BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.3 Stabilisasi tanah
Ketika tanah di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat mudah tertekan atau pun memiliki indeks konsestensi yang tidak stabil, permeabilitas yang cukup tinggi, atau memiliki sifat-sifat lain yang tidak diinginkan yang membuatnya tidak sesuai untuk digunakan di dalam suatu proyek konstruksi, maka tanah tersebut perlu dilakukan usaha stabilisasi tanah.
Tanah lempung merupakan salah satu jenis tanah yang sering dilakukan proses stabilisasi. Hal ini disebabkan sifat lunak plastis dan kohesif tanah lempung disaat basah. Sehingga menyebabkan perubahan volume yang besar karena pengaruh air dan menyebabkan tanah mengembang dan menyusut dalam jangka waktu yang relatif cepat. Stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan tertentu, guna memperbaiki sifat-sifat teknis tanah, atau dapat pula, stabilisasi tanah adalah suatu usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah agar memenuhi syarat teknis tertentu.
Bowles (1991) menyatakan bahwa stabilisasi tanah mungkin dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Meningkatkan kepadatan tanah.
2. Menambahkan bahan-bahan inert untuk meningkatkan kohesi dan/atau kekuatan geser dari tanah.
3. Menambahkan bahan-bahan yang mampu mengakibatkan perubahan secara kimiawi ataupun fisik dari tanah.
4. Merendahkan permukaan air tanah.
5. Memindahkan dan/atau mengganti tanah yang bersifat buruk tersebut.Proses stabilisasi tanah ada 3 cara yaitu :
1. Mekanis
Stabilisasi mekanis dilakukan dengan cara pemadatan yang dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis peralatan mekanis seperti: mesin gilas (roller), benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur, pembekuan, pemanasan dan sebagainya.
2. Fisis
Stabilisasi secara fisis dilakukan melalui perbaikan gradasi tanah dengan menambah butiran tanah pada fraksi tertentu yang dianggap kurang, guna mencapai gradasi yang rapat.
3. Kimiawi (modification by admixture)
Stabilisasi secara kimiawi dilakukan dengan cara menambahkan bahan kimia tertentu sehingga terjadi reaksi kimia. Bahan kimia tersebut dapat berupa portland cement (PC), kapur, gypsum, abu terbang (fly ash), semen, aspal, sodium dan kalsium klorida, ataupun limbah pabrik kertas dan bahan-bahan limbah lainnya yang memungkinkan untuk digunakan seperti abu sekam padi, abu ampas tebu, abu cangkang sawit dan lain-lain.
2.3.1 Stabilisasi tanah dengan semen
Stabilisasi tanah dengan semen adalah pencampuran antara tanah yang telah dihancurkan, semen dan air, kemudian dipadatkan dan menghasilkan suatu material baru yaitu tanah – semen dimana karakteristik deformasi, kekuatan, daya tahan terhadap air, cuaca dan sebagainya dapat disesuikan dengan kebutuhan.
Pada penelitian ini digunakan semen dengan jenis portland cementtipe I.
Kelebihan penggunaan semen sebagai bahan stabilisasi tanah adalah:
a. Meningkatkan kekuatan dan kekakuan (stiffness) b. Stabilitas volume yang lebih baik
c. Meningkatkan durabilitas
2.3.2 Proses kimia pada stabilisasi tanah dengan semen
Suardi (2005) mengatakan tahapan proses kimia pada stabilisasi tanah menggunakan semen adalah sebagai berikut:
a. Absorbsi air dan reaksi pertukaran ion;
Jika Semen Portland ditambahkan pada tanah, ion kalsium Ca++ dilepaskan melalui proses hidrolisa dan pertukaran ion berlanjut pada permukaan partikel-partikel lempung, Butiran lempung dalam kandungan tanah berbentuk halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti ion hidrogen (H+), ion sodium (Na+), ion kalsium (K+), serta air yang berpolarisasi. Sehingga membentuk Kalsium Silikat dan Kalsium Aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat. Reaksi pozzolan; semuanya melekat pada permukaan butiran lempung. Dengan reaksi ini partikel-partikel lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensi tanah menjadi lebih baik.
b. Reaksi pembentukan Kalsium Silikat dan Kalsium Aluminat;
Secara umum hidrasi adalah sebagai berikut:
2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3CaO.2SiO2 . 3H2O+3Ca(OH)2
2(2CaO.SiO2) + 4H2O 3CaO.2SiO2 . 3H2O+ Ca(OH)2
Reaksi antara Silika (SiO2) dan Alumina (Al2O3) halus yang terkandung dalam tanah lempung dengan kandungan mineral reaktif, sehingga dapat bereaksi dengan kapur dan air. Hasil reaksi adalah terbentuknya Kalsium Silikat Hidrat seperti:
tobermorit, kalsium aluminat hidrat (4CaO.Al2O3.12H2O) dan gehlenit hidrat (2CaO.Al2O3.SiO2.6H2O) yang tidak larut dalam air. Pembentukan senyawa-senyawa ini berlangsung lambat dan menyebabkan tanah menjadi lebih keras, lebih padat dan lebih stabil. Jadi semen yang umum digunakan untuk stabilisai tanah dengan bahan semen adalah ordinary portland cement atau dikenal sebagai Semen Tipe I.
2.3.3 Stabilisasi tanah denganfly ash
Stabilisasi tanah dengan penambahan fly ash biasanya digunakan untuk tanah lunak, subgrade tanah kelempungan dibawah jalan yang mengalami beban pengulangan (repeated loading). Perbaikan tanah ini bisa menggunakan fly ash
kelas C maupun kelas F. Jika menggunakan fly ash kelas F diperlukan bahan tambahan kapur atau semen, sedangkan jika menggunakan fly ash kelas C tidak diperlukan bahan tambahan semen atau kapur karena fly ash kelas C mempunyai sifat self cementing.
Berangkat dari kenyataan banyaknya kasus tanah-tanah yang secara teknis bermasalah, serta mengingat kecenderungan melimpahnya limbah batubara (fly ash) yang belum optimal dimanfaatkan, sehingga menjadi problem lingkungan yang cukup serius kedepannya, timbul pemikiran saya untuk melakukan penelitian pemanfaatan fly ash untuk stabilisasi tanah.
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Program Penelitian
Metodologi penelitian yang penulis lakukan dalam penelitian ini menggunakan metode Eksperimen di Laboratorium Mekanika Tanah, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penelitian yang dilakukan yaitu pada sampel tanah yang tidak diberikan bahan stabilisasi (tanah asli) dan pada tanah yang diberikan bahan stabilisasi kimiawi berupa penambahan portlandcement(PC) sebesar 3% dan fly ash (FA) dengan berbagai variasi campuran.
3.2 Pekerjaan Persiapan
Adapun pekerjaan persiapan yang dilakukan oleh peneliti dalam penelitian ini yakni :
1. Mencari bahan literatur yang berkaitan dengan tanah lempung yang distabilisasi dengan semen dan fly ash, serta literatur mengenai pengujian Kuat Tekan Bebas (unconfined compression test)dan CBR (california bearing ratio).
2. Penyediaan alat dan bahan penelitian a. Persiapan Alat
Peneliti menentukan dan menyusun alat-alat yang akan digunakan selama penelitian, mulai dari penelitian tahap awal hingga penelitian tahap akhir.
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat untuk Uji Kadar Air, Uji Berat Spesifik, Uji Batas-batas Konsistensi, Uji Pemadatan, Uji Kuat Tekan Bebas, Uji CBR dan peralatan lainnya yang ada di Laboratorium Mekanika Tanah,Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah sesuai dengan standarisasi American Society for Testing Material (ASTM).
b. Persiapan Bahan 1. Tanah
Sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari PTPN II, Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara. Pada penelitian ini digunakan sampel disturbed. Untuk pengambilan tanah dengan cara penggalian menggunakan cangkul dan sekop kemudian dimasukan ke dalam karung. Tanah yang diambil kemudian dikeringkan hingga kering udara dan ditumbuk dengan alat pemecah mekanis.
2. Semen
Semen yang dipakai adalah jenis Semen Portland Tipe I, dengan merk dagang Semen Padang.
3. Fly Ash
Fly Ash yang dipakai adalah hasil olahan limbah batu bara yang diambil dari PLTU Labuhan Angin Tapanuli Tengah.
3.3 Pembuatan Benda Uji
Pembuatan benda uji dibagi menjadi beberapa macam sesuai dengan pengujian masing-masing dengan kadar semen dan fly ash yang tetap untuk semua pengujian.
3.3.1 Benda uji untuk pengujian water content
Pada pengujian Kadar Air dibuat sampel sebanyak 2 buah. Dimana tanah yang dipakai untuk pegujian adalah tanah yang langsung dari lapangan tanpa adanya penjemuran terlebih dahulu.
3.3.2 Benda uji untuk pengujian berat spesifik dan analisa saringan
Pada pengujian Berat Spesifik tanah, sampel yang dibuat sebanyak 2 buah dan untuk pengujian Analisa Saringan dibuat sampel sebanyak 1 buah.
3.3.3 Benda uji untuk pengujian batas-batas Atterberg
Tanah yang dipakai adalah tanah yang telah disaring dengan saringan No.
40. Kemudian tanah tersebut ditimbang sebesar 500 gr untuk satu benda uji dan dimasukan ke dalam plastik. Setelah itu, tanah tersebut dicampur dengan semen dan fly ash. Benda uji yang dibuat untuk pengujian Batas-batas Atterberg adalah sebanyak 15 buah.
3.3.4 Benda uji untuk pengujian compaction
Untuk pengujian ini tanah disaring dengan saringan no. 4 kemudian ditimbang sebesar 2 kg untuk satu benda uji. Kemudian sama halnya dengan pengujian Atterberg tanah dimasukan ke dalam plastik dan dicampur dengan semen, fly ash dan air. Lalu dilakukan pemeraman selama 14 hari. Untuk setiap variasi campuran dibutuhkan 5 benda uji dikarenakan penambahan air yang berbeda-beda yang telah ditentukan diawal sebesar 2%, 4%, 6%, 8% dan 10% . Sehingga total benda uji pada pengujian ini adalah 75 buah.
3.3.5 Benda uji untuk pengujian unconfined compression test
Tanah disaring dengan saringan no. 4 ditimbang sebesar 2 kg untuk satu benda uji. Kemudian tanah dimasukan ke dalam plastik dan dicampur dengan semen, fly ash dan air. Dilakukan pemeraman selama 14 hari sebelum dilakukan pengujian. Pada pengujian ini benda uji yang dibuat sebanyak 15 buah.
3.3.6 Benda uji untuk pengujian california bearing test
Tanah disaring dengan saringan no. 4 ditimbang sebesar 5 kg untuk satu benda uji. Kemudian tanah dimasukan ke dalam plastik dan dicampur dengan semen, fly ash dan air. Dilakukan pemeraman selama 14 hari sebelum dilakukan pengujian. Pada pengujian ini benda uji yang dibuat sebanyak 45 buah.
3.4 Pelaksanaan Pengujian
Pengujian yang dilakukan dibagi menjadi 2 bagian yaitu pengujian untuk tanah dan pengujian untuk abu vulkanik, adapun pengujian-pengujian tersebut adalah sebagai berikut :
3.4.1 Tanah 3.4.1.1 Tanah asli
Adapun pengujian untuk tanah asli meliputi : 1. Uji Kadar Air
2. Uji Berat Spesifik
3. Uji Batas-batas Atterberg 4. Uji Analisa Saringan 5. Uji Pemadatan
6. Uji Kuat Tekan Bebas
3.4.1.2 Tanah yang telah distabilisasi
Adapun pengujian untuk tanah yang telah dicampur dengan semen dan abu vulkanik meliputi :
1. Uji batas-batas Atterberg 2. Uji pemadatan
3. Uji CBR (California Bearing Test) 4. Uji kuat tekan bebas
3.4.2 Uji sifat fisik fly ash
Untuk pengujian fly ash yaitu terdiri dari : 1. Uji berat spesifik
2. Uji analisa saringan 3. Uji batas-batas Atterberg 3.5 AnalisisData Laboratorium
Setelah seluruh data-data diperoleh baik dari pengujian sifat fisik dan sifat mekanis, kemudian dilakukan pengumpulan data. Setelah data dikumpulkan, lalu dilakukan analisa data. Semua hasil yang didapat dari pelaksanaan penelitian akan ditampilkan dalam bentuk tabel, grafik hubungan serta penjelasan-penjelasan.
Diagram Alir Penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut.
Studi Literatur
- Uji Compaction(5 Sampel) - Uji Kuat Tekan Bebas (1
Sampel)
- Uji CBR (3 Sampel)
Pembuatan Benda Uji 1. Kombinasi campuran
3% PC + 2% FA 3% PC + 7% FA 3% PC + 12% FA
3% PC + 3% FA 3% PC + 8% FA 3% PC + 13% FA
3% PC + 4% FA 3% PC + 9% FA 3% PC + 14% FA
3% PC + 5% FA 3% PC + 10% FA
3% PC + 6% FA 3% PC + 11% FA
2. Lakukan pemeraman (curing time) 14 hari.
Uji Atterberg (14 Sampel) Uji Compaction (70 Sampel) Uji Kuat Tekan Bebas (14 Sampel)
Uji CBR (42 Sampel)
Analisis Data Kesimpulan dan Saran
Selesai
- Uji Berat Spesifik (2 sampel) - Analisa Saringan (1 sampel)
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Bab ini akan menjelaskan mengenai hasil pengujian dan pembahasan penelitian uji kuat tekan bebas dan uji CBR tanah lempung dengan campuran semen 3% dan fly ash yang bervariasi antara 2% sampai 14%. Penelitian dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dengan sampel tanah yang diperoleh dari PTPN II, Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara.
4.2 Pengujian Sifat Fisik Fly Ash
Hasil uji sifat fisik fly ash dapat dilihat pada Tabel 4.1. Hasil-hasil pengujian sifat fisik fly ash ini meliputi :
• Berat jenis
• Batas-batas Atterberg
• Uji analisa butiran
Tabel 4.1 Data uji sifatfly ash
No. Pengujian Hasil
1 Berat Spesifik (Spesific Gravity) 2,53
2 Batas Cair (Liquid Limit) Non Plastis
3 Batas Plastis (Plastic Limit) Non Plastis 4 Indeks Plastisitas (Plasticy Index) Non Plastis
5 Persen Lolos Saringan No 200 100%
Gambar 4.1 Grafik analisa saringan fly ash
4.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah 4.3.1 Pengujian sifat fisik tanah asli
Hasil uji sifat fisik tanah asli dapat dilihat pada Tabel 4.2. Hasil-hasil pengujian sifat fisik tanah ini meliputi:
1. Kadar air 2. Berat jenis
3. Batas-batas Atterberg 4. Uji analisa butiran
Dari Tabel 4.2, berdasarkan sistem klasifikasi AASHTO dimana diperoleh data berupa persentase tanah lolos ayakan no. 200 sebesar 65,08% dan nilai Batas Cair (Liquid Limit) sebesar 43,93 % maka sampel tanah memenuhi persyaratan minimal lolos ayakan no. 200 sebesar 36%, memiliki Batas Cair (Liquid Limit) ≥ 41 dan Indeks Plastisitas (Plasticity Index) > 11, sehingga tanah sampel dapat diklasifikasikan dalam jenis tanah A-7-6.
Tabel 4.2 Data uji sifat fisik tanah asli
No. Pengujian Hasil
1. Kadar air (water content) 11,67 %
2. Berat spesifik (spesific gravity) 2,63
3. Batas cair (liquid limit) 43,93 %
4. Batas plastis (plastic limit) 13,12 %
5. Indeks plastisitas (plasticy index) 30,81 %
6. Persen lolos saringan no. 200 65,08 %
7. Jenis tanah (USCS) CL
8. Jenis tanah (AASHTO) A-7-6
Menurut sistem klasifikasi USCS, dimana diperoleh data berupa persentase tanah lolos ayakan no. 200 sebesar 65,08% dan nilai Batas Cair (Liquid Limit) sebesar 43,93 % sehingga dilakukan plot pada grafik penentuan klasifikasi tanah yaitu yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. Dari hasil plot diperoleh tanah termasuk dalam kelompok CL yaitu Lempung Anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang.
Gambar 4.2 Plot grafik klasifikasi USCS
Gambar 4.3 Grafik analisa saringan tanah asli
Gambar 4.4 Grafik Batas Cair (Liquid Limit), Atterberg Limit
Indeks grup (group index) berguna untuk mengevaluasi mutu (kualitas) dari suatu tanah sebagai bahan lapisan tanah dasar (subgrade) dari suatu jalan raya.
𝐺𝐺𝐼𝐼 = (𝐹𝐹 − 35)[0,2 + 0,005(𝑆𝑆𝑆𝑆 − 40)] + 0,01(𝐹𝐹 − 15)(𝐼𝐼𝐼𝐼 − 10)
Indeks grup untuk tanah asli adalah : 𝐺𝐺𝐼𝐼 = (65,08 − 35)[0,2 + 0,005(43,93 − 40)]
+ 0,01(65,08 − 15)(30,81 − 10)
= 17,028 ≈ 17
Indeks grup untuk campuran tanah asli dan 3% PC dan 14% FA dengan lama pemeraman 14 hari adalah :
𝐺𝐺𝐼𝐼 = (65,08 − 35)[0,2 + 0,005(27,69 − 40)]
+ 0,01(65,08 − 15)(13,57 − 10) = 5,952 ≈ 6 4.3.2 Pengujian sifat fisik tanah dengan bahan stabilisator
Adapun hasil pengujian sifat fisik tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisator berupa semen dan fly ash ditunjukkan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg Limit
Sampel Batas-batas Atterberg
LL PL PI
Tanah asli 43,93 13,12 30,81
3% Portland cement 42,98 15,67 27,31
3% PC + 2% FA 41,66 15,73 25,93
3% PC + 3% FA 40,62 15,78 24,84
3% PC + 4% FA 39,47 15,81 23,66
3% PC + 5% FA 38,39 15,85 22,54
3% PC + 6% FA 37,26 15,88 21,39
3% PC + 7% FA 36,18 15,91 20,27
3% PC + 8% FA 35,04 15,93 19,11
3% PC + 9% FA 33,88 15,98 17,89
3% PC + 10% FA 32,73 16,01 16,72
3% PC + 11% FA 31,59 16,05 15,54
3% PC + 12% FA 30,97 16,09 14,88
3% PC + 13% FA 30,27 16,12 14,15
3% PC + 14% FA 29,14 16,16 12,98
Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.5, hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.6, dan hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.7.
4.3.2.1 Batas cair
Pada Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa batas cair akibat penambahan bahan stabilisasi semen dan fly ash cenderung mengalami penurunan. Semakin besar persentase fly ash, maka semakin kecil Batas Cairnya. Pada tanah asli Batas Cair mencapai 43,93% sedangkan nilai Batas Cair terendah pada penambahan 2%
semen dan fly ash 14% sebesar 27,69%. Hal ini disebabkan karena tanah mengalami proses sementasi oleh semen dan fly ash sehingga tanah menjadi butiran yang lebih besar yang menjadikan gaya tarik menarik antar partikel dalam tanah menjadi turun.
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran PC dan FA dengan waktu pemeraman selama 14 hari.
4.3.2.2 Batas plastis
Pada Gambar 4.6 menunjukkan bahwa terjadi penurunan nilai batas plastis akibat penambahan bahan stabilisasi. Nilai batas plastis (PL) tanah ketika ditambah 3% semen lebih besar dibandingkan tanah asli yaitu 13,67%. Nilai Batas Plastis tanah asli menunjukkan 13,12% dan pada penambahan fly ash 14 % menunjukkan nilai Batas Plastis sebesar 16,16%. Pada Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa nilai batas plastis pada tanah dengan penambahan bahan stabilitasi semen dan fly ash cenderung konstan.
25
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran PC dan FA dengan waktu pemeraman selama 14 hari.
4.3.2.3 Indeks Plastisitas
Pada Gambar 4.7 menunjukkan bahwa dengan penambahan bahan stabilisasi semen dan fly ash maka nilai Indeks Plastisitas akan menurun. Hal ini disebabkan oleh menurunnya nilai Batas Cair.
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara nilai IP dengan variasi campuran PC dan FA dengan waktu pemeraman selama 14 hari.
Penurunan nilai Batas Cair lebih signifikan dibandingkan dengan kenaikan yang terjadi pada Batas Plastis, sehingga menyebabkan terjadinya penurunan Indeks Plastisitas.
4.4 Pengujian Sifat Mekanis Tanah
4.4.1 Pengujian pemadatan tanah asli (compaction test)
Dalam pengujian pemadatan tanah (compaction test) diperoleh hubungan antara kadar air optimum (Wopt) dan berat isi kering maksimum (𝛾𝛾𝑑𝑑maks). Dalam pengujian ini peneliti menggunakan metode pengujian dengan uji pemadatan proctor standard. Alat - alat yang digunakan peneliti selama pengujian, yaitu:
• Mould cetakan Ø 10,2 cm, diameter dalam Ø 10,16 cm.
• Berat penumbuk 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30 cm.
• Sampel tanah lolos saringan no 4.
Hasil uji pemadatan proctor standard ditampilkan pada Tabel 4.4 dan kurva pemadatan ditampilkan pada Gambar 4.8.
Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli
No Hasil Pengujian Nilai
1. Kadar air optimum (Wopt) 19,74%
2. Berat isi kering maksimum (γd) 1,32 gr/cm³
Gambar 4.8 Kurva kepadatan tanah asli
4.4.2 Pengujian pemadatan tanah dengan bahan stabilisator
Pada tabel 4.5 menunjukkan hasil pengujian sifat mekanis tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisator berupa semen dan fly ash dan hubungan antara nilai berat isi kering dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar
0
4.9 serta hubungan kadar air optimum dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.10.
Tabel 4.5 Data uji pemadatan tanah
Sampel γd maks
(gr/cm3)
Wopt
(%)
Tanah Asli 1,32 19,74
3 % PC 1,35 19,62
3 % PC + 2 % FA 1,43 19,37
3 % PC + 3 % FA 1,45 19,22
3 % PC + 4 % FA 1,48 18,97
3 % PC + 5 % FA 1,51 18,67
3 % PC + 6 % FA 1,53 18,48
3 % PC + 7 % FA 1,55 18,31
3 % PC + 8 % FA 1,58 18,26
3 % PC + 9 % FA 1,61 18,16
3 % PC + 10 % FA 1,63 17,96
3 % PC + 11 % FA 1,65 17,84
3 % PC + 12 % FA 1,67 17,65
3 % PC + 13 % FA 1,69 17,57
3 % PC + 14 % FA 1,71 17,25
4.4.2.1 Berat isi kering maksimum ( γd maks )
Dari hasil uji pemadatan tanah yang telah dilakukan pada tanah asli diperoleh nilai berat isi kering tanah sebesar 1,32 gr/cm³. Pada gambar 4.9 menunjukkan bahwa dengan penambahan fly ash nilai berat isi kering maksimum cenderung meningkat. Hal ini disebabkan adanya semen dan fly ash yang berfungsi sebagai filler dan mengisi rongga-rongga di antara butiran tanah sehingga air tidak dapat masuk ke dalamnya. Kepadatan maksimum terbesar terjadi pada kadar fly ash sebesar 14%.
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γd maks ) tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 14 hari.
4.4.2.2 Kadar air maksimum campuran
Hasil kadar air optimum dari percobaan yang dilakukan ditunjukkan pada Tabel 4.5 dapat diketahui bahwa nilai kadar air optimum tanah asli yaitu 19.74%
1
Berat Isi Kering Maksimum (gr/cm3)
3% PC + % Fly Ash
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt ) dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 14 hari.
Gambar 4.10 menunjukkan nilai kadar air optimum cenderung mengalami penurununan yang disebabkan oleh absorbsi dari bahan stabilisitasi semen dan fly ash dimana semen dan fly ash mengandung zat berupa pozzolan yang reaktif terhadap air.
4.4.3 Pengujian kuat tekan bebas (unconfined compression test)
Dalam pengujian ini akan diperoleh hubungan antara nilai Kuat Tekan Bebas tanah (qu) pada tanah asli dan tanah remoulded (buatan) serta nilai Kuat Tekan Bebas tanah (qu) pada setiap variasi tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisasi semen dan fly ashdengan waktu pemeraman selama 14 hari.
Selanjutnya dari hasil nilai qu diperoleh nilai kohesi (cu) yaitu sebesar ½ qu.
Tabel 4.6 Data hasil uji kuat tekan bebas 3% semen(PC) dengan berbagai variasi penambahan fly ash (FA).
Sampel qu (kg/cm2) cu (kg/cm2)
Tanah Asli 1,36 0,68
Remoulded 0,49 0,245
3% Portland Cement 1,528 0,764
3% PC + 2% FA 1,533 0,7665
3% PC + 3% FA 1,599 0,7995
3% PC + 4% FA 1,643 0,8215
3% PC + 5% FA 1,683 0,8415
3% PC + 6% FA 1,709 0,8545
3% PC + 7% FA 1,752 0,876
3% PC + 8% FA 1,771 0,8855
3% PC + 9% FA 1,840 0,92
3% PC + 10% FA 1,884 0,942
3% PC + 11% FA 1,928 0,964
3% PC + 12% FA 1,950 0,975
3% PC + 13% FA 1,971 0,9855
3% PC + 14% FA 2,01 1,005
Hasil pengujian kuat tekan bebas yang dilakukan pada setiap variasi campuran ditunjukkan pada Tabel 4.6. Pada Gambar 4.11 ditunjukkan perbandingan nilai kuat tekan tanah (qu) antara tanah asli dengan tanah remoulded dan pada Gambar 4.12 ditunjukkan nilai kuat tekan tanah (qu) yang diperoleh di setiap variasi campuran.
Tabel 4.7 Perbandingan antara kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded
Strain (%) Tanah Asli
qu (kg/cm2)
Tanah Remoulded qu (kg/cm2)
0,5 0,33 0,12
1 0,56 0,16
2 0,65 0,28
3 1,23 0,37
4 1,18 0,43
5 1,16 0,49
6 1,15 0,42
7 0,92 0,37
8 0,87 0,30
Berdasarkan hasil percobaan diperoleh nilai kuat tekan tanah pada tanah asli adalah sebesar 1,36 kg/cm², sedangkan pada tanah remoulded diperoleh sebesar 0,49 kg/cm². Pada Gambar 4.12 ditunjukkan grafik kuat tekan tanah (qu) dengan penambahan bahan stabilisasi 3% PC dengan kadar variasi penambahan fly ash.
Kuat tekan tanah pada penambahan 3% PC memiliki nilai maksimal pada kadar fly ash 14% yakni sebesar 1,99 kg/cm².
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded.
Gambar 4.12 Grafik kuat tekan tanah dengan penambah 3% PC dan berbagai variasi penambahan FA dengan waktu pemeraman selama 14 hari.
Terjadinya kenaikan kuat tekan tanah ini dikarenakan adanya absorbsi air oleh semen dan reaksi pertukaran ion dan membentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat. Dengan adanya reaksi pozolan membuat partikel-partikel lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensi tanah menjadi lebih baik. Reaksi antara silika (SiO2) dan alumina (AL2O3) yang membentuk kalsium silikat hidrat seperti: tobermorit,
0
kalsium aluminat hidrat 4CaO.Al2O3.12H2O dan gehlenit hidrat 2CaO.Al2O3.SiO2.6H2O yang tidak larut dalam air. Pembentukan senyawa-senyawa ini berlangsung lambat dan menyebabkan tanah menjadi lebih keras, lebih padat dan lebih stabil.
Begitu pula dengan fly ash yang mengandung unsur kimia seperti SiO2 dan Al2O3, Fe2O3, CaO dan MgO akan diserap oleh permukaan butiran lempung yang memiliki 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. Jadi, permukaan butiran lempung tadi kehilangan kekuatan tolaknya (repulsion force), dan terjadilah kohesi pada butiran itu sehingga berakibat kenaikan kekuatan konsistensi tanah tersebut.
4.4.4 Pengujian CBR(California Bearing Ratio)
Pengujian CBR ini merupakan pengujian CBR rendaman (soaked), dengan mengetahui besarnya nilai CBR maka dapat diketahui besar kuat dukung tanah.
Besarnya nilai kuat dukung tanah akan dipengaruhi oleh kualitas bahan, lekatan antar butir, dan kepadatannya. Hasil pengujian CBR yang dilakukan ditunjukkan pada Tabel 4.8 dan pada Gambar 4.13 ditunjukkan grafik nilai CBR untuk setiap variasi.
Tabel 4.8 Data hasil uji CBR Laboratorium 3%semen (PC) dengan berbagai variasi penambahan fly ash (FA)
Sampel γd maks Wopt CBR
Tanah Asli 1,32 19,74 6,67
3% Portland Cement 1,352 19,70 7,89
3% PC + 2% FA 1,430 19,37 9,34
3% PC + 3% FA 1,451 19,22 9,94
3% PC + 4% FA 1,481 18,97 10,72
3% PC + 5% FA 1,511 18,67 11,29
3% PC + 6% FA 1,531 18,48 11,96
3% PC + 7% FA 1,553 18,31 12,91
3% PC + 7% FA 1,553 18,31 12,91