalf, 1972). Gel silica bereaksi dengan segera melapisi dan mengikat partikel lempung dan menutup pori-pori tanah. Mekanisme reaksi yang terjadi Na2O.Al2O3(SiO2)4H2O+CaO.H2O Na2O.H2O+CaO.Al2O3(SiO2)4H2 (2.6) Na2OH2O+CaOAl2O3(SiO2)4H2O Na2O(SiO2)+2SiO2H2O+CaOAl2O3(2.7)
Reaksi pozzolanisasi menghasilkan kristal Ca(SiO3) yang bersifat mengikat butiran lempung dengan butiran lempung serta butiran lempung dengan Ca(SiO3). Untuk mencapai kekuatan penuh proses pozzolanisasi dapat terjadi dalam beberapa tahun. Reaksi pozzolanisasi (Wijaya, 1994 dalam Sujatmaka 1998) sebagai:
SiO2 + CaOH2+ H2O → Ca(SiO3) + 2 H2O (2.8)