KORELASI ANTARA KUAT TEKAN BEBAS DENGAN KUAT
GESER LANGSUNG PADA TANAH LEMPUNG YANG DICAMPUR
DENGAN ZEOLIT
( Skripsi )
Oleh
M. IQBAL HERMAWAN
0915011066
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BSTRCT
ORRELATION OF UNONFINED OMPRESSIVE STRENGHT WITH DIRET SHEAR STRENGTH ON LAY STABILIZATION WITH
ZEOLITE
BY:
M IQBL HERMWN
This research was conducted to determine the effect between zeolite and clay of compressive strength and shear strength. Construction founded on clay will cause some impact, such as lack of compressive strength and shear strength. Therefore, before the construction of structures on the clay, the clay must be stabilized first. In this research, soil stabilization using zeolite.
To determine how much increase the compressive strength and shear strength of the clay stabilization with zeolite, research using variations the zeolite of 6% , 8% and 10%, with ripening period until 14 days. This research was conducted of standard compaction test, unconfined compressive test and direct shear test.
Based on the results of this research there was an increase in the compressive strength of clay by 94,5% from 0,2975kg/cm2 be 0,5787kg/cm2, and improving
the clay cohesion of 54,17% from 0.24kg/cm2 be 0,36kg/cm2, and the increase in
the maximum shear strength of 43,89% of 0.4754kg/cm2 be 0,6841kg/cm2, the
additon of zeolite until 10%. From these values it can be concluded, compressive strength and shear strength increases as a percentage addition of zeolite, although the increase that occurred in the unconfined compressive strength and direct shear strength is not as great.
ABSTRAK
KORELASI KUAT TEKAN BEBAS DENGAN KUAT GESER LANGSUNG PADA TANAH LEMPUNG YANG DICAMPUR DENGAN ZEOLIT
Oleh
M. IQBAL HERMAWAN
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh pencampuran antara zeolit dan tanah lempung terhadap kuat tekan dan kuat geser tanah. Hal ini dilakukan karena jika mendirikan struktur di atas tanah lempung akan menimbulkan beberapa permasalahan, antara lain kecilnya nilai kuat tekan dan nilai kuat geser pada tanah tersebut. Oleh karena itu, sebelum dilakukan pembangunan struktur diatas tanah tersebut, perlu dilakukan stabilisasi tanah. Pada penelitian ini dilakukan stabilisasi tanah dengan menggunakan campuran antara zeolit dan tanah lempung.
Untuk mengetahui pengaruh pencampuran antara zeolit dan tanah lempung terhadap nilai kuat tekan dan kuat geser pada tanah lempung dilakukan dengan cara membuat variasi campuran zeolit sebesar 6%, 8% dan 10%. Pencampuran antara zeolit dan tanah lempung ini dilakukan dengan lama pemeraman 14 hari. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian sifat fisik tanah lempung baik tanah asli maupun tanah yang telah dicampur dengan zeolit, dan pengujian mekanik yang meliputi pengujian pemadatan standar, pengujian kuat tekan bebas dan pengujian kuat geser langsung.
Berdasarkan hasil penelitian ini dapat dilihat peningkatan nilai kuat tekan tanah lempung sebesar 94,5% yaitu dari 0,2975kg/cm2 menjadi 0,5787kg/cm2, dan penigkatan nilai kohesi tanah sebesar 54,17% dari 0,24kg/cm2 menjadi 0,36 kg/cm2, serta peningkatan nilai kuat geser maksimum sebesar 43,89% dari 0,4754kg/cm2 menjadi 0,6841kg/cm2, Setelah tanah dicampurkan dengan zeolit pada penambahan maksimal 10%. Dari nilai tersebut dapat disimpulkan, kuat tekan serta kuat geser tanah semakin meningkat seiring ditambahkannya persentase campuran zeolit, meskipun peningkatan yang terjadi pada nilai kuat tekan bebas dan kuat geser langsungnya tidak sama besar.
ORELASI UAT TEAN BEBAS DENGAN UAT
GESER LANGSUNG PADA TANAH LEMPUNG YANG
DICAMPUR DENGAN ZEOLIT
leh
M. IQBAL HERMAWAN
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
Sarjana Teknik
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAULTAS TENI
UNIVERSITAS LAMPUNG
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
M. Iqbal Hermawan lahir di Rantau Panjang, Kab. Merangin.
Prov. Jambi pada tanggal 23 Desember 1991, merupakan anak
kedua dari pasangan Bapak Hi. Maizar Herman S.Pd dan Ibu
Hj. Erniwati. Penulis memiliki satu orang saudara laki-laki
bernama Zico Hermawan S.T, M.Kom.
Penulis menempuh pendidikan dasar di SDN 2 Bangko yang diselesaikan pada
tahun 2003. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SMPN 3 Bangko yang
diselesaikan pada tahun 2006. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di
SMAN 1 Bangko yang diselesaikan pada tahun 2009.
Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Lampung pada tahun 2009. Selama menjadi mahasiswa, penulis
pernah menjadi asisten dosen untuk pratikum Mekanika Tanah 1 tahun akademik
2014/2015. Penulis juga aktif dalam organisasi internal kampus yaitu Badan
Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas Teknik sebagai anggota pengkaderan masa
Persembahan
Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk,
Ayahandaku tercinta Hi. Maizar Herman S.Pd.
Ibundaku tercinta Hj. Erniwati.
Kakanda Zico Hermawan,
Serta saudara seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2009
MOTO
“ملسم لك ىلع ةضيرف ملعلا بلط”
(Alhadist)
“
Bekerjalah Untuk Duniamu Seakan-akan Kamu Hidup Selamanya Dan
Bekerjalah Untuk Akhiratmu Seakan-
akan Kamu Akan Mati Besok”
(Alhadist)
“Salah Satu Kunci Kebahagiaan Adalah
Menggunakan Uang Untuk
Pengalaman Bukan Untuk Keinginan”
(B.J. Habibie)
“Satu –
Satunya Sumber Pengetahuan Adalah Pengalaman”
(Albert Einstein)
“Education Is The most Powerfull Weapon Wich You C
an Use To Change The
World
”
(Nelson Mandela)
“Watch And Learn”
(Nortrom The Silencer)
“
Jangan Jadikan Tujuan Itu Sebagai Akhir Dari Perjalanan
”
“Berani Gagal”
ersembahan
Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk,
Ayahandaku tercinta Hi. Maizar Herman S.d.
Ibundaku tercinta j. Erniwati.
Kakanda Zico Hermawan,
Serta saudara seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2009
ata Pengantar
lhamdulillahi Robbil ‘lamin puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah
Subhanahu Wa Ta’ala yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya
sehingga skripsi dengan judul orelasi uat Tekan Bebas Dan uat Geser
Langsung Pada Tanah Lempung Yang Dicampur Dengan Zeolit dapat
terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana
Teknik pada program reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa pada penulisan skripsi ini masih banyak
terdapat kekurangan dan kesalahan oleh sebab itu penulis mohon maaf dan
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang setulusnya
kepada :
1. Prof. Drs. Suharno M.sc. Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
2
2. Ir. Idharmahadi Adha M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
3. Dr. Ir. Lusmeilia Afriani DEA. selaku Dosen Pembimbing I skripsi.
4. Iswan S.T. M.T. selaku Dosen Pembimbing II skripsi.
5. Ir. Setyanto M.T. selaku Dosen Penguji skripsi.
6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung.
7. Kedua orang tua penulis (Hi. Maizar Herman S.Pd dan Hj. Erniwati) yang telah
memberikan restu dan doanya Kakanda (Zico Hermawan S.T M. Kom.) yang
selalu memberi support dan do’a di kehidupan penulis.
8. Wanita yang selalu mendampingi memberi support dan doa (Lica Chintya)
9. Rekan-rekan seperjuangan di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas
Lampung yang telah banyak membantu penulis selama di laboratorium.
10. Teknisi di laboratorium (Mas Pardin Mas Miswanto Mas Budi Mas Bayu).
11. Seluruh keluarga besar Jurusan Teknik Sipil Universitas Lampung khususnya
angkatan 2009.
Serta semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu dan
memberikan dukungan dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis sangat berharap karya
ini dapat bermanfaat bagi pembaca terutama bagi penulis sendiri.
Bandar Lampung 6 Februari 2015
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PENGESAHAN
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah ... 4
C. Tujuan Penelitian ... 5
D. Batasan Masalah ... 5
E. Manfaat Penelitian ... 6
F. Lokasi ... 6
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah ... 7
B. Tanah Lempung ... 14
iv
D. Zeolit ... 19
E. Stabilisasi Dengan Zeolit ... 24
F. Komposisi Kimia Zeolit ... 27
G. Kuat Tekan Bebas ... 28
H. Kuat Geser Langsung ... 34
I. Korelasi Kuat Tekan Bebas Dengan Kuat Geser Langsung ... 35
J. Landasan Teori ... 37
1. Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 37
2. Analisa Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 37
3. Pengujian Kuat Geser Langsung ... 38
4. Analisa Pengujian Kuat Geser Langsung ... 38
K.Penelitian Terdahulu ... 39
1. Kadar Air ... 39
2. Berat Volume ... 39
3. Analisa Saringan ... 39
4. Berat Jenis ... 40
5. Batas Cair ... 40
6. Batas Plastis ... 40
7. Hidrometer ... 41
8. Uji Pemadatan ... 41
9. Uji Kuat Tekan Bebas ... 41
v
III. METODE PENELITIAN
A.Sempel Tanah ... 47
B.Bahan Zeolit ... 49
C.Pelaksanaan Pengujian ... 49
1. Pengujian Sifat Fisik Tanah ... 49
a. Kadar Air ... 49
b. Berat Volume ... 49
c. Berat Jenis ... 40
d. Batas Cair ... 50
e. Batas Plastis ... 50
f. Analisis Saringan ... 50
g. Uji Hidrometer ... 50
h. Penambahan Bahan Additive ... 51
i. Uji Pemadatan ... 51
j. Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 52
k. Pengujian Kuat Geser Langsung ... 54
D. Analisis Data ... 58
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Uji Fisik ... 60
1. Hasil Pengujian Kadar Air ... 61
2. Hasil Pengujian Berat Jenis ... 63
vi
4. Hasli Pengujian Analisa Saringan ... 65
5. Hasil Pengujian Hidrometer ... 67
6. Uji Batas Atterberg ... 68
7. Data Hasil Pengujian Pemadatan Tanah ... 70
B.Klasifikasi Tanah ... 73
1. Klasifikasi Sistem Unified (USCS) ... 73
C.Analisa Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 74
1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Asli ... 74
2. Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Asli Dicampur Dengan Zeolit ... 75
3. Analisa Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Asli Dicampur Dengan Zeolit ... 78
4. Hubungan Nilai Kuat Tekan Bebas Tanah Dengan Indeks Plastisitas... 81
5. Hubungan Nilai Kuat Tekan Bebas Tanah Dengan Berat Volume Kering Maksimum ... 83
D.Analisa Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung ... 84
1. Hasil Pengujian Kuat geser Langsung Pada Tanah Asli ... 84
2. Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Asli Dicampur Dengan Zeolit ... 85
3. Analisis Hasil Pengujian Kuat Geser Langsung Pada Tanah Asli Dicampur Dengan Zeolit ... 88
4. Hubungan Nilai Kuat Geser Langsung Tanah Dengan Indeks Plastisitas .. 91
vii
Kering Maksimum ... 93
E. Korelasi Kuat Tekan Bebas Dengan Kuat Geser Langsung ... 94
V. PENUTUP
A.Simpulan ... 98
B.Saran ... 99
DAFTAR PUSTAKA
AFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Nilai–nilaibatastterberguntuksubkelompoktanah...10
2. Zeolit...19
3. ZeolitUkuran0,002mm...26
4. SkemaUjiTekanBebas...32
5. HubunganAntaraKenaikanUCSKadarKapurDanLamaPemeraman...42
6. PerbandinganNilaiKuatTekanBebasMaksimumTanahLempungYang DicampurKapurDenganBerbagaiVariasiDanWaktuPemeraman ...43
7. HubunganTeganganNormalDanTeganganGeser ...45
8. GrafikPerubahanNilaiKuatGeser(cu)DisebabkanAdanyaPerubahan KadarAirPadaLempung+Kapur8%+EcoCure21...47
9. BaganAlirPenelitan ...58
10.LokasiPengambilanSampel...47
11. PengambilanSampelUndisturb...48
12. PengambilanSampelDisturb... 48
13. HubunganAntaraKadarAirTanahDenganVariasiPenambahanZeolit...62
14. HubunganNilaiBeratJenisTanahDenganVariasiPenambahanZeolit...64
15. GrafikHasilAnalisaSaringandanHidrometer ...68
16. GrafikHubunganAntaraNilaiBatasplastis,BatasPlastis,danIndeks PlastisitasTanahDenganPenambahanZeolit ...69
9
18. GrafikKadarAirOptimumTanahAsli+Zeolit6%...71
19. GrafikKadarAirOptimumTanahAsli+Zeolit8% ...72
20. GrafikKadarAirOptimumTanahAsli+Zeolit10% ...72
21.GrafikHubunganTeganganDanReganganPadaMasing–MasingVariasi
CampuranZeolit...79
22. GrafikNilaiKuatTekanBebasPadaMasing–MasingCampuranZeolit..79
23. GrafikHubunganNilaiKuatTekanBebasDenganIndeksPlastisitas...81
24. GrafikHubunganNilaiKuatTekanBebasDenganNilaiBeratVolume
KeringMaksimum...83
25. GrafikHubunganTeganganNormalDanTeganganGeser...88
26. GrafikHubunganNilaiKohesiTanahDenganNilaiPlastisitasIndeks ...91
27. GrafikHubunganNilaiKuatTekanBebasDenganNilaiBeratVolume
KeringMaksimum ...92
28. GrafikKorelasiKuatTekanBebasTanahDenganKohesiTanah ...94
29. GrafikKorelasiKuatTekanBebasTanahDenganKuatGeserMaksimum
AFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. SistemKlasifikasiTanahnified...13
2. NamaMineralZeolitdanRumusKimianya...28
3. HubunganAntaraSifatMekanisTanahDenganTekananBebas ...29
4. KonsistensiDanKorelasinconfined Compression StrenghtTerhadap Shear StrenghtPadaTanahKohesif(Lempung)...36
5. Nilai–NilaiHasilPengujianSifatFisikTanah...41
6. HasilPenelitianTerhadapKuatTekanBebasBerbagaiVariasiPenambahan KapurDanWaktuPemeraman...43
7. HasilPengujianKuatGeser ...44
8. HasilPengujianSifatFisikTanahLempung(Soft Clay)...61
9. HasilPengujianBeratJenis...63
10. HasilPengujianBeratVolumeTanahAsli ...65
11. HasilPengujianAnalisisSaringan...66
12. HasilPengujianHidrometer...67
13. HasilPengujianBatasAtterberg ...68
14. HasilPengujianKuatTekanBebaspadaTanahAsli...74
15. HasilPengujianKuatTekanBebaspadaTanahAsli+Zeolit6% ...76
16. HasilPengujianKuatTekanBebaspadaTanahAsli+Zeolit8% ...76
17. HasilPengujianKuatTekanBebaspadaTanahAsli+Zeolit10% ...77
19. HasilPengujianKuatGeserLangsungPadaTanahTanpaCampuran...84
20. HasilPengujianKuatGeserLangsungPadaTanahAsli+Zeolit6%...85
21. HasilPengujianKuatGeserLangsungPadaTanahAsli+Zeolit8%...86
22. HasilPengujianKuatGeserLangsungPadaTanahAsli+Zeolit10%...87
. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
anah memiliki peranan yang penting yaitu sebagai pondasi pendukung pada setiap pekerjaan konstruksi baik sebagai pondasi pendukung untuk konstruksi bangunan, jalan (ubgrade), tanggul maupun bendungan.
Dari tahun ke tahun ketersedian lahan untuk pembangunan fasilitas yang diperlukan manusia semakin terbatas yang mengakibatkan tidak dapat dihindarinya pembangunan di atas tanah lunak. Pembangunan konstruksi di atas tanah lunak akan mendapatkan beberapa masalah Geoteknik, bila suatu lapisan tanah mengalami tambahan beban di atasnya maka anak terjadi penurunan atau konsolidasi, hal ini dapat terjadi akibat volume tanah yang menjadi lebih kecil karena air pori yang mengalir keluar melalui rongga pori tanah tersebut.
2
Seorang ahli geoteknik di lapangan harus memperhatikan sifat-sifat tanah dengan seksama, kuat tekan tanah dan kuat geser tanah merupakan beberapa yang harus di perhatikan sebelum membangun konstruksi di tanah tersebut.
Kuat tekan bebas pada tanah sangat berkaitan erat dengan kuat geser langsung yang terjadi pada tanah, Menurut tabel kosistensi, UCS, dan Shear Strenght
yang di buat oleh Lambe dan Whitman (1979), dapat terlihat bahwa semakin besar kuat tekan bebas pada tanah tersebut, semakin besar pula kuat geser langsung pada tanah tersebut, dan nilai kuat geser langsung tanah adalah setengah dari nilai kuat tekan bebas tanah tersebut.
Kuat tekan bebas merupakan pengujian yang umum dilaksanakan dan dipakai dalam proses penyelidikan sifat – sifat stabilisasi tanah. Disamping pelaksananya yang praktis, sampel yang dibutuhkan juga tidak banyak. Dalam pembuatan benda uji sebagai dasar adalah kepadatan maksimum yang diperoleh dari percobaan pemadatan.
kuat geser tanah merupakan gaya tahanan internal yang bekerja per satuan luas masa tanah untuk menahan keruntuhan atau kegagalan sepanjang bidang runtuh dalam masa tanah tersebut.
3
kurang baik harus distabilisasi terlebih dahulu sebelum dipergunakan sebagai pondasi pendukung.
Stabilisasi tanah biasanya dipilih sebagai salah satu alternative dalam perbaikan tanah. Perbaikan tanah dengan cara stabilisasi bisa meningkatkan kepadatan tanah, kuat tekan, kuat geser, dan daya dukung tanah. Stabilisasi ada banyak macamnya, diantaranya menggunakan bahan campuran seperti zat kimia, kapur, abu gunung merapi, dan dapat juga dilakukan pemadatan dengan cara mekanis.
Pengujian yang ini di lakukan dengan tujuan untuk mengetahui nilai – nilai dari kekuatan tanah yang telah di stabilisasi tersebut, dan melihat apakah tanah yang telah distabilisasi memiliki nilai - nilai yang sama seperti penelitian yang telah di lakukan oleh Lambe danWhitman (1979) yang nilai kuat tekan bebas dua kali lebih besar dari pada nilai kuat geser langsungnya, dan semakin besar nilai kuat tekan bebas nya maka semakin besar pula nilai kuat geser tanah tersebut.
Dalam penelitian ini metode stabilisasi tanah dilakukan dengan menggunakan bahan campuran. Bahan pencampur yang akan digunakan diharapkan dapat mengurangi atau menghilangkan sifat-sifat tanah yang kurang baik dan kurang menguntungkan dari tanah yang akan digunakan. Untuk memperbaiki mutu tanah digunakan bahan pencampur yang salah satunya adalah Zeolit
4
tanah, karena kemampuannya dapat mengikat butir-butir agregat sangat bermanfaat sebagai usaha untuk mendapatkan massa tanah yang kokoh sehingga tanah memiliki daya dukung dan kuat tekan yang lebih baik. Zeolit dapat bereaksi dengan hampir semua jenis tanah, dari jenis tanah kasar non kohesif sampai tanah yang sangat plastis.
Pada penelitian ini akan digunakan tanah jenis lempung yang bersumber dari desa Belimbing Sari, Lampung imur yang dicampur dengan Zeolit dengan kadar campuran yang berbeda-beda.
B. anRumus Masalah
Perumusan masalah pada penelitian ini adalah melihat perilaku dari tanah lempung lunak, yang memiliki nilai kadar air yang tinggi, indeks plastisitas yang tinggi, kuat tekan bebas dan kuat geser langsung yang rendah, sehingga dapat melihat pengaruh pencampuran Zeolit yang dianggap sebagai bahan
5
C. Tujuan Penelitian
ujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui sampai sejauh mana pengaruh Zeolit sebagai bahan additive
meningkatkan kuat tekan bebas tanah (qu) yang telah distabilisasi terhadap tanah asli dengan menggunakan tes UCS.
2. Mengetahui sampai sejauh mana pengaruh Zeolit sebagai bahan addtive
meningkatkan kuat geser langsung (Cu) yang telah distabilisasi terhadap tanah asli dengan menggunakan tes Direct Shear.
3. Untuk mengetahui korelasi kuat tekan bebas (qu) tersebut terhadap kuat geser langsung (Cu) pada tanah yang telah di stabilisasi dengan Zeolit tersebut.
4. Mencari salah satu alternatif bahan stabilisasi untuk tanah lempung.
D. Pembatasan Masalah
Pada penelitian ini lingkup pembahasan dan masalah yang akan dianalisis dibatasi dengan :
1. Sampel tanah yang digunakan merupakan sampel tanah jenis lempung yang diambil di desa Belimbing Sari, Lampung imur.
2. Bahan yang digunakan untuk stabilisasi tanah adalah Zeolit yang diambil dari pesisir Lampung Selatan.
3. Pengujian sifat fisik tanah yang dilakukan adalah: a. Pengujian kadar air.
6
c. Pengujian analisa saringan. d. Pengujian berat jenis. e. Pengujian batas atterberg.
f. Pengujian hidrometer.
4. Pengujian sifat mekanik tanah yang dilakukan adalah pengujian kuat tekan bebas dengan menggunakan alat uji UCS dan kuat geser langsung dengan alat uji Direct Shear.
E. Lokasi
Pengujian sifat fisik dan mekanik tanah untuk menentukan karakterisktik tanah lempung dan menentukan hubungan kuat tekan bebas dan kuat geser langsung pada tanah lempung dilakukan di Laboratorium Mekanika anah Fakultas eknik Universitas Lampung.
F. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan kepada ilmu
pengetahuan tentang sifat fisik dan mekanik tanah lempung dengan campuran Zeolit. Menggunakan bahan stabilisasi zeolit karenakarena zeolit memiliki sifat seperti kapur, dan selama ini zeolit hanya dipakai pada bidang pertaninan.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah
1. Pengertian Tanah
Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (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 diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1995). Selain
itu, tanah dalam pandangan Teknik Sipil adalah himpunan mineral, bahan
organik dan endapan-endapan yang relative lepas (loose) yang terletak di
atas batu dasar (bedrock) (Hardiyatmo, H.C., 1992).
Sedangkan menurut Dunn, 1980 berdasarkan asalnya, tanah
diklasifikasikan secara luas menjadi 2 macam yaitu :
a. Tanah organik adalah campuran yang mengandung bagian-bagian
yang cukup berarti berasal dari lapukan dan sisa tanaman dan
kadang-kadang dari kumpulan kerangka dan kulit organisme.
b. Tanah anorganik adalah tanah yang berasal dari pelapukan batuan
8
2. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis
tanah yang berbeda-beda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam
kelompok-kelompok dan subkelompok-subkelompok berdasarkan
pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan suatu bahasa yang mudah
untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanah yang sangat
bervariasi tanpa penjelasan yang terinci (Das, 1995). Sistem klasifikasi
tanah dibuat pada dasarnya untuk memberikan informasi tentang
karakteristik dan sifat-sifat fisis tanah. Karena variasi sifat dan perilaku
tanah yang begitu beragam, sistem klasifikasi secara umum
mengelompokan tanah ke dalam kategori yang umum dimana tanah
memiliki kesamaan sifat fisis.
Terdapat dua sistem klasifikasi tanah yang umum digunakan untuk
mengelompokkan tanah. Kedua sistem tersebut memperhitungkan
distribusi ukuran butiran dan batas-batas Atterberg, sistem-sistem tersebut
adalah :
a. Sistem Klasifikasi AASTHO
Sistem klasifikasi AASHTO (American Association of State Highway
and Transportation Official) ini dikembangkan dalam tahun 1929
sebagai Public Road Administrasion Classification System. Sistem ini
telah mengalami beberapa perbaikan, yang berlaku saat ini adalah
yang diajukan oleh Commite on Classification of Material for
9
pada tahun 1945 (ASTM Standar No. D-3282, AASHTO model
M145).
Sistem klasifikasi AASHTO bermanfaat untuk menentukan kualitas
tanah guna pekerjaan jalan yaitu lapis dasar (subbase) dan tanah dasar
(subgrade). Karena sistem ini ditujukan untuk pekerjaan jalan
tersebut, maka penggunaan sistem ini dalam prakteknya harus
dipertimbangkan terhadap maksud aslinya. Sistem ini membagi tanah
ke dalam 7 kelompok utama yaitu A-1 sampai dengan A-7. Tanah
yang diklasifikasikan ke dalam A-1, A-2, dan A-3 adalah tanah
berbutir di mana 35 % atau kurang dari jumlah butiran tanah tersebut
lolos ayakan No. 200. Tanah di mana lebih dari 35 % butirannya tanah
lolos ayakan No. 200 diklasifikasikan ke dalam kelompok 4, 5
A-6, dan A-7. Butiran dalam kelompok A-4 sampai dengan A-7 tersebut
sebagian besar adalah lanau dan lempung. Sistem klasifikasi ini
didasarkan pada kriteria di bawah ini:
1) Ukuran Butir
Kerikil : bagian tanah yang lolos ayakan diameter 75 mm (3 in)
dan yang tertahan pada ayakan No. 10 (2 mm).
Pasir : bagian tanah yang lolos ayakan No. 10 (2 mm) dan yang
tertahan pada ayakan No. 200 (0.075 mm).
Lanau dan lempung : bagian tanah yang lolos ayakan No. 200.
2) Plastisitas
Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari
10
berlempung dipakai bilamana bagian-bagian yang halus dari tanah
mempunyai indeks plastis sebesar 11 atau lebih.
Pada gambar 2.1 dapat dilihat hubungan antara nilai kadar air
dengan indeks plastisitas tanah, untuk menentukan subkelompok
tanah berdasarkan nilai – nilai batas atterberg pada tanah tersebut.
Gambar 2.1 Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah
3) Apabila batuan (ukuran lebih besar dari 75 mm) di temukan di
dalam contoh tanah yang akan ditentukan klasifikasi tanahnya,
maka batuan-batuan tersebut harus dikeluarkan terlebih dahulu.
Tetapi, persentase dari batuan yang dileluarkan tersebut harus
dicatat.
Apabila sistem klasifikasi AASHTO dipakai untuk
mengklasifikasikan tanah, maka data dari hasil uji dicocokkan dengan
angka-angka yang diberikan dalam Tabel 1 dari kolom sebelah kiri ke
11
b. Sistem Klasifikasi Tanah Unified (USCS)
Klasifikasi tanah sistem ini diajukan pertama kali oleh Casagrande dan
selanjutnya dikembangkan oleh United State Bureau of Reclamation
(USBR) dan United State Army Corps of Engineer (USACE).
Kemudian American Society for Testing and Materials (ASTM) telah
memakai USCS sebagai metode standar guna mengklasifikasikan
tanah. Dalam bentuk yang sekarang, sistem ini banyak digunakan
dalam berbagai pekerjaan geoteknik. Dalam USCS, suatu tanah
diklasifikasikan ke dalam dua kategori utama yaitu :
1) Tanah berbutir kasar (coarse-grained soils) yang terdiri atas
kerikil dan pasir yang mana kurang dari 50% tanah yang lolos
saringan No. 200 (F200 < 50). Simbol kelompok diawali dengan G
untuk kerikil (gravel) atau tanah berkerikil (gravelly soil) atau S
untuk pasir (sand) atau tanah berpasir (sandy soil).
2) Tanah berbutir halus (fine-grained soils) yang mana lebih dari
50% tanah lolos saringan No. 200 (F200 ≥ 50). Simbol kelompok
diawali dengan M untuk lanau inorganik (inorganic silt), atau C
untuk lempung inorganik (inorganic clay), atau O untuk lanau dan
lempung organik. Simbol Pt digunakan untuk gambut (peat), dan
tanah dengan kandungan organik tinggi.
Simbol lain yang digunakan untuk klasifikasi adalah W - untuk
gradasi baik (well graded), P - gradasi buruk (poorly graded), L -
plastisitas rendah (low plasticity) dan H - plastisitas tinggi (high
12
Adapun menurut Bowles, 1991 kelompok-kelompok tanah utama pada
[image:34.595.170.482.168.399.2]sistem klasifikasi Unified diperlihatkan pada Tabel 2 berikut ini :
Tabel 2.1 Sistem klasifikasi tanah unified (Bowles, 1991)
Jenis Tanah Prefiks Sub Kelompok Sufiks
Kerikil G Gradasi baik W
Gradasi buruk P
Pasir S Berlanau M
Berlempung C
Lanau M
Lempung C wL < 50 % L
Organik O wL > 50 % H
Gambut Pt
Klasifikasi sistem tanah unified secara visual di lapangan sebaiknya
dilakukan pada setiap pengambilan contoh tanah. Hal ini berguna di
samping untuk dapat menentukan pemeriksaan yang mungkin perlu
ditambahkan, juga sebagai pelengkap klasifikasi yang di lakukan di
laboratorium agar tidak terjadi kesalahan label.
Dimana :
W = Well Graded (tanah dengan gradasi baik),
P = Poorly Graded (tanah dengan gradasi buruk),
L = Low Plasticity (plastisitas rendah, LL<50),
13
Tabel 2.2 Sistem Klasifikasi Unified
Divisi Utama Simbol Nama Umum Kriteria Klasifikasi
Ta na h be rb ut ir ka sa r≥ 5 0% b ut ira n te rta ha n s ar in ga n N o. 200 K er ik il 50 % ≥ fra ks i k as ar te rta ha n s ar in ga n N o. 4 K er ik il be rs ih (ha nya ke rik il ) GW
Kerikil bergradasi-baik dan campuran kerikil-pasir, sedikit
atau sama sekali tidak mengandung butiran halus
K la sif ik as i be rda sa rka n pr os ent as e but ir an ha lu s ; K ur ang da ri 5% l ol os s ar in ga
n no.200: GM
, G P , S W , S P
. L
ebi h da ri 12% lo lo s s ar in ga
n no.200 : GM
, G C , S M , S C . 5% 12% l ol os sa rin ga n N
o.200 : B
ata sa n kl as if ik as i ya ng me m punya i sim bol dobe l
Cu = D60 > 4
D10
Cc = (D30)2 Antara 1 dan 3
D10 x D60
GP
Kerikil bergradasi-buruk dan campuran kerikil-pasir, sedikit
atau sama sekali tidak mengandung butiran halus
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk GW K er ik il de nga n B ut ir an ha lu
s GM Kerikil berlanau, campuran
kerikil-pasir-lanau
Batas-batas
Atterberg di bawah garis A
atau PI < 4
Bila batas
Atterberg berada didaerah arsir
dari diagram plastisitas, maka
dipakai dobel simbol GC Kerikil berlempung, campuran
kerikil-pasir-lempung
Batas-batas
Atterberg di bawah garis A
atau PI > 7
Pa sir ≥ 50 % fr ak si ka sa r lo lo s s ar in ga n N
o. 4 Pas
ir be rs ih (ha nya pa sir
) SW
Pasir bergradasi-baik , pasir berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran
halus
Cu = D60 > 6
D10
Cc = (D30)2 Antara 1 dan 3
D10 x D60
SP
Pasir bergradasi-buruk, pasir berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran
halus
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk SW P as ir de nga n buti ra n ha lu s
SM Pasir berlanau, campuran pasir-lanau
Batas-batas
Atterberg di bawah garis A
atau PI < 4
Bila batas
Atterberg berada didaerah arsir
dari diagram plastisitas, maka
dipakai dobel simbol SC Pasir berlempung, campuran
pasir-lempung
Batas-batas
Atterberg di bawah garis A
atau PI > 7
T ana h be rbut ir ha lu s 50% a ta u l ebi h l ol os a ya ka n N o. 200 L ana u da n l em pung ba ta s c air ≤ 5 0% ML
Lanau anorganik, pasir halus sekali, serbuk batuan, pasir halus
berlanau atau berlempung Diagram Plastisitas:
Untuk mengklasifikasi kadar butiran halus yang terkandung dalam tanah berbutir halus dan kasar. Batas Atterberg yang termasuk dalam daerah yang di arsir berarti batasan klasifikasinya menggunakan
dua simbol. 60
50 CH
40 CL
30 Garis A CL-ML
20
4 ML ML atau OH
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Garis A : PI = 0.73 (LL-20) CL
Lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai dengan
sedang lempung berkerikil, lempung berpasir, lempung
berlanau, lempung “kurus” (lean clays)
OL
Lanau-organik dan lempung berlanau organik dengan
plastisitas rendah La na u da n le m pu ng b ata s c air ≥ 5 0% MH
Lanau anorganik atau pasir halus diatomae, atau lanau diatomae,
lanau yang elastis
CH
Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung
“gemuk” (fat clays)
OH
Lempung organik dengan plastisitas sedang sampai dengan
tinggi
Tanah-tanah dengan kandungan organik sangat
tinggi
PT
Peat (gambut), muck, dan tanah-tanah lain dengan kandungan
organik tinggi
Manual untuk identifikasi secara visual dapat dilihat di ASTM Designation D-2488
Sumber : Hary Christady, 1996.
Inde x P la sti sit as (%)
14
B. Tanah Lempung
Tanah lempung merupakan agregat partikel-partikel berukuran mikroskopik
dan submikroskopik yang berasal dari pembusukan kimiawi unsur-unsur
penyusun batuan, dan bersifat plastis dalam selang kadar air sedang sampai
luas. Dalam keadaan kering sangat keras, dan tak mudah terkelupas hanya
dengan jari tangan. Selain itu, permeabilitas lempung sangat rendah (Terzaghi
dan Peck, 1987).
Sifat khas yang dimiliki oleh tanah lempung adalah dalam keadaan kering
akan bersifat keras, dan jika basah akan bersifat lunak plastis, dan kohesif,
mengembang dan menyusut dengan cepat, sehingga mempunyai perubahan
volume yang besar dan itu terjadi karena pengaruh air. Sedangkan untuk jenis
tanah lempung lunak mempunyai karakteristik yang khusus diantaranya daya
dukung yang rendah, kemampatan yang tinggi, indeks plastisitas yang tinggi,
kadar air yang relatif tinggi dan mempunyai gaya geser yang kecil. Kondisi
tanah seperti itu akan menimbulkan masalah jika dibangun konstruksi
diatasnya.
Adapun sifat-sifat umum dari mineral lempung, yaitu :
1. Hidrasi
Partikel mineral lempung biasanya bermuatan negatif sehingga partikel
lempung hampir selalu mengalami hidrasi, yaitu dikelilingi oleh
lapisan-lapisan molekul air dalam jumlah yang besar. Lapisan ini sering
mempunyai tebal dua molekul dan disebut lapisan difusi, lapisan difusi
15
atau kation yang disekitarnya. Lapisan ini akan hilang pada temperatur
yang lebih tinggi dari 60º sampai 100º C dan akan mengurangi plastisitas
alamiah, tetapi sebagian air juga dapat menghilang cukup dengan
pengeringan udara saja.
2. Aktivitas
Aktivitas tanah lempung merupakan perbandingan antara indeks plastisitas
(PI) dengan prosentase butiran yang lebih kecil dari 2 µm yang
dinotasikan dengan huruf C dandisederhanakan dalam persamaan berikut :
Aktivitas digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasi kemampuan
mengembang dari suatu tanah lempung. Gambar 2 dibawah berikut
mengklasifikasikan mineral lempung berdasarkan nilai aktivitasnya yakni :
1. Montmorrillonite : Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 7,2
2. Illite : Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 0,9 dan < 7,2
3. Kaolinite : Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) ≥ 0,38 dan < 0,9
4. Polygorskite : Tanah lempung dengan nilai aktivitas (A) < 0,38
3. Flokulasi dan Dispersi
Apabila mineral lempung terkontaminasi dengan substansi yang tidak
mempunyai bentuk tertentu atau tidak berkristal (”amophus”) maka daya
negatif netto, ion-ion H+ di dalam air, gaya Van der Waals, dan partikel
berukuran kecil akan bersama-sama tertarik dan bersinggungan atau
bertabrakan di dalam larutan tanah dan air. Beberapa partikel yang tertarik
akan membentuk flok (”flock”) yang berorientasi secara acak, atau
C PI
16
struktur yang berukuran lebih besar akan turun dari larutan itu dengan
cepatnya dan membentuk sendimen yang sangat lepas. Flokulasi larutan
dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang mengandung
asam (ion H+), sedangkan penambahan bahan-bahan alkali akan
mempercepat flokulasi. Lempung yang baru saja berflokulasi dengan
mudah tersebar kembali dalam larutan semula apabila digoncangkan,
tetapi apabila telah lama terpisah penyebarannya menjadi lebih sukar
karena adanya gejala thiksotropic (”Thixopic”), dimana kekuatan
didapatkan dari lamanya waktu.
4. Pengaruh Air
Fase air yang berada di dalam struktur tanah lempung adalah air yang
tidak murni secara kimiawi. Pada pengujian di laboratorium untuk batas
Atterberg, ASTM menentukan bahwa air suling ditambahkan sesuai
dengan keperluan. Pemakaian air suling yang relatif bebas ion dapat
membuat hasil yang cukup berbeda dari apa yang didapatkan dari tanah di
lapangan dengan air yang telah terkontaminasi. Air berfungsi sebagai
penentu sifat plastisitas dari lempung. Satu molekul air memiliki muatan
positif dan muatan negatif pada ujung yang berbeda (dipolar). Fenomena
hanya terjadi pada air yang molekulnya dipolar dan tidak terjadi pada
cairan yang tidak dipolar seperti karbon tetrakolrida (Ccl 4) yang jika
17
5. Sifat Kembang Susut
Tanah-tanah yang banyak mengandung lempung mengalami perubahan
volume ketika kadar air berubah. Perubahan itulah yang membahayakan
bangunan. Tingkat pengembangan secara umum bergantung pada
beberapa faktor, yaitu :
a. Tipe dan jumlah mineral yang ada di dalam tanah.
b. Kadar air.
c. Susunan tanah.
d. Konsentrasi garam dalam air pori.
e. Sementasi.
f. Adanya bahan organik, dll.
Secara umum sifat kembang susut tanah lempung tergantung pada sifat
plastisitasnya, semakin plastis mineral lempung semakin potensial untuk
mengembang dan menyusut.
C. Stabilisasi Tanah
Stabilisasi tanah adalah suatu proses untuk memperbaiki sifat-sifat tanah
dengan menambahkan sesuatu pada tanah tersebut, agar dapat menaikkan
kekuatan tanah dan mempertahankan kekuatan geser. Adapun tujuan
stabilisasi tanah adalah untuk mengikat dan menyatukan agregat material yang
ada. Sifat-sifat tanah yang dapat diperbaiki dengan cara stabilisasi dapat
meliputi : kestabilan volume, kekuatan atau daya dukung, permeabilitas, dan
18
Menurut Bowles, 1991 beberapa tindakan yang dilakukan untuk
menstabilisasikan tanah adalah sebagai berikut :
1. Meningkatkan kerapatan tanah.
2. Menambah material yang tidak aktif sehingga meningkatkan kohesi
dan/atau tahanan gesek yang timbul.
3. Menambah bahan untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi
dan/atau fisis pada tanah.
4. Menurunkan muka air tanah (drainase tanah).
5. Mengganti tanah yang buruk.
Pada umumnya cara yang digunakan untuk menstabilisasi tanah terdiri dari
salah satu atau kombinasi dari pekerjaan-pekerjaan berikut (Bowles, 1991) :
1. Mekanis, yaitu pemadatan dengan berbagai jenis peralatan mekanis seperti
mesin gilas (roller), benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis,
tekstur, pembekuan, pemanasan dan sebagainya.
2. Bahan Pencampur (Additiver), yaitu penambahan kerikil untuk tanah
kohesif, lempung untuk tanah berbutir, dan pencampur kimiawi seperti
semen, gamping, abu batubara, abu vulkanik, batuan kapur, gamping
dan/atau semen, semen aspal, sodium dan kalsium klorida, limbah pabrik
kertas dan lain-lainnya.
Metode atau cara memperbaiki sifat-sifat tanah ini juga sangat bergantung
pada lama waktu pemeraman, hal ini disebabkan karena didalam proses
perbaikan sifat-sifat tanah terjadi proses kimia yang dimana memerlukan
19
D. Zeolit
Zeolit merupakan kelompok mineral aluminosilikat yang pertama kali
ditemukan Tahun 1756 oleh mineralogist dari Swedia bernama Baron Axel
Frederick Cronstedt dan telah dipelajari oleh mineralogist selama lebih dari
200 tahun.
Zeolit adalah mineral yang terbentuk dari kristal batuan gunug berapi yang
terjadi karena endapan magma hasil letupan gunung berapi jutaan tahun yang
[image:41.595.167.481.345.585.2]lalu.
Gambar 2.2 Zeolit
Zeolitadalah kelompok mineral yang dalam pengertian suatu bahan galian
yang non logam.
Zeolitberasal dari bahasa yunani yaitu dari kata Zeinlithos. Kata Zein
20
batuan. Batuan ini akan mendidih atau membuih jika dipanaskan pada suhu
100 sampai 350 celcius.
Zeolit alam terdapat di daerah gunung berapi, tepi sungai, laut dan danau
berupa sedimen mineral alam, biasanya terdapat dalam jumlah besar dalam
skala Megaton. Deposit Zeolit alam di seluruh dunia terdapat di USA, Jepang,
Cuba, Uni Soviet, Italia, Cekoslowaskia, Hungaria, Bulgaria, Afrika Selatan,
Yugoslavia, Meksiko, Korea,dan Indonesia dengan kandungan Zeolit berkisar
antara 60 – 90%. Di Indonesia, Zeolit alam terdapat di berbagai pulau,
tersebar di Jawa, N.T.T, Irian, Sumatra, Sulawesi, dan Kalimantan dengan
deposit berlimpah.
Salah satu deposit Zeolit terbanyak di pulau sumatra adalah di lampung, yaitu
di pesisir lampung selatan. (Feryandi Cindy, 2013), sedangkan deposit Zeolit
terbanyak di Pulau Jawa. Jawa Tengah: Wonosari, Klaten. Jawa Barat: Bogor,
Tasikmalaya, Sukabumi. Jawa Timur: Bayah. (Distamben Jawa Barat dan
DIM, 2001 dan 2002).
Zeolit merupakan mineral yang terdiri dari kristal alumino silikat terhidrasi
yang mengandung kation alkali. Ion – ion alkali tersebut dapat diganti dengan
kation lain tanpa merusak struktur Zeolitnya dan dapat menyerap air secara
21
Beberapa sifat Zeolit (Amelia,2003):
a. Dehidrasi
Dehidrasi adalah proses yang bertujuan untuk melepaskan
molekul-molekul air dari kristal sehingga terbentuk suatu rongga dengan
permukaan yang lebih besar dan tidak lagi terlindungi oleh suatu yang
berpengaruh terhadap proses adsorpsi.
b. Adsorbsi
Pada keadaan normal, ruang hampa dalam kristal Zeolit terisi oleh
molekul air bebas berada disekitar kation. Bila kristal Zeolit dipanaskan
pada suhu sekitar 300 – 400 C air tersebut akan keluar sehingga Zeolit
dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan.
c. Penukar Ion
Penukar ion dalam Zeolit adalah proses dimana ion asli yang terdapat
dalam intra kristalin diganti dengan kation lain dari larutan.
d. Katalisator
Zeolit merupakan katalisator yang baik karena mempunyai pori – pori
yang besar dengan permukaan yang luas dan juga memiliki sisi aktif.
Dengan adanya rongga intrakristalin, Zeolit dapat digunakan sebagai
katalis.
e. Penyaring/Pemisah
Zeolit mampu memisahkan berdasarkan ukuran, bentuk dan polaritas dari
molekul yang disaring. Zeolit dapat memisahkan molekul gas atau zat dari
suatu campuran tertentu karena mempunyai rongga yang cukup besar
22
Zeolit memiliki sifat fisik dan kimia yaitu (Sutartu. 1994)
a. Hidrasi derajat tinggi
b. Ringan
c. Penukar ion yang tinggi
d. Ukuran saluran yang uniform
e. Menghantar listrik
f. Mengadsorbsi uap dan gas
g. Mempunyai sifat katalis
Karakteristik Zeolit meliputi :
a. Desity : 1,1 gr/cc
b. Porositas : 0,31
c. Volume berpori : 0,28 – 3 cc/gr
d. Surface area : 1 – 20 m2/gr
e. Jari – jari makropori : 30 – 100 nm
f. Jari – jari mikropori : 0,5 nm
Struktur Zeolit merupakan polimer skristal anorganik didasarkan kerangka
tetrahedral yang diperluas tak terhingga oleh AlO4 dan SiO4 dan dihubungkan
satu dengan yang lain melalui pembagian atau pemakaian oksigen.
Pada umumnya penggunanaan Zeolit terdapat pada bidang pertanian, sebagai
bahan untuk campuran pupuk, sehingga dapat menghemat penggunaan
pupuk. Secara ilmiah upuk mengandung unsur hara seperti Nitrat (NO3-) dan
Phospat (PO43-) yang penting bagi pertumbuhan tanaman. Sayangnya, kedua
23
inilah yang menyebabkan tanaman kurang subur dan akhirnya memboroskan
pemakaian pupuk.
Untuk menghemat pemakaian pupuk, bidang ilmu kimia permukaan
menawarkan solusinya. Dengan dukungan ilmu geologi, bidang ini
memanfaatkan batuan Zeolit sebagai primadona. Zeolit adalah batuan
Alumina Silika berpori yang mengandung banyak mineral seperti Kalsium
(Ca), Magnesium (Mg), Natrium (Na), dan Kalium (K).
Berdasarkan penelitian para kimiawan dan ahli geologi, Zeolitt dapat
menyerap nitrat dan phospat, sehingga nitrat dan phosphat pada pupuk tidak
mudah hilang terbawa air.
Penggunaan Zeolit untuk menghemat pupuk sangat mudah. Menurut
DR.Astiana Sastiono, staf pengajar di Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian IPB,
kita dapat mencampurkan Zeolit dengan pupuk atau langsung ditaburkan ke
tanah. Selain itu, Zeolit yang dibutuhkan juga sedikit. Berdasarkan penelitian,
100 gram Zeolit dapat menyimpan 19,306 gram pupuk amonium sulfat (ZA)1.
Zeolit sebagai penghemat pupuk memberikan manfaat yang beruntun. Pupuk
yang digunakan sedikit namun unsur hara yang dikandungnya banyak. Lahan
yang digunakan pun semakin subur. Hasil produksi akhirnya menjadi lebih
banyak dan berkualitas. Dari segi lingkungan, pencemaran air karena nitrat
dan phospat juga dapat berkurang.
Pada saat ini penggunaan Zeolit juga mulai di peruntukan pada bidang
24
E. Stabilisasi dengan Zeolit
Zeolit merupakan suatu bahan stabilisasi tanah sangat cocok digunakan untuk
meningkatkan kondisi tanah atau material tanah tidak stabil atau tanah lunak
seperti kadar air tanah lebih dari 50% dan nilai CBR kurang dari 5% serta
memiliki kuat tekan dan kuat geser tanah yang rendah. Penambahan Zeolit ini
akan meningkatkan kepadatan, meningkatkan ikatan antar partikel dalam
tanah, daya dukung, kuat tekan serta kuat geser material tanah, sehingga
memungkinkan pembangunan konstruksi di atas nya.
Karena sifat fisika dan kimia dari Zeolit yang unik, sehingga dalam dasawarsa
ini, Zeolit oleh para peneliti dijadikan sebagai mineral serba guna. Sifat-sifat
unik tersebut meliputi dehidrasi, adsorben dan penyaring molekul, katalisator
dan penukar ion.
Zeolit mempunyai sifat dehidrasi (melepaskan molekul H20) apabila
dipanaskan. Pada umumnya struktur kerangka Zeolit akan menyusut. Tetapi
kerangka dasarnya tidak mengalami perubahan secara nyata. Disini molekul
H2O seolah-olah mempunyai posisi yang spesifik dan dapat dikeluarkan secara
reversibel. Sifat Zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul,
dimungkinkan karena struktur Zeolit yang berongga, sehingga Zeolit mampu
menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai
dengan ukuran rongganya. Selain itu kristal Zeolit yang telah terdehidrasi
merupakan adsorben yang selektif dan mempunyai efektivitas adsorpsi yang
25
Peningkatan temperatur pada waktu aktivasi fisik akan meningkatkan daya
adsorbsi uap air oleh Zeolit. Diameter ukuran Zeolit yang semakin kecil akan
meningkatkan daya adsorpsi uap air oleh Zeolit (Dian Kusuma Rini, Fendi
Anthonius Lingga. 2010)
Kemampuan Zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusat-pusat
aktif dalam saluran antar Zeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk karena
adanya gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis. Perbandingan kedua
jenis asam ini tergantung pada proses aktivasi Zeolit dan kondisi reaksi.
Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya dapat mengikat molekul-molekul
basa secara kimiawi. Sedangkan sifat Zeolit sebagai penukar ion karena
adanya kation logam alkali dan alkali tanah. Kation tersebut dapat bergerak
bebas didalam rongga dan dapat dipertukarkan dengan kation logam lain
dengan jumlah yang sama. Akibat struktur Zeolit berongga, anion atau
molekul berukuran lebih kecil atau sama dengan rongga dapat masuk dan
terjebak.
Pada kebanyakan orang pemakaian Zeolit biasanya di pergunakan untuk
pertanian dan perikanan, ini menjadi bukti bahwa Zeolit tidak berbahaya bagi
hewan mau pun tumbuhan yang ada di tanah yang akan di stabilisasi dengan
Zeolit, pada zaman sekarang ini Zeolit juga banyak di manfaatkan di bidang
konstruksi sebagai bahan additive, adapun keuntungan pemakaian Zeolit
sebagai bahan campuran stabilisasi tanah adalah :
26
2. Meningkatkan ikatan antar partikel dalam tanah, sehingga dapat
meningkatkan daya dukung dan kuat tekan tanah.
3. Meningkatkan tanahan tanah terhadap geser yang terjadi di lereng.
Zeolit yang akan di gunakan untuk stabilisasi tanah lempung merupakan
[image:48.595.163.484.253.499.2]Zeolityang sudah di tumbuk hingga membentuk kurang dari 0,002 mm.
Gambar 2.3 Zeolitukuran 0,002 mm
Adapun mekanisme kerja Zeolit secara kimiawi pada tanah, antara lain :
1. Lempung terdiri dari partikel mikroskopik yang berbentuk plat yang mirip
lempengan-lempengan kecil dengan susunan yang beraturan, mengandung
ion (+) pada bagian muka/datar dan ion (-) pada bagian tepi platnya.
Dalam kondisi kering, ikatan antara tepi plat cukup kuat menahan lempung
27
2. Karena komposisi mineraloginya, pada saat turun hujan, plat yang
memiliki kelebihan ion negatif (anion) akan menarik ion positif (kation)
air yang akan menyebabkan air tersebut menjadi air pekat yang melekat
dan juga sekaligus sebagai perekat antara partikel satu dengan partikel
lainnya dan tak hilang meski tanah lempung dalam kondisi kering
sekalipun. Ini merupakan sifat alamiah dari tanah lempung yang mudah
mengembang dan menyusut. Hal ini menyebabkan tanah lempung sulit
digunakan untuk konstruksi.
3. Dengan komposisi kimianya, Zeolit memiliki kemampuan yang sangat
besar untuk melakukan sebagai penukar kation (cation exchangers), dan
pengikat air. Pada saat Zeolit di jadikan bahan campuran tanah, Zeolit
akan dapat mengikat molekul H2O sehingga sebagian besar molekul
tersebut tidak bercampur dengan tanah, sehingga pada saat kondisi panas
molekul H2O akan dilepaskan oleh Zeolit sehingga pada saat tanah
menjadi kering molekul H2O tidak tertahan di dalam tanah.
F. Komposisi Kimia Zeolit
Mineral Zeolit merupakan sekelompok mineral yang terdiri dari beberapa
jenis (species) mineral. Secara umum mineral zeolit mempunyai rumus kimia
sebagai berikut : Mx/n(AlO2)x(SiO2)y.H2O.
Berdasarkan hasil analisa kimia total, kandungan unsur-unsur Zeolit
dinyatakan sebagai oksida SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O dan Fe2O3.
28
lingkungannya, maka perbandingan Si/Al dapat bervariasi, dan juga unsur Na,
Al, Si, sebahagian dapat disubstitusikan oleh unsur lain.(Dana,D.James,1951).
Parameter kimia yang penting dari Zeolit adalah perbandingan Si/Al, yang
menunjukkan persentase Si yang mengisi di dalam tetrahedral, jumlah kation
monovalen dan divalen, serta molekul air yang terdapat didalam saluran
kristal. Perbedaan kandungan atau perbandingan Si/Al akan berpengaruh
terhadap ketahanan Zeolit terhadap asam atau pemanasan. Ikatan ion Al-Si-O
adalah pembentuk struktur kristal sedangkan logam alkali adalah kation yang
mudah tertukar (exchangeable cation). Jumlah molekul air menunjukkan
jumlah pori-pori atau volume ruang kosong yang terbentuk bila unit sel kristal
tersebut dipanaskan.(Sastiano,A.1991).
Hingga kini sudah 40 jenis (species) mineral Zeolit yang telah diketahui. Dari
jumlah tersebut, hanya 20 jenis saja yang diketahui terdapat dalam bentuk
sedimen, terutama dalam bentuk piroklastik. Nama dan rumus kimia mineral
Zeolit yang terdapat dalam piroklastik (tufa) tercantum dalam tabel.
Tabel 2.3 Nama mineral Zeolit (Arifin M. dan Harsodo, 1991)
No Komposisi kimia Prosentase (%)
1 SiO2 55,39-58,15
2 Al2O3 10,39-24,84
3 Fe2O3 1,68-2,80
4 Na2O 0,17-0,39
5 K2O 0,45-1,26
Zeolit memenuhi persyaratan untuk dianggap lingkungan aman dan jika
ditangani sesuai dengan prosedur yang ditetapkan oleh produsen serta tidak
29
G. Kuat Tekan Bebas
Kuat tekan bebas merupakan pengujian yang umum dilaksanakan dan dipakai
dalam proses penyelidikan sifat – sifat stabilisasi tanah. Disamping
pelaksananya yang praktis, sampel yang dibutuhkan juga tidak banyak.
Dalam pembuatan benda uji sebagai dasar adalah kepadatan maksimum yang
[image:51.595.126.499.315.564.2]diperoleh dari percobaan pemadatan.
Tabel 2.4Hubungan Antara Sifat Mekanis Tanah Dengan Tekanan Bebas.
Sifat Mekanis Tanah Kuat Tekan Bebas
(kg/cm2)
Sangat lunak < 0,25
Lunak 0,25 - 0,50
Sedang 0,50 – 1,00
Kaku 1,00 - 2,00
Sangat Kaku 2,00 – 4,00
Keras > 4,00
Uji kuat tekan bebas ini di lakukan untuk mengetahui unconfined compression
strength (UCS). Dalam percobaan ini sudut internal fliction (∅ =0) dan lateral
support ( 3=0), jadi hanya ada beban vertical ( 1=0) dengan memberikan
30
bagi dengan satuan luas yang di koreksi (A) di sebut compression strength
(qu).
Dari diagram lingkaran mohr dapat di hitung besarnya kekuatan geser tanah
tersebut, yaitu :
Cu =
=
∈
=∆L =
= LO - L∆.
A=
∈
Dimana:
L0 = Panjang contoh tanah mula-mula.
L = Panjang contoh tanah setelah mendapatkan beban vertical P.
∆L = Perubahan panjang contoh tanah akibat beban vertical P.
AO = Luas penampang contoh tanah mula-mula.
A = Luas penampang setelah di koreksi.
Bila yang di coba contoh remolded di peroleh remolded strength ratio dari
undisturbed strength dan remolded di finiskan sebagai sensitivity.
31
Dalam percobaan ini dimensi contoh harus memenuhi syarat :
2D ≤L ≤ 3D
Dimana :
D = Diameter contoh tanah.
L = Tinggi contoh tanah.
Sebab bila L ≤ 2D, Sudut bidang runtuhnya akan mengalami overlap.
Dan bila L ≥ 3D, berlaku sebagai kolom, akan ada bahaya tekuk.
Jadi yang ideal adalah : L : D = 2 : 1.
Klasifikasi tanah lanau dan lempung berdasarkan unconfined compression
strength.
Uji tekan bebas termasuk ini juga bisa di lakukan dengan uji triaksial
unconsolidated undrained, Gambar skematik dari prinsip pembebanan dalam
percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 2.4 Kondisi pembebanan sama
dengan yang terjadi pada uji triaksial, hanya tekanan selnya nol ( 3 = 0)
1
3 = 0 3 = 0
1
Gambar 2.4 Skema uji tekan bebas (Christady, 2006) Sampel
32
Bila maksud pengujian adalah untuk menentukan parameter kuat geser tanah,
pengujian ini hanya cocok untuk jenis tanah lempung jenuh, dimana pada
pembebanan cepat, air tidak sempat mengalir ke luar dari benda uji. Pada
lempung jenuh, tekanan air pori dalam benda uji pada awal pengujian negatif
(tegangan kapiler).
Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah
sampai benda uji mengalami keruntuhan. Pada saat keruntuhannya, karena
3 = 0, maka:
1 = 3 + Δ ƒ = qu
Dengan qu adalah kuat tekan bebas (unconfined compression strength).
Secara teoritis, nilai Δ ƒ pada lempung jenuh seharusnya sama seperti yang
diperoleh dari pengujian triaksial unconsolidated-undrained dengan benda uji
yang sama. Sehingga diperoleh:
c
u=
2
qu
Dimana cu adalah kuat geser undrained dari tanahnya. Hubungan konsistensi
dengan kuat tekan bebas tanah lempung diperlihatkan dalam tabel hasil
pengujian Lambe dan whitman (1979).
Hasil uji tekan bebas biasanya tidak begitu meyakinkan bila digunakan untuk
menentukan nilai parameter kuat geser tanah tak jenuh.
Dalam praktek, untuk mengusahakan agar kuat geser undrained yang
33
pada kondisi keruntuhan, beberapa hal yang harus dipenuhi, antara lain (Holtz
dan Kovacs, 1981):
(1) Benda uji harus 100% jenuh, kalau tidak, akan terjadi desakan udara di
dalam ruang pori yang menyebabkan angka pori (e) berkurang sehingga
kekuatan benda uji bertambah.
(2) Benda uji tidak boleh mengandung retakan atau kerusakan yang lain.
Dengan kata lain benda uji harus utuh dan merupakan lempung homogen.
Dalam praktek, sangat jarang lempung overconsolidated dalam keadaan
utuh, dan bahkan sering terjadi pula lempung normally consolidated
mempunyai retakan-retakan.
(3) Tanah harus terdiri dari butiran sangat halus. Tekanan kekang efektif
(effective confining pressure) awal adalah tekanan kapiler residu yang
merupakan fungsi dari tekanan pori residu. Hal ini berarti bahwa
penentuan kuat geser tanah dari uji tekan bebas hanya cocok untuk tanah
lempung.
(4) Proses pengujian harus berlangsung dengan cepat sampai contoh tanah
mencapai keruntuhan. Pengujian ini merupakan uji tegangan total dan
kondisinya harus tanpa drainase selama pengujian berlangsung. Jika waktu
yang dibutuhkan dalam pengujian terlalu lama, penguapan dan
pengeringan benda uji akan menambah tegangan kekang dan dapat
menghasilkan kuat geser yang lebih tinggi. Waktu yang cocok biasanya
34
Perlu diperhatikan bahwa kuat tekan bebas adalah nilai ( 1 – 3 ) saat
runtuh ( dengan 3 = 0 ) , sedang kuat geser undrained adalah nilai f =
½ ( 1 – 3 ) saat runtuh.
H. Kuat Geser Langsung
kuat geser (shear strength) tanah merupakan gaya tahanan internal yang
bekerja per satuan luas masa tanah untuk menahan keruntuhan atau kegagalan
sepanjang bidang runtuh dalam masa tanah tersebut.
Pemahaman terhadap proses dari perlawanan geser sangat diperlukan untuk
analisis stabilitas tanah seperti kuat dukung, stabilitas lereng, tekanan tanah
lateral pada struktur penahan tanah.
Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis-analisis antara lain :
• Kapasitas dukung tanah
• Stabilitas lereng
• Gaya dorong pada dinding penahan
Menurut Mohr (1910) keruntuhan terjadi akibat adanya kombinasi keadaan
kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Hubungan fungsi tersebut
dinyatakan :
= f ( )
dimana :
= tegangan geser (kN/m2)
35
Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir tanah
terhadap desakan atau tarikan. Bila`tanah mengalami pembebanan akan
ditahan oleh :
• Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya
• Gesekan antar butir – butir tanah
Coulomb (1776) mendefinisikan :
= c + tgϕ
dengan :
= kuat geser tanah (kN/m2)
= tegangan normal pada bidang runtuh (kN/m2)
c = kohesi tanah (kN/m2)
ϕ = sudut gesek dalam tanah (derajad)
I. Korelasi Kuat Tekan Bebas Terhadap Kuat Geser Langsung
Korelasi kuat tekan bebas terhadap kuat geser langsung ini dapat diketahui
dengan cara mengukur kuat tekan bebas tanah, sehingga dapat mengetahui
kekuatan geser tanah (Cu). Uji kuat tekan bebas merupakan cara untuk
memperoleh kuat geser tanah kohesif yang cepat dan ekonomis. Keterbatasan
pada pengujian ini adalah tidak bisa dilakukan pada tanah yang dominan
36
Kuat tekan bebas (qu) :
Nilai kuat tekan bebas (unconfined compressive strength), qu. Di dapat dari
pembacaan ring dial maksimum.
Kuat geser undrained (Cu) :
Kuat geser undrained (Cu) adalah setengah dari kuat tekan bebas.
Tabel 2.5 konsistensi dan korelasi Unconfined Compression Strenght
terhadap Shear Strenght pada tanah kohesif (lempung) (Lambe dan Whitman, 1979)
Konsistensi Shear Strenght
( )
UCS
( )
Very soft < 0,12 < 0,25
Soft 0,12 – 0,25 0,25 – 0,50
Medium 0,25 – 0,50 0,50 – 1,00
Stiff/firm 0,50 – 1,00 1,00 – 2,00
Very stiff 1,00 – 2,00 2,00 – 4,00
Hard > 2,00 > 4,00
Dari tabel diatas dapat dilihat hubungan kuat tekan bebas bebas terhadap kuat
geser langsung, yaitu semakin besar nilai kuat tekan bebas, semakin besar
pula nilai kuat geser pada tanah tersebut. Nilai kuat geser langsung yaitu
[image:58.595.126.518.379.605.2]37
J. Landasan Teori
1. Pengujian Kuat Tekan Bebas
Kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) merupakan cara yang
dilakukan di laboratorium untuk menghitung kekuatan tekan tanah. Uji
kuat ini mengukur seberapa kuat tanah menerima kuat tekan yang
diberikan sampai tanah tersebut terpisah dari butiran-butirannya juga
mengukur regangan tanah akibat tekanan tersebut.
2. Analisis Perhitungan Pengujian Kuat Tekan Bebas
Nilai kuat tekan bebas Unconfined compressive strength, qu didapat dari
pembacaan proving ring dial yang maksimum.
qu =
A kxR
Dimana :
qu = kuat tekan bebas
k = kalibrasi proving ring
R = pembacaan maksimum – pembacaan awal
38
3. Pengujian Kuat Geser Langsung
Pengujian ini dimaksudkan untuk memperoleh tahanan geser tanah pada
tegangan normal tertentu. Tujuannya adalah untuk mendapatkan kuat geser
tanah.
4. Analisis Perhitungan Kuat Geser Langsung
Nilai Kuat Geser Langsung di peroleh dari nilai tegangan geser
maksimum.
1. Hitung gaya geser :
Ph (beban) = bacaan arloji x kalibrasi proving ring
2. Hitung kekuatan geser ( )
Ac Ph
3. Hitung tegangan normal (n )
Ac Pv
n
4. Gambarkan grafik hubungan
B B
versus , kemudian dari
masing-masing benda uji dapatkan max
5. Gambarkan garis lurus melalui titik-titik hubungan versus n
dapatkan pula parameter c dan .
6. Untuk mendapat parameter c dan dapat diselesaikan dengan cara
matematis (pesamaan regresi linear). Rumus kekuatan geser :
c
n
39
K. Penelitian Terdahulu
Penelitian terdahulu yang dilakukan yaitu penelitian sifat fisik tanah lempung.
penelitian ini dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik,
Universitas Lampung. Penelitian yang dilakukan antara lain
a. Kadar air (Moisture Content)
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar air suatu sampel tanah,
yaitu perbandingan antara berat air yang terkandung dalam tanah dengan
berat butir kering tanah tersebut yang dinyatakan dalam persen. Pengujian
berdasarkan ASTM D 2216-98.
b. Berat Volume (Unit Weight)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan berat volume tanah basah
dalam keadaan asli (undisturbed sample), yaitu perbadingan antara berat
tanah dengan volume tanah. Pengujian berdasarkan ASTM D 2167.
c. Analisis Saringan (Sieve Analysis)
Tujuan pengujian analisis saringan adalah untuk mengetahui persentasi
butiran tanah dan susunan butiran tanah (gradasi) dari suatu jenis tanah
yang tertahan di atas saringan No. 200 (Ø 0,075 mm). Pengujian
berdasarkan ASTM D 422.
d. Berat Jenis (Specific Gravity)
Pengujian ini dilakukan untuk menentukan kepadatan massa butiran atau
40
suling dengan volume yang sama pada suhu tertentu. Pengujian