STUDI DAYA DUKUNG TANAH
ORGANIK MENGGUNAKAN MATOS
Oleh
M. SENDI WIRATAMA (0615011080)
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
ABSTRAK
STUDI DAYA DUKUNG TANAH ORGANIK
MENGGUNAKAN
MATOS
Oleh
M. SENDI WIRATAMA
Tanah yang digunakan sebagai subgrade harus memiliki daya dukung yang mampu menahan beban diatasnya. Kondisi tanah pada suatu daerah tidak akan memiliki sifat tanah yang sama dengan daerah lainnya. Ada yang mempunyai daya dukung baik dan adapula yang sangat buruk. Stabilisasi tanah merupakan salah satu alternatif yang bisa digunakan untuk memperbaiki daya dukung tanah. Sampel tanah yang di uji pada penelitian ini yaitu tanah organik yang berasal dari Rawa Seragi, Kabupaten Lampung Timur – Provinsi Lampung. Tanah ini
memiliki nilai CBR ≤ 6 % sehingga untuk dapat digunakan sebagai lapisan subgrade maka tanah harus distabilisasi. Sedangkan bahan additive yang digunakan sebagai bahan pencampurnya adalah Matos. Kadar larutan Matos yang digunakan yaitu 5,217 gram plus semen sebanyak 0.12 kg, 0,30 kg, dan 0,48kg untuk 6 kg sampel tanah dengan waktu pemeraman 7 hari dan rendaman 4 hari.
Hasil penelitian di laboratorium menunjukkan bahwa bahan stabilisasi menggunakan Matos dapat memperbaiki sifat fisik dan mekanik tanah organik. Hasil dari pengujian CBR pemeraman 7 hari dan rendaman 4 hari tanah yang telah distabilisasi dengan campuran Matos dapat digunakan sebagai tanah dasar pada
konstruksi jalan dikarenakan nilai CBRnya ≥ 6 % (Standar Bina Marga).
ABSTRACT
STUDY OF ORGANIC SOIL BEARING CAPACITY USING MATOS
By
M. SENDI WIRATAMA
Soil used as a subgrade should have a bearing capacity that can support the load above it. Soil conditions in a particular region will not possess the same ground with the other areas. Something has good capacity and those that have very poor bearing capacity. Soil stabilization is an alternative that can use to improve soil bearing capacity.
Soil samples that tested in this research is the organic soil was taken from Rawa Seragi, East Lampung Regency - Lampung Province. The originated soil has a CBR value less than 6%, it shown that soil unrecommended for a subgrade, soil must be stabilized. While materials are used as additive mixing is Matos. Matos solution levels used were 5,217 g cement plus as much as 0.12 kg, 0,30 kg, and 0,48kg for 6 kg of soil samples with curing time 7 days and soaking for 4 days.
The results of laboratory studies indicate that the stabilization material using Matos can improve the physical and mechanical properties of organic soil. CBR test results of curing time 7 days and soaking for 4 days soil that has been stabilized with a mixture of Matos can be used as a subgrade for road construction due to CBR value more than 6% (Bina Marga Standard).
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASHTO ...11
2. Sistem klasifikasi tanah unified ...13
3. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem unified ...14
4. Penggolongan tanah berdasarkan kandungan organik ...18
5. Kandungan unsur kimia tanah organik……….18
6. Hasil pengujian tanah dengan menggunakan Matos ...23
7. Beban penetrasi bahan standar ...33
8. Elemen- elemen uji pemadatan di laboratorium ...36
9. Kode pada mold untuk kadar semen dan Matos pada variasi jumlah tumbukan ...57
10.Hasil pengujian berat jenis (Gs) tanah asli...62
11.Hasil Pengujian Analisis Saringan Tanah Asli...64
12.Hasil Pengujian Sampel Tanah Asli...66
13.Batas-Batas Atterberg Campuran Tanah dengan Semen dan Matos...67
14.Hasil Pengujian Batas Cair dengan Penambahan Semen dan Matos...68
15.Hasil Pengujian Batas Plastis Tanah Stabilisasi ...69
16.Hasil Pengujian Indeks Plastisitas Tanah Stabilisasi...70
17.Nilai Berat Jenis Tanah Stabilisasi...71
19.Perbandingan Nilai CBR menggunakan Portland Cement + Matos dan
Super Cement...74 20.Hasil Pengujian UCS Menggunakan Matos...76
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Nilai – nilai batas atterberg untuk subkelompok tanah ...12
2. Matos ...20
3. Proses Pengikatan Matos ...22
4. Grafik hubungan kenaikan nilai CBR dengan menggunakan Matos ...24
5. Perbandingan lapis perkerasan jalan konvensional dan jalan dengan konstruksi Matos...27
6. Batas – batas atterberg ...34
7. Bagan alir penelitian ...60
8. Rentang (Range) dari Batas Cair (LL) dan Indeks Plastisitas (PI) Berdasarkan Sistem AASHTO...63
9. Grafik Analisis Saringan...64
10.Diagram Plastisitas...65
11.Hubungan Antara Batas Atterberg terhadap Matos + kadar Semen...67
12.Hubungan Antara Batas Cair dan Matos + Semen...69
13.Hubungan Batas Plastis dan Matos + Semen...70
14.Hubungan Antara Indeks Plastisitas Tanah dan Penambahan Matos + Semen...71
16.Hasil Pengujian Nilai CBR Soaked dan Unsoaked Pada Tanah Stabilisasi
Mengunakan Matos dan Portland Cement...73 17.Perbandingan Nilai CBR Unsoaked Menggunakan Portland Cement +
Matos dan Super Cement...75 18.Perbandingan nilai CBR Soaked Menggunakan Portland Cement + Matos
dan Super Cement...75 19.Grafik Perbandingan Nilai UCS Stabilisasi Terhadap Tanah Semen (Teguh
Widodo dan Rahmat Imron Qomsari 2011)...76
20.Grafik hubungan kenaikan nilai CBR dengan menggunakan Matos, berdasarkan variasi campuran semen dan masa perawatan benda uji dari
sampel tanah daerah Godean (Laboratorium Mekanika Tanah Program Diploma Teknik Sipil UGM 2010)...77 21.Grafik hubungan kenaikan nilai UCS dengan menggunakan Matos,
DAFTAR ISI
DAFTAR NOTASI
γ = Berat Volume
γu = Berat Volume Maksimum
ω = Kadar Air
ASTM = American Standart For Testing and Official
AASHTO = American Association As State and Transportation Official
Gs = Berat Jenis
LL = Batas Cair
KAO = Kadar air optimum
PI = Indeks Plastisitas PL = Batas Plastis
q = Persentase Berat Tanah yang Lolos Saringan
Ww = Berat Air
Wc = Berat Container
Wcs = Berat Container + Sampel Tanah Sebelum dioven Wds = Berat Container + Sampel Tanah Setelah dioven Wn = Kadar Air Pada Ketukan ke-n
W1 = Berat Picnometer
W2 = Berat Picnometer + Tanah Kering
W4 = Berat Picnometer + Air
Wci = Berat Saringan
Wbi = Berat Saringan + Tanah Tertahan
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tanah sangat penting peranannya dalam kehidupan manusia, baik dalam bidang
pertanian maupun dalam bidang teknik sipil. Dalam pekerjaan teknik sipil, tanah merupakan salah satu material yang memegang peranan penting dalam mendukung suatu konstruksi misalkan konstruksi jalan, jembatan, gedung dan
sebagai pondasi pendukung suatu bangunan. Tanah yang baik sangat mempengaruhi dari apa yang akan kita bangun di atasnya. Tidak semua tanah baik
dijadikan sebagai dasar tempat berdirinya suatu struktur bangunan. Hal ini tentu sangat dipengaruhi oleh jenis tanahnya, sehingga dalam suatu pekerjaan
konstruksi perlu adanya penguasaan yang lebih mendalam mengenai masalah Mekanika Tanah, baik itu secara analitis mengenai perilaku tanah, sifat fisik dan mekanis tanah.
Sifat fisik dan mekanis dari tanah tergantung pada jenis tanahnya, oleh sebabnya penyelidikan tanah sangat penting dilakukan sebelum konstruksi bangunan
didirikan. Tanah organik pada umumnya terbentuk dari campuran material organik yang berasal dari tumbuhan-tumbuhan yang telah berubah sifatnya secara kimiawi dan telah membusuk. Sifat teknis yang umum dari tanah organik adalah
rendah, dan kompresibilitas yang tinggi. Karena ketiga sifat tersebut, maka tanah
organik merupakan tanah yang buruk untuk dijadikan sebagai subgrade (tanah dasar).
Untuk mengantisipasi sifat tanah yang buruk untuk suatu konstruksi, sejak dahulu manusia telah mencoba untuk melakukan perbaikan tanah. Para ahli geoteknik mencoba mengatasi dengan cara merubah sifat – sifat fisik tanah untuk menekan
biaya. Perbaikan sifat-sifat fisik dari tanah kurang baik menjadi tanah yang baik dibidang rekayasa Teknik Sipil disebut sebagai Stabilisasi Tanah. Pada tugas
akhir ini digunakan bahan pencampur guna menstabilkan tanah organik yang diharapkan mampu meningkatkan mutu tanah yang salah satunya adalah soil cement secara mekanis dan penambahan Matos secara kimiawi. Soil Cement
merupakan campuran Portland Cement, tanah, dan air pada kadar tertentu. Dan penambahan Matos sebagai additive pada kadar tertentu untuk dapat memperbaiki
mutu tanah.
Portland Cement merupakan stabilizing agents yang baik sekali, karena kemampuannya mengeras dan mengikat butir-butir agregat sangat bermanfaat
sebagai usaha untuk mendapatkan massa tanah yang kokoh dan tahan terhadap deformasi. Portland Cement dapat bereaksi dengan hampir semua jenis tanah, dari
jenis tanah kasar non kohesif sampai tanah yang sangat plastis.
Adapun bahan kimia yang dapat dijadikan sebagai bahan additive untuk melakukan stabilisasi tanah salah satunya adalah Matos. Bahan kimia ini
yang berbentuk serbuk halus yang terdiri dari logam dan komposisi mineral
anorganik (tepung dan garam).
B. Rumusan Masalah
Perumusan masalah pada penelitian ini adalah mengenai bagaimana pengaruh
pencampuran Matos yang dianggap sebagai bahan additive kimia untuk stabilisasi tanah dengan variasi kadar campuran semen yang berbeda-beda , sehingga diharapkan akan dapat disimpulkan bahwa Matos ini dapat digunakan sebagai
bahan alternatif untuk stabilisasi tanah.
C. Batasan Masalah
Masalah pada penelitian ini dibatasi pada nilai daya dukung tanah lempung lunak asli sebelum dan sesudah dicampur menggunakan Matos sebagai stabilizing agent
dengan penambahan kadar Portland Cement yang berbeda guna pekerjaan
subgrade pada konstruksi jalan dengan melaksanakan pengujian-pengujian yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas
Lampung. Adapun ruang lingkup dan batasan masalah pada penelitian ini adalah : 1. Sampel tanah yang digunakan merupakan sampel tanah terganggu (disturbed)
pada jenis tanah organik di daerah Rawa Seragi Lampung Timur – Provinsi Lampung.
2. Portland Cement yang digunakan adalah semen Holcim dalam kemasan 50
kg/zak.
3. Bahan additive yang digunakan untuk stabilisasi tanah adalah Matos yang
4. Pengujian-pengujian yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Universitas Lampung antara lain, sebagai berikut : a. Pengujian pada tanah asli meliputi :
1. Uji Analisis Saringan 2. Uji Berat Jenis
3. Uji Kadar Air
4. Uji Batas-Batas Atterberg
5. Uji Pemadatan tanah (Standard Proctor)
6. Uji CBR Laboratorium Unsoaked
b. Pengujian pada tanah + semen yang distabilisasi dengan Matos dengan kadar air optimum melalui :
1. Uji Berat Jenis
2. Uji CBR (California Bearing Ratio) Unsoaked
3. Uji Batas-Batas Atterberg
D. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui sifat-sifat fisik sampel tanah pada lokasi penelitian.
2. Mengetahui peningkatan nilai daya dukung tanah organik yang telah ditambahkan Portland Cement dan distabilisasi menggunakan Matos terhadap tanah asli dengan menggunakan tes CBR.
3. Mengetahui pengaruh variasi kadar campuran Portland Cement dan distabilisasi menggunakan Matos pada stabilisasi tanah organik.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah
Tanah adalah 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, 1988). Selain itu dalam arti lain tanah merupakan akumulasi partikel mineral atau ikatan antar partikelnya, yang
terbentuk karena pelapukan dari batuan (Craig,1991).
Tanah juga merupakan kumpulan-kumpulan dari bagian-bagian yang padat dan tidak terikat antara satu dengan yang lain (diantaranya mungkin material
organik) rongga-rongga diantara material tersebut berisi udara dan air (Verhoef,1994). Sedangkan Tanah (soil) menurut teknik sipil dapat didefinisikan sebagai sisa atau produk yang dibawa dari pelapukan batuan
dalam proses geologi yang dapat digali tanpa peledakan dan dapat ditembus dengan peralatan pengambilan contoh (sampling) pada saat pemboran.
(Hendarsin, 2000)
dari batuan. Diantara partikel-partikel tanah terdapat tanah ruang kosong yang
disebut pori-pori yang berisi air dan udara. Ikatan yang lemah antara partikel-partikel tanah disebabkan oleh pengaruh karbonat atau oksida yang
tersenyawa diantara partikel-partikel tersebut, atau dapat juga disebabkan oleh adanya material organik bila hasil dari pelapukan tersebut di atas tetap
berada pada tempat semula maka bagian ini disebut tanah sisa (residu soil). Hasil pelapukan terangkut ke tempat lain dan mengendap di beberapa tempat yang berlainan disebut tanah bawaan (transportation soil). Media
pengangkutan tanah berupa gravitasi, angin, air dan gletsyer. Pada saat akan berpindah tempat, ukuran dan bentuk partikel-partikel dapat berubah dan
terbagi dalam beberapa rentang ukuran.
Tanah menurut Bowles (1989) adalah campuran partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berikut :
1. Berangkal (boulders), merupakan potongan batu yang besar, biasanya lebih besar dari 250 mm sampai 300 mm. Untuk kisaran antara 150 mm sampai 250 mm, fragmen batuan ini disebut kerakal (cobbles).
2. Kerikil (gravel), partikel batuan yang berukuran 5 mm sampai 150 mm. 3. Pasir (sand), partikel batuan yang berukuran 0,074 mm sampai 5 mm,
berkisar dari kasar (3-5 mm) sampai halus (kurang dari 1 mm).
4. Lanau (silt), partikel batuan berukuran dari 0,002 mm sampai 0,074 mm. Lanau dan lempung dalam jumlah besar ditemukan dalam deposit yang
5. Lempung (clay), partikel mineral berukuran lebih kecil dari 0,002 mm.
Partikel-partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi pada tanah yang kohesif.
6. Koloid (colloids), partikel mineral yang “diam” yang berukuran lebih
kecil dari 0,001 mm.
Istilah tanah dalam bidang mekanika tanah dapat digunakan mencakup semua bahan seperti lempung, pasir, kerikil dan batu-batu besar. Metode yang dipakai dalam teknik sipil untuk membedakan dan menyatakan berbagai
tanah, sebenarnya sangat berbeda dibandingkan dengan metode yang dipakai dalam bidang geologi atau ilmu tanah. Sistem klasifikasi yang digunakan
dalam mekanika tanah dimaksudkan untuk memberikan keterangan mengenai sifat-sifat teknis dari bahan-bahan itu dengan cara yang sama, seperti halnya pernyatan-pernyataan secara geologis dimaksudkan untuk memberi
keterangan mengenai asal geologis dari tanah.
B. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbeda-beda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam
kelompok-kelompok 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 dimaksudkan untuk memberikan informasi tentang karakteristik dan sifat-sifat fisik tanah serta mengelompokkannya sesuai
dalam urutan berdasarkan suatu kondisi fisik tertentu. Tujuan klasifikasi
tanah adalah untuk menentukan kesesuaian terhadap pemakaian tertentu, serta untuk menginformasikan tentang keadaan tanah dari suatu daerah kepada
daerah lainnya dalam bentuk berupa data dasar. Klasifikasi tanah juga berguna untuk studi yang lebih terinci mengenai keadaan tanah tersebut serta
kebutuhan akan pengujian untuk menentukan sifat teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekuatan tanah, berat isi, dan sebagainya (Bowles, 1989).
Jenis dan sifat tanah yang sangat bervariasi ditentukan oleh perbandingan banyak fraksi-fraksi (kerikil, pasir, lanau dan lempung), sifat plastisitas butir
halus. Klasifikasi bermaksud membagi tanah menjadi beberapa golongan tanah dengan kondisi dan sifat yang serupa diberi simbol nama yang sama. Ada dua cara klasifikasi yang umum yang digunakan:
1. Sistem Klasifikasi AASTHO
Sistem Klasifikasi AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Official) dikembangkan pada tahun 1929 dan
mengalami beberapa kali revisi hingga tahun 1945 dan dipergunakan hingga sekarang, yang diajukan oleh Commite on Classification of
Material for Subgrade and Granular Type Road of the Highway
Research Board (ASTM Standar No. D-3282, AASHTO model M145). Sistem klasifikasi ini bertujuan untuk menentukan kualitas tanah guna
Sistem ini didasarkan pada kriteria sebagai berikut :
a. Ukuran butir
Kerikil : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter
75 mm dan tertahan pada saringan diameter 2 mm (No.10).
Pasir : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter 2 mm dan tertahan pada saringan diameter 0,0075 mm (No.200).
Lanau & lempung : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter 0,0075 mm (No.200).
b. Plastisitas
Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastisitas (IP) sebesar 10 atau kurang. Dan nama
berlempung dipakai bila bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastisitas sebesar 11 atau lebih.
c. Apabila ditemukan batuan (ukuran lebih besar dari 75 mm) dalam
contoh tanah yang akan diuji maka batuan-batuan tersebut harus dikeluarkan terlebih dahulu, tetapi persentasi dari batuan yang
dikeluarkan tersebut harus dicatat.
Sistem klasifikasi AASTHO membagi tanah ke dalam 7 kelompok utama yaitu A-1 sampai dengan A-7. Tanah berbutir yang 35 % atau kurang dari
jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan No.200 diklasifikasikan ke dalam kelompok A-1, A-2, dan A-3. Tanah berbutir yang lebih dari 35 %
kelompok A-4, A-5 A-6, dan A-7. Butiran dalam kelompok A-4 sampai
dengan A-7 tersebut sebagian besar adalah lanau dan lempung.
Untuk mengklasifikasikan tanah, maka data yang didapat dari percobaan
laboratorium dicocokkan dengan angka-angka yang diberikan dalam Tabel 1. Kelompok tanah dari sebelah kiri adalah kelompok tanah baik
dalam menahan beban roda, juga baik untuk lapisan dasar tanah jalan. Sedangkan semakin ke kanan kualitasnya semakin berkurang.
Tabel 1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASHTO
Klasifikasi umum Tanah berbutir
(35% atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200
Klasifikasi kelompok A-1 A-3 A-2
Kerikil dan pasir yang berlanau atau berlempung
Penilaian sebagai bahan
tanah dasar Baik sekali sampai baik
Klasifikasi umum Tanah berbutir
(Lebih dari 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200
Klasifikasi kelompok A-4 A-5 A-6 A-7 Indeks Plastisitas (PI)
Maks 40
paling dominan Tanah berlanau Tanah Berlempung
Penilaian sebagai bahan
Gambar 1 menunjukkan rentang dari batas cair (LL) dan indeks
plastisitas (PI) untuk tanah data kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7.
Gambar 1. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah. (Hary Christady, 1992).
2. Sistem Klasifikasi Tanah Unified
Sistem klasifikasi tanah unified atau Unified Soil Classification System
(USCS) 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) memakai USCS sebagai
metode standar untuk mengklasifikasikan tanah. Dalam bentuk sekarang, sistem ini banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan geoteknik. Sistem klasifikasi USCS mengklasifikasikan tanah ke dalam dua kategori utama
yaitu :
a. Tanah berbutir kasar (coarse-grained soil), yaitu tanah kerikil dan
No.200. Simbol untuk kelompok ini adalah G untuk tanah berkerikil
dan S untuk tanah berpasir. Selain itu juga dinyatakan gradasi tanah dengan simbol W untuk tanah bergradasi baik dan P untuk tanah
bergradasi buruk.
b. Tanah berbutir halus (fine-grained soil), yaitu tanah yang lebih dari
50% berat contoh tanahnya lolos dari saringan No.200. Simbol kelompok ini adalah C untuk lempung anorganik dan O untuk lanau organik. Simbol Pt digunakan untuk gambut (peat), dan tanah dengan
kandungan organik tinggi. Plastisitas dinyatakan dengan L untuk plastisitas rendah dan H untuk plastisitas tinggi.
Tabel 2. 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
Tabel 3. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Sistem Unified
Divisi Utama Simbol Nama Umum Kriteria Klasifikasi
Ta
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk GW
GM Kerikil berlanau, campuran kerikil-pasir-lanau GC Kerikil berlempung, campuran
kerikil-pasir-lempung
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk SW
SM Pasir berlanau, campuran pasir-lanau SC Pasir berlempung, campuran
pasir-lempung 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.
berlanau, lempung “kurus” (lean clays)
Lanau anorganik atau pasir halus diatomae, atau lanau diatomae, 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.
C. Tanah Organik
1. Proses Terjadinya Tanah Organik
Tanah organik terbentuk karena pengaruh iklim dan curah hujan tinggi yang sebenarnya cukup merata sepanjang tahun dengan topografi tidak
rata, sehingga memungkinkan terbentuknya depresi-depresi. Sebagai akibat tipe iklim serupa itu, tidak terjadi perbedaan menyolok pada musim hujan dan kemarau. Vegetasi hutan berdaun lebar dapat tumbuh dengan
baik sehingga menghalangi insolasi dan kelembaban yang tinggi dapat dipertahankan di lingkungan tersebut. Pada daerah cekungan dengan
genangan air terjadi akumulasi bahan organik. Hal ini disebabkan suasana anaerob menghambat oksidasi bahan organik oleh jasad renik, sehingga proses humifikasi akan terjadi lebih nyata dari proses mineralisasi.
Penguraian bahan organik hanya dilakukan oleh bakteri anaerob, cendawan dan ganggang. Kecepatan dekomposisi ini dipengaruhi oleh jenis dan jumlah bakteri anaerob, sifat vegetasi, iklim, topografi dan sifat
kimia airnya.
2. Sifat Tanah Organik
Sifat dan ciri tanah organik dapat ditentukan dengan berdasarkan sifat fisik dan kimianya. Adapun sifat dan ciri tersebut antara lain:
a. Warna
Umumnya tanah organik berwarna coklat tua dan kehitaman ,
kemerah-merahan, tetapi setelah mengalami dekomposisi muncul
senyawa-senyawa humik berwarna gelap. Pada umumnya, perubahan yang dialami bahan organik kelihatannya sama yang dialami oleh sisa
organik tanah mineral, walaupun pada tanah organik aerasi terbatas. b. Berat isi
Dalam keadaan kering tanah organik sangat kering, berat isi tanah organik bila dibandingkan dengan tanah mineral adalah rendah, yaitu 0,2 - 0,3 merupakan nilai umum bagi tanah organik yang telah
mengalami dekomposisi lanjut. Suatu lapisan tanah mineral yang telah diolah berat isinya berkisar 1,25 - 1,45.
c. Kapasitas menahan air
Tanah Organik mempunyai kapasitas menahan air yang tinggi. Mineral kering dapat menahan air 1/5 – 2,5 dari bobotnya, sedangkan tanah
organik dapat 2 – 4 kali dari bobot keringnya. Gambut lumut yang belum terkomposisi sedikit leih banyak dalam menahan air, sekitar 12 atau 15 bahkan 20 kali dari bobotnya sendiri.
d. Struktur
Ciri tanah organik yang lain adalah strukturnya yang mudah
dihancurkan apabila dalam keadaan kering. Bahan organik yang telah terdekomposisi sebagian bersifat koloidal dan mempunyai kohesi dan plastisitasnya rendah. Suatu tanah berbahan organik yang baik adalah
poroeus atau mudah dilewati air, terbuka dan mudah diolah. Ciri-ciri ini sangat diinginkan oleh pertanian tetapi tidak baik untuk bahan
Sebagai akibat dari kemampuan yang besar untuk menahan air, maka
apabila terjadi perbaikan drainase dimana dengan adanya pengurangan kadar air akan terjadi pemadatan struktur tanah organik, hal ini akan
menurunkan muka tanah dan kalau ada tumbuhan akarnya akan muncul di atas permukaan tanah.
e. Reaksi masam
Pada tanah organik, dekomposisi bahan organik akan menghasilkan asam-asam organik yang terakumulasi pada tubuh tanah, sehingga
akan meningkatkan keasaman tanah organik. Dengan demikian tanah organik akan cenderung lebih masam dari tanah mineral pada
kejenuhan basah yang sama. f. Sifat koloidal
Sifat ini mempunyai kapasitas tukar kationnya lebih besar, serta sifat
ini lebih jelas diperlihatkan oleh tanah organik daripada tanah mineral. Luas permukaan dua hingga empat kali daripada tanah mineral.
g. Sifat penyangga
Pada tanah organik lebih banyak diperlukan belerang atau kapur yang digunakan untuk perubahan pH pada tingkat nilai yang sama dengan
tanah mineral. Hal ini disebabkan karena sifat penyangga tanah ditentukan oleh besar kapasitas tukar kation, dengan demikian tanah organik umumnya memperlihatkan gaya resistensi yang nyata terhadap
3. Identifikasi Organik
Terdapat dua sistem penggolongan utama yang dilakukan, yakni sistem penanggulangan AASHTO (metode AASHTO M 145 atau penandaan ASTM D-3282) dan sistem penggolongan tanah bersatu (penandaan
ASTM D-2487). Dalam metode AASHTO, tidak tercantum untuk gambut dan tanah yang organik, sehingga ASTM D-2487 harus digunakan sebagai
langkah pertama pada pengidentifikasian gambut.
Tabel 4. Penggolongan tanah berdasrkan kandungan organik
KANDUNGAN ORGANIK KELOMPOK TANAH
≥ 75 % GAMBUT
25 % - 75 % TANAH ORGANIK
≤ 25 %
TANAH DENGAN KANDUNGAN
ORGANIK RENDAH
Pada penelitian ini tanah yang digunakan adalah tanah dari Rawa Seragi Lampung Timur dengan kandungan kimia seperti terlihat pada tabel 4.
Tabel 5. Kandungan unsur kimia tanah organik
Unsur Kimia Persentase ( % ) Organik Tanah 60,303
Unsur magnesium (Mg) 17,815 Unsur Kalium (K) 10,561 Unsur Ferrum (Fe) 5,676 Unsur Kalsium (Ca) 1,896 Lain – lain 3,749
D. Matos
Matos adalah bahan aditif yang berfungsi untuk pembekuan dan stabilisasi
tanah dengan fisik – proses kimia. Matos dalam bentuk material serbuk halus terdiri dari komposisi mineral anorganik yang tidak berbau, memiliki pH
8.37, berat jenis 2,35043 gr/cm3 dan kelarutan dalam air 1:3 (Laporan Hasil Uji Laboratorium Universitas Gajah Mada 2010)
Apabila partikel tanah kita lihat secara mikroskopis, maka pada permukaan tanah tersebut terdapat lapisan air yang tipis, kira-kira ketebalannya 0,5 m. Lapisan ini memiliki kekuatan yang luar biasa, kira-kira 2.000 kg untuk setiap
1 cm2, untuk memindahkan lapisan air ini, dibutuhkan energi yang besar. Sifat air yang melekat ini agak berbeda dengan air biasa yang kita ketahui. 1
cc = 1 gram pada suhu 40C untuk air normal, tetapi air ini adalah 1 cc = 1, 4 gram.
Air ini dapat bergerak dengan arah horizontal tetapi tidak dapat bergerak
secara vertikal. Air inilah yang menghambat semen menjadi keras. Terbentuknya humus adalah dengan melarutnya tanaman-tanaman yang
sudah mati kedalam air yang menempel pada permukaan tanah dan humus (humic acid/ RCOOH) ini menghambat terjadinya kontak antara kation kalsium (Ca++) pada semen dan anion (-) dari partikel-partikel tanah.
Pada saat penggunaan Matos, kita harus melarutkannya ke dalam air pada tingkat kelarutan (molaritas) 10%. Beragamnya komponen Matos
itu sendiri. Kemudian, kation kalsium (Ca++) pada semen dapat menempel
langsung dipermukaan tanah.
Gambar 2. Matos
Matos melarutkan asam humus (humic acid) yang terdapat di dalam tanah serta menghilangkan efek penghambatan ikatan ion, sehingga partikel tanah
menjadi lebih mudah bermuatan ion negative (anion), sehingga kation Ca++ dapat mengikat langsung dengan mudah pada partikel tanah dan membantu
menyuplai lebih banyak ion pengganti dan membentuk senyawa asam alumunium silica sehingga membentuk struktur sarang lebah 3 dimensi. Kalau pencampuran semen yang mengandung sulfur (SO3) dengan tanah
tidak melibatkan Matos, maka ketika bercampur dengan air tanah atau terkena air hujan, akan menghasilkan sulfuric acid yang menyebabkan terjadinya
keretakan, dimana reaksi kimianya sebagai berikut :
Hal ini akan berbeda jika dilibatkan Matos, dimana pada saat terjadi
pengikatan semen pada partikel tanah dan mengering karena reaksi dehidrasi, akan terbentuk kristal-kristal yang muncul diantara campuran semen yang
mengikat partikel tanah, Kristal-kristal tersebut menyerupai jarum-jarum yang secara instensif akan bertambah banyak dan membesar yang nantinya
mebentuk rongga-rongga micron yang bias menyerap air (porositas) , sehingga tidak akan terjadi keretakan.
Matos bekerja untuk meningkatkan kualitas konstruksi jalan dan pada saat
yang sama juga mengurangi kebutuhan biaya. Matos bereaksi dengan tanah dan semen reaksi hidrasi dicampur menghasilkan partikel mengikat
kompleks, tanah menjadi kerangka yang kuat dan membuat layer stabil kuat. Penggunaan Matos mampu mengurangi dampak bahaya terhadap lingkungan akibat debu, dan juga membuat permukaan tahan air dalam segala cuaca.
Prosedur aplikasi Matos di lapangan sangat sederhana, tanah pertama yang dicampur dengan Matos dikeruk dan mixer sampai mencapai campuran homogen. Proses ini juga dapat menghancurkan biji-bijian besar menjadi
lebih kecil, dan membuat tanah terlalu lembab menjadi lebih kering. Matos
kemudian ditambahkan ke dalam tanah dan aduk lagi untuk memastikan
campuran telah dicampur secara menyeluruh.
Air ditambahkan ke dalam campuran sesuai dengan jumlah mencapai Konten Moisture optimum (OMC) dan membuat proses operasi kimia. Pemadatan
adalah salah satu aspek penting yang harus dilakukan secara menyeluruh dan dengan peralatan yang tepat untuk menjamin pemadatan maksimal tercapai.
menggunakan mixer putar untuk penstabil tanah khusus, seperti RM-500 atau
RM-300 dari Caterpillar, Writgen dll
Proses Pengikatan Matos:
- Clay dibentuk menjadi Kristal untuk mencegah perubahan volume (kembang susut) akibat air
- Mikropori diblok oleh formasi gel silica
- Partikel yang lebih besar membentuk ikatan oleh material cementious sepanjang komposisi mineral
Gambar 3. Proses Pengikatan Matos
Contoh dari penggunaan Matos pada sampel tanah di Desa Jering, Godean,
Tabel 6. Hasil pengujian tanah dengan menggunakan Matos, sampel tanah daerah Godean
Sumber : Laboratorium Mekanika Tanah Program Diploma Teknik Sipil UGM,
Gambar 4. Grafik hubungan kenaikan nilai CBR dengan menggunakan Matos, berdasarkan variasi campuran semen dan masa perawatan benda uji
dari sampel tanah daerah Godean (Laboratorium Mekanika Tanah Program Diploma Teknik Sipil UGM 2010)
1. Aplikasi, Fungsi dan Keunggulan a. Aplikasi
1. Untuk Meningkatkan Kualitas Lapisan Tanah
- Pembuatan jalan tanah, landasan pacu pesawat terbang dan lahan parkir.
- Pembentukan bantalan rel kereta.
- Pembuatan areal lahan yang luas di kawasan perumahan (tempat bermain dan taman).
- Pembuatan lantai gudang dan pabrik.
- Pembentukan tanah padat untuk areal fasilitas olah raga, seperti
lapangan tenis, sepeda balap dan jalan setapak di lapangan. - Konstruksi sub base jalan untuk lapisan dibawah aspal hotmix.
- Konstruksi sub base jalan pada areal jalan yang tergenang air atau di rawa.
2. Untuk Pekerjaan Pondasi Tanah
- Menstabilkan areal pondasi tanah yang labil.
- Untuk menstabilkan tanah dibawah lantai kerja pada pekerjaan struktur bangunan.
- Pondasi tanah untuk pekerjaan pembangunan tower, tiang listrik, tiang telepon, rambu jalan dan patok.
- Memperbaiki retakan tanah akibat gempa.
3. Untuk Pembuatan Lapisan Tanah Yang Tidak Kedap Air (Resapan) - Perbaikan lapisan dasar sungai, danau dan rawa.
- Pemadatan jalan yang rusak akibat erosi oleh air dan banjir.
- Menstabilkan lereng sekaligus menyeimbangkan pertumbuhan tanaman merambat dan rumput diatasnya (cover crop).
- Perbaikan lapisan permukaan tanah yang berdebu.
4. Untuk Pembuatan Lapisan Tanah Yang Kedap Air - Pembuatan bak penampung air/ reservoir.
- Pembentukan lapisan tanah kedap air pada tempat penampungan sampah.
- Pembuatan tempat penampungan limbah cair (IPAL).
b. Fungsi
Fungsi utama dari Matos (Soil Stabilizer) sendiri ialah
- Meningkatkan parameter daya dukung tanah
- Memperkecil permeabilitas tanah
- Menjaga kadar air tanah agar tetap stabil
- Memaksimalkan fungsi bahan stabilitas tanah lain seperti semen dan
kapur
- Melarutkan humus pada permukaan partikel tanah yang menghalangi
ikatan tanah semen sehingga ikatan lebih kuat
- Mencegah keretakan akibat panas reaksi hidrasi semen
c. Keunggulan
1. Memiliki kekuatan menahan beban sesuai yang dibutuhkan. 2. Memiliki tingkat porositas/ daya resap untuk air yang baik.
3. Anti retak.
4. Hemat waktu, sangat mudah dalam pengerjaannya, sekalipun
dengan cara manual.
5. Hemat biaya konstruksi dan perawatan, relatip lebih murah dibandingkan dengan cara konvensional.
Gambar 5. Perbandingan lapis perkerasan jalan konvensional dan jalan dengan konstruksi Matos
- Jalan dengan Matos
a. Tebal lapisan pengganti LPA dan LPB cukup 20cm, karena CBR dapat didesain lebih besar dari 100% (berdasarkan beban dan
volume lalu lintas setara)
b. Ikatan antara partikel bersifat mikro
c. lapisan jalan bersifat kedap air, sehingga air hujan yang jatuh tidak masuk ke tanah di bawah badan jalan. Jika tanah dasar jalan adalah tanah ekspansif dengan kembang susut yang besar,
maka jalan tidak menjadi bergelombang
d. Lebih ekonomis untuk daerah yang tidak memiliki sumber batu
cocok
7. Pada pembuatan jalan, jalan menjadi kesat/tidak licin, lembek dan
becek saat musim hujan dan tidak berdebu saat musim kemarau. 8. Semakin kena air konstruksi semakin kokoh.
9. Ramah lingkungan, mengikat Ca++, menetralisir zat racun.
10.Pada pembuatan jalan, jalan dapat dilalui pada hati ke-4 (curring time 4-21 hari), tergantung tanah dan cuaca.
11.Mampu memanfaatkan kadar air di udara secara optimum.
E. 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 mendapatkan kondisi tanah yang memenuhi spesifikasi yang disyaratkan, serta untuk mengikat dan menyatukan agregat
material yang ada sehingga membentuk struktur jalan atau pondasi jalan yang padat. Menurut Ingels dan Metcalf (1972), sifat-sifat tanah yang diperbaiki dengan stabilisasi dapat meliputi : kestabilan volume, kekuatan/daya dukung,
permeabilitas, dan kekekalan atau keawetan.
Menurut Bowless (1989), dalam bukunya Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis
(Mekanika Tanah) stabilisasi tanah dalam realisasinya tediri dari salah satu atau gabungan pekerjaan-pekerjaan berikut:
1. Mekanis, yaitu pemadatan dengan berbagai jenis pemadatan mekanis,
2. Bahan pencampur (additive), seperti; kerikil untuk kohesif (lempung),
lempung untuk tanah berbutir kasar, pencampur kimiawi (semen portland, gamping/kapur, abu batu bara, semen aspal, dan lain-lain).
Metode ini sangat bergantung pada lama waktu pemeraman, hal ini disebabkan karena proses perbaikan sifat-sifat tanah terjadi proses kimia
yang memerlukan waktu untuk zat kimia yang ada didalam additive
tersebut untuk bereaksi.
F. California Bearing Ratio (CBR)
Metode perencanaan perkerasan jalan yang umum digunakan yaitu dengan
cara-cara empiris, yang biasa dikenal adalah cara CBR (California Bearing Ratio). Metode ini dikembangkan oleh California State Highway
Departement sebagai cara untuk menilai kekuatan tanah dasar jalan (subgrade). Istilah CBR menunjukkan suatu perbandingan (ratio) antara beban yang diperlukan untuk menekan piston logam (luas penampang 3
sqinch) ke dalam tanah untuk mencapai penurunan (penetrasi) tertentu dengan beban yang diperlukan pada penekanan piston terhadap material batu pecah di
California pada penetrasi yang sama (Canonica, 1991).
Menurut AASHTO T-193-74 dan ASTM D-1883-73, California Bearing Ratio adalah perbandingan antara beban penetrasi suatu beban terhadap beban
standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama.
Nilai CBR akan digunakan untuk menentukan tebal lapisan perkerasan. Harga
perkerasan dari nilai CBR digunakan grafik-grafik yang dikembangkan untuk
berbagai muatan roda kendaraan dengan intensitas lalu lintas.
Menurut Soedarmo dan Purnomo (1997), berdasarkan cara mendapatkan
contoh tanah, CBR dapat dibagi atas :
1. CBR lapangan (CBR inplace atau field CBR).
CBR lapangan memiliki kegunaan sebagai berikut:
a. Untuk mendapatkan nilai CBR asli di lapangan sesuai dengan kondisi tanah pada saat itu. Umumnya digunakan untuk perencanaan tebal
lapis perkerasan yang lapisan tanah dasarnya sudah tidak akan dipadatkan lagi.
b. Untuk mengontrol kepadatan yang diperoleh sehingga sesuai dengan yang diinginkan. Pemeriksaan ini tidak umum digunakan.
Metode pemeriksaan CBR lapangan dilakukan dengan meletakkan piston
pada kedalaman dimana nilai CBR akan ditentukan lalu dipenetrasi dengan menggunakan beban yang dilimpahkan melalui gardan truk.
2. CBR lapangan rendaman (undisturbed soaked CBR).
CBR lapangan rendaman ini berguna untuk mendapatkan nilai CBR asli di lapangan pada keadaan jenuh air, dan tanah yang mengalami
pengembangan (swelling) yang maksimum. Pemeriksaan ini dilaksanakan pada musim kemarau dan kondisi tanah dasar tidak dalam keadaan jenuh air. Dan digunakan pada badan jalan yang sering terendam
Pemeriksaan ini dilakukan dengan mengambil contoh tanah dalam
tabung (mold) yang ditekan masuk ke dalam tanah mencapai kedalaman tanah yang diinginkan. Mold yang berisi contoh tanah yang dikeluarkan
dan direndam dalam air selama 4 hari sambil diukur pengembangannya (swelling). Setelah pengembangan tidak terjadi lagi maka dilaksanakan
pemeriksaan CBR.
3. CBR laboratorium (laboratory CBR).
CBR laboratorium dapat disebut juga CBR rencana titik. Tanah dasar
yang diperiksa merupakan jalan baru yang berasal dari tanah asli, tanah timbunan atau tanah galian yang dipadatkan sampai mencapai 95%
kepadatan maksimum. Dengan demikian daya dukung tanah dasar merupakan kemampuan lapisan tanah yang memikul beban setelah tanah itu dipadatkan. Oleh karena itu, nilai CBR laboratorium adalah nilai CBR
yang diperoleh dari contoh tanah yang dibuat dan mewakili keadaan tanah tersebut setelah dipadatkan.
Pemeriksaan CBR laboratorium dilaksanakan dengan dua macam metode
yaitu CBR laboratorium rendaman (soaked design CBR) dan CBR laboratorium tanpa rendaman (unsoaked design CBR) (Sukirman, 1992).
Hal yang membedakan pada dua macam metode tersebut adalah contoh tanah atau benda uji sebelum dilakukan pemeriksaan CBR.
Untuk uji CBR metode rendaman adalah untuk mengasumsikan
berkurang airnya, sehingga akan mengakibatkan pengembangan
(swelling) dan penurunan kuat dukung tanah.
Untuk metode CBR rendaman, contoh tanah di dalam cetakan direndam
dalam air sehingga air dapat meresap dari atas maupun dari bawah dan permukaan air selama perendaman harus tetap kemudian benda uji yang
direndam telah siap untuk diperiksa. Dan untuk metode CBR tanpa rendaman, contoh tanah dapat langsung diperiksa tanpa dilakukan perendaman (ASTM D-1883-87).
Pengujian kekuatan CBR dilakukan dengan alat yang mempunyai piston dengan luas 3 sqinch dengan kecepatan gerak vertikal ke bawah 0,05
inch/menit, proving ring digunakan untuk mengukur beban yang dibutuhkan pada penetrasi tertentu yang diukur dengan arloji pengukur (dial). Penentuan nilai CBR yang biasa digunakan untuk menghitung kekuatan pondasi jalan adalah penetrasi 0,1” dan penetrasi 0,2” dengan rumus sebagai berikut:
Nilai CBR pada penetrsai 0,1” =
Nilai CBR pada penetrsai 0,2” =
Dimana :
A = pembacaan dial pada saat penetrasi 0,1”
B = pembacaan dial pada saat penetrasi 0,2”
Nilai CBR yang didapat adalah nilai yang terkecil diantara hasil perhitungan
Berikut ini adalah tabel beban yang digunakan untuk melakukan penetrasi
bahan standar.
Tabel 7. Beban penetrasi bahan standar
Penetrasi (inch) Beban Standar (lbs) Beban Standar (lbs/inch) 0,1
Batas-batas konsistensi atau disebut juga batas-batas Atterberg (yang diambil
dari nama peneliti pertamanya yaitu Atterberg pada tahun 1911) adalah batas kadar air yang mengakibatkan perubahan kondisi dan bentuk tanah.
Kadar air yang terkandung dalam tanah berbeda-beda pada setiap kondisi. Kadar air tersebut bergantung pada interaksi antara partikel mineral lempung, bila kandungan air berkurang maka ketebalan lapisan kation akan berkurang
pula yang mengakibatkan bertambahnya gaya-gaya tarik antara partikel-partikel. Sedangkan jika kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah dan air
akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena itu, berdasarkan kadar air yang dikandung tanah, tanah dapat dibedakan ke dalam empat (4) keadaan dasar, yaitu : padat (solid), semi padat (semi solid), plastis (plastic),
Gambar 5. Batas Konsistensi Tanah Gambar 6. Batas – batas Atterberg.
Adapun yang termasuk ke dalam batas-batas Atterberg antara lain:
1. Batas cair (Liquid Limit).
Batas cair (LL) adalah kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan plastis, yaitu batas atas dari daerah plastis.
2. Batas plastis (Plastic Limit).
Batas plastis (PL) adalah kadar air pada kedudukan antara daerah plastis
dan semi plastis, yaitu persentase kadar air dimana tanah dengan diameter silinder 3 mm mulai retak-ratak ketika digulung.
3. Batas susut (Shrinkage Limit).
Batas susut (SL) adalah kadar air yang didefinisikan pada derajat kejenuhan 100%, dimana untuk nilai-nilai dibawahnya tidak akan
4. Indeks plastisitas (Plasticity Index).
Indeks plastisitas (PI) adalah selisih antara batas cair dan batas plastis. Indeks plastisitas merupakan interval kadar air tanah yang masih bersifat
plastis.
5. Berat spesifik (Specific Gravity).
Berat jenis tanah (Gs) adalah perbandingan antara berat volume butiran padat (γs) dengan berat volume air (γw) pada temperature tº C.
H. Pemadatan Tanah
Pemadatan tanah adalah suatu proses memadatnya partikel tanah sehingga
terjadi pengurangan volume udara dan volume air dengan memakai cara mekanis. Kepadatan tanah tergantung pada nilai kadar air, jika kadar air tanah
sedikit maka tanah akan keras begitu pula sebaliknya, bila kadar air banyak maka tanah akan menjadi lunak atau cair. Pemadatan yang dilakukan pada saat kadar air lebih tinggi daripada kadar air optimumnya akan memberikan
pengaruh terhadap sifat tanah.
Manfaat dari pemadatan tanah adalah memperbaiki beberapa sifat teknik
tanah, antara lain:
1. Memperbaiki kuat geser tanah yaitu menaikkan nilai θ dan C
(memperkuat tanah).
2. Mengurangi kompresibilitas yaitu mengurangi penurunan oleh beban. 3. Mengurangi permeabilitas yaitu mengurangi nilai k.
Pemadatan tanah dapat dilakukan di lapangan maupun di laboratorium. Di
lapangan biasanya tanah akan digilas dengan mesin penggilas yang didalamnya terdapat alat penggetar, getaran tersebut akan menggetarkan
tanah sehingga terjadi pemadatan. Sedangkan di laboratorium menggunakan pengujian standar yang disebut dengan uji proctor, dengan cara suatu palu
dijatuhkan dari ketinggian tertentu beberapa lapisan tanah di dalam sebuah
mold. Dengan dilakukannya pengujian pemadatan tanah ini, maka akan terdapat hubungan antara kadar air dengan berat volume. Berdasarkan tenaga
pemadatan yang diberikan, pengujian proctor dibedakan menjadi 2 macam:
1. Proktor Standar.
2. Proktor Modifikasi.
Rincian mengenai persamaan ataupun perbedaan dari kedua proctor tersebut, diperlihatkan dalam Tabel 7.
Tabel 8. Elemen-elemen uji pemadatan di laboratorium (Das, 1988)
Proctor Standar (ASTM D-698)
Proctor Modifikasi (ASTM D-1557) Berat palu 24,5 N (5,5 lb) 44,5 N (10 lb) Tinggi jatuh palu 305 mm (12 in) 457 mm (18 in)
Jumlah lapisan 3 5
Jumlah tumbukan/lapisan 25 25
Volume cetakan 1/30 ft3
Tanah saringan (-) No. 4
I. Semen (Portland Cement)
Semen adalah bahan ikat hidrolis (menghisap atau membutuhkan air), yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat kalsium
yang bersifat hidrolis dan gips sebagai bahan tambah.
Unsur yang penting dan memberikan kontribusi yang paling besar terhadap
kekuatan pasta semen adalah C2S dan C3S. Setelah tercampur dengan air
senyawa tersebut akan mengalami oksidasi dan membentuk sebuah massa yang padat. Senyawa tersebut bereaksi secara eksotermik dan berpengaruh
pada panas hidrasi tinggi.
Perbandingan-perbandingan bahan utama semen Portland adalah
- Kapur (CaO) 60% - 65%
- Silika (SiO2) 20% - 25%
- Oxida besi (Fe2O3) dan Alumina (Al2O3) 7% - 12%
Semen portland diklasifikasikan dalam lima tipe yaitu :
1. Tipe I (Ordinary Portland Cement)
Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratn
khusus seperti yang dipersyaratkan pada tipe-tipe lain. Tipe semen ini paling banyak diproduksi dan banyak dipasaran
2. Tipe II (Moderate sulfat resistance)
Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau panas hidrasi sedang. Tipe II ini mempunyai panas hidrasi yang
pengeringan agar tidak terjadi Srinkege (penyusutan) yang besar perlu
ditambahkan sifat moderat “Heat of hydration”. Semen Portland tipe II ini disarankan untuk dipakai pada bangunan seperti bendungan, dermaga dan
landasan berat yang ditandai adanya kolom-kolom dan dimana proses hidrasi rendah juga merupakan pertimbangan utama.
3. Tipe III (High Early Strength)
Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan yang tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi. Semen tipe III ini
dibuat dengan kehalusan yang tinggi blaine biasa mencapai 5000 cm2/gr dengan nilai C3S nya juga tinggi. Beton yang dibuat dengan menggunakan
semen Portland tipe III ini dalam waktu 24 jam dapat mencapai kekuatan yang sama dengan kekuatan yang dicapai semen Portland tipe I pada umur 3 hari, dan dalam umur 7 hari semen Portland tipe III ini kekuatannya
menyamai beton dengan menggunakan semen Portland tipe I pada umur 28 hari
4. Tipe IV (Low Heat Of Hydration)
Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi rendah. Penggunaan semen ini banyak ditujukan untuk struktur Concrette
(beton) yang massive dan dengan volume yang besar, seprti bendungan, dam, lapangan udara. Dimana kenaikan temperatur dari panas yang dihasilkan selama periode pengerasan diusahakan seminimal mungkin sehingga tidak
terjadi pengembangan volume beton yang bisa menimbulkan cracking (retak). Pengembangan kuat tekan (strength) dari semen jenis ini juga sangat lambat
5. Tipe V (Sulfat Resistance Cement)
Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat. Semen jenis ini cocok digunakan untuk pembuatan beton
pada daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat tinggi seperti : air laut, daerah tambang, air payau dsb
Proses interaksi antara tanah dengan semen adalah sebagai berikut: 1. Absorpsi air dan reaksi pertukaran ion
Menurut Mitchell (1993), bahwa partikel semen yang kering tersusun secara heterogen dan berisi kristal-kristal 3CaO.SiO2, 4CaO.SiO4, 3CaO.Al2O3 dan bahan-bahan yang padat berupa
4CaO.Al2O3Fe2O3. Bila semen ditambahkan pada tanah, ion kalsium Ca+++ dilepaskan melalui hidrolisa dan pertukaran ion berlanjut pada permukaan partikel-partikel lempung. Dengan reaksi ini partikel-partikel
lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensinya tanah menjadi lebih baik.
2. Reaksi pembentukan kalsium silikat
Dari reaksi-reaksi kimia yang berlangsung diatas, maka reaksi utama yang berkaitan dengan kekuatan adalah hidrasi dari A-lite (3CaO.SiO2) dan
3. Reaksi Pozzolan
Kalsium hidroksida yang dihasilkan pada waktu hidrasi akan menbentuk
reaksi dengan tanah (reaksi pozzolan) yang bersifat memperkuat ikatan antara partikel, karena berfungsi sebagai binder (pengikat).
J. Tinjauan Penelitian Terdahulu
Beberapa penelitian laboratorium yang menjadi bahan pertimbangan dan
acuan penelitian ini dikarenakan adanya kesamaan metode, waktu pemeraman dan sampel tanah yang digunakan, akan tetapi untuk bahan aditif dan variasi campuran yang berbeda, antara lain :
1. Vincentia Endah (1997) yang menggunakan Super Cement sebagai bahan tambah pada jenis tanah gambut dengan perlakuan pemeraman 7 hari dan
perendaman 4 hari. Dengan hasil penelitian sebagai berikut, pada variasi kadar semen 2% didapatkan nilai CBR unsoaked sebesar 12,26% dan CBR soaked sebesar 11,5%, pada variasi kadar semen 4% didapatkan
nilai CBR unsoaked sebesar 12,26% dan CBR soaked 11,75%, pada variasi kadar semen 6% didapatkan nilai CBR unsoaked sebesar 13,54%
dan CBR soaked sebesar 12,01%, dan pada variasi kadar semen 8% didapatkan nilai CBR unsoaked sebesar 17,12% dan CBR soaked sebesar 16,36%.
2. Stabilisasi tanah menggunakan Matos melalui uji UCS.
Penelitian yang dilakukan oleh Teguh Widodo (Dosen Jurusan Teknik
Berbutir Halus. Pada penelitian ini sampel tanah yang digunakan
merupakan sampel tanah yang diambil dari Dukuh Perengdawe, Desa Balecatur, Kecamatan Gamping, Kabupaten Sleman. Dengan hasil yaitu
peningkatan nilai UCS tanah-semen-Matos terhadap nilai UCS tanah-semen adalah 9,47% (penambahan tanah-semen 4%), 13,58 % (penambahan
III. METODE PENELITIAN
A. Pengambilan Sampel
Pekerjaan lapangan yang dilakukan adalah pengambilan sampel tanah. Sampel tanah yang diambil yaitu tanah terganggu (disturb soil) dan tanah tidak terganggu (undistrub soil). Akan tetapi dalam penelitian ini cukup dengan
pengambilan sampel dengan cara disturb soil (tanah terganggu) yaitu pada jenis tanah organik di daerah Rawa Seragi, Kecamatan Jabung, Kabupaten
Lampung Timur – Provinsi Lampung. Sampel tanah diambil di beberapa titik pada lokasi pengambilan sampel, hal ini dilakukan agar sampel tanah yang diambil merupakan sampel tanah yang mewakili tanah di lokasi pengambilan
sampel.
Sampel tanah yang diambil tidak perlu adanya usaha yang dilakukan untuk melindungi sifat dari tanah tersebut. Sampel tanah tersebut digunakan untuk
B. Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat untuk uji analisis saringan, uji berat jenis, uji kadar air, uji batas-batas konsistensi, uji proctor standard, uji CBR dan peralatan lainnya yang ada di Laboratorium Mekanika
Tanah Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lampung yang telah sesuai dengan standarisasi American Society for Testing Material (ASTM).
C. Benda Uji
1. Sampel tanah yang di uji pada penelitian ini yaitu tanah dengan klasifikasi
organik yang berasal dari daerah Rawa Seragi, Kecamatan Jabung, Kabupaten Lampung Timur – Provinsi Lampung.
2. Air yang berasal dari Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lampung.
3. Portland Cement yang digunakan adalah semen Holcim dalam kemasan
50 kg/zak.
4. Stabilizing agent yaitu Matos.
D. Data Penelitian
Adapun data-data yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Data 1 (Data Sekunder)
Data 1 merupakan data tanah asli yang digunakan pada penelitian ini berupa :
1. Nilai Kadar Air
4. Nilai Batas Atterberg
5. Nilai Uji Pemadatan Tanah (proctorstandart) 6. Nilai CBR Tanah Asli (tanpa tambahan zat additive)
2. Data 2 (Data Primer)
Data 2 merupakan data penelitian yang merupakan hasil pengujian campuran
antara tanah lempung lunak + Portland Cement + Matos dan air pada kadar air optimum. Data 2 yang akan didapat dari penelitian ini berupa :
1. Nilai CBR (tanah+Portland Cement yang telah distabilisasi dengan Matos)
2. Pengujian Batas Atterberg
3. Pengujian Berat Jenis
E. Metode Pencampuran Sampel Tanah dengan Matos
Metode pencampuran untuk masing-masing kadar Portland Cement adalah : 1. Portland Cement dicampur dengan sampel tanah yang telah ditumbuk (butir
aslinya tidak pecah) dan lolos saringan No. 4 (4,75 mm) dengan variasi kadar campuran Portland Cement yaitu 2% , 5% , dan 8% dari berat tanah.
2. Matos dilarutkan dengan air pada kadar air optimum lalu dicampur pada tanah + Portland Cement dengan kadar campuran Matos sebesar 5,2174gram. 2 Tanah + Portland Cement yang sudah tercampur Matos dipadatkan lalu
3 Pelaksanaan Pengujian
Pelaksanaan pengujian dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lampung. Pengujian yang dilakukan dibagi menjadi 2 bagian pengujian yaitu pengujian untuk tanah tanpa tambahan zat additive (data 1)
dan tanah yang telah ditambahkan zat additive atau yang telah distabilisasi (data 2), adapun pengujian untuk tanah yang ditambahkan zat additive tersebut adalah
dengan uji CBR.
1. Uji Kadar Air
Pengujian ini digunakan untuk mengetahui kadar air suatu sampel tanah yaitu perbandingan antara berat air dengan berat tanah kering. Pengujian ini
menggunakan standar ASTM D-2216.
Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-2216, yaitu :
a. Menimbang cawan yang akan digunakan dan memasukkan benda uji kedalam cawan dan menimbangnya.
b. Memasukkan cawan yang berisi sampel ke dalam oven dengan suhu 110oC selama 24 jam.
c. Menimbang cawan berisi tanah yang sudah di oven dan menghitung prosentase kadar air.
Perhitungan :
a) Berat air (Ww) = Wcs – Wds b) Berat tanah kering (Ws) = Wds – Wc
c) Kadar air (ω) = x100% Ws
Ww
Dimana :
Wc = Berat cawan yang akan digunakan Wcs = Berat benda uji + cawan
Wds = Berat cawan yang berisi tanah yang sudah di oven
2. Uji Analisis Saringan
Analisis saringan adalah mengayak atau menggetarkan contoh tanah melalui satu set ayakan di mana lubang-lubang ayakan tersebut makin kecil secara berurutan. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui prosentase ukuran butir
sampel tanah yang dipakai. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-422, AASHTO T88 (Bowles, 1991).
Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-422, yaitu :
a. Mengambil sampel tanah sebanyak 500 gram, memeriksa kadar airnya. b. Meletakkan susunan saringan diatas mesin penggetar dan memasukkan
sampel tanah pada susunan yang paling atas kemudian menutup rapat.
c. Mengencangkan penjepit mesin dan menghidupkan mesin penggetar selama kira-kira 15 menit.
d. Menimbang masing-masing saringan beserta sampel tanah yang tertahan di atasnya.
Perhitungan :
a) Berat masing-masing saringan (Wci)
b) Berat masing-masing saringan beserta sampel tanah yang tertahan di atas
c) Berat tanah yang tertahan (Wai) = Wbi – Wci
d) Jumlah seluruh berat tanah yang tertahan di atas saringan ( Wai Wtot)
e) Persentase berat tanah yang tertahan di atas masing-masing saringan (Pi)
f) Persentase berat tanah yang lolos masing-masing saringan (q) : qi 100% pi%
q
11 qip
i1Dimana :
i = l (saringan yang dipakai dari saringan dengan diameter maksimum sampai saringan No. 200).
3. Uji Batas Atterberg
Pada Uji Batas Atterberg ini dilakukan dua pengujian, yaitu :
a. Batas Cair (Liquid Limit)
Tujuan pengujian ini adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah
pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-4318.
Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-4318, antara lain :
1. Mengayak sampel tanah yang sudah dihancurkan dengan menggunakan saringan No. 40.
2. Mengatur tinggi jatuh mangkuk Casagrande setinggi 10 mm.
3. Mengambil sampel tanah yang lolos saringan No. 40, kemudian diberi air sedikit demi sedikit dan aduk hingga merata, kemudian dimasukkan
kedalam mangkuk casagrande dan meratakan permukaan adonan
sehingga sejajar dengan alas.
4. Membuat alur tepat ditengah-tengah dengan membagi benda uji dalam
mangkuk cassagrande tersebut dengan menggunakan grooving tool.
5. Memutar tuas pemutar sampai kedua sisi tanah bertemu sepanjang 13
mm sambil menghitung jumlah ketukan dengan jumlah ketukan harus berada diantara 10 – 40 kali.
6. Mengambil sebagian benda uji di bagian tengah mangkuk untuk
pemeriksaan kadar air dan melakukan langkah kerja yang sama untuk benda uji dengan keadaan adonan benda uji yang berbeda sehingga
diperoleh 4 macam benda uji dengan jumlah ketukan yang berbeda yaitu 2 buah dibawah 25 ketukan dan 2 buah di atas 25 ketukan.
Perhitungan :
1. Menghitung kadar air masing-masing sampel tanah sesuai jumlah pukulan.
2. Membuat hubungan antara kadar air dan jumlah ketukan pada
grafik semi logritma, yaitu sumbu x sebagai jumlah pukulan dan sumbu y sebagai kadar air.
3. Menarik garis lurus dari keempat titik yang tergambar. 4. Menentukan nilai batas cair pada jumlah pukulan ke 25.
b. Batas Plastis (Plastic limit)
Tujuannya adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada keadaan
adalah nilai dari kadar air rata-rata sampel. Pengujian ini menggunakan
standar ASTM D-4318.
Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-4318 :
1. Mengayak sampel tanah yang telah dihancurkan dengan saringan No. 40. 2. Mengambil sampel tanah kira-kira sebesar ibu jari kemudian
digulung-gulung di atas plat kaca hingga mencapai diameter 3 mm sampai retak-retak atau putus-putus.
3. Memasukkan benda uji ke dalam container kemudian ditimbang
4. Menentukan kadar air benda uji.
Perhitungan :
1. Nilai batas plastis (PL) adalah kadar air rata-rata dari ketiga benda uji.
2. Indeks Plastisitas (PI) adalah harga rata-rata dari ketiga sampel tanah yang diuji, dengan rumus :
PI = LL – PL
4. Uji Berat Jenis
Pengujian ini mencakup penentuan berat jenis (specific gravity) tanah dengan menggunakan botol piknometer. Tanah yang diuji harus lolos saringan No. 40. Bila nilai berat jenis dan uji ini hendak digunakan dalam perhitungan untuk uji
Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-854, antara lain :
a. Menyiapkan benda uji secukupnya dan mengoven pada suhu 60oC sampai dapat digemburkan atau dengan pengeringan matahari.
b. Mendinginkan tanah dengan Desikator lalu menyaring dengan saringan No. 40 dan apabila tanah menggumpal ditumbuk lebih dahulu.
c. Mencuci labu ukur dengan air suling dan mengeringkannya. d. Menimbang labu tersebut dalam keadaan kosong.
e. Mengambil sampel tanah.
f. Memasukkan sampel tanah kedalam labu ukur dan menambahkan air suling sampai menyentuh garis batas labu ukur.
g. Mengeluarkan gelembung-gelembung udara yang terperangkap di dalam butiran tanah dengan menggunakan pompa vakum.
h. Mengeringkan bagian luar labu ukur, menimbang dan mencatat hasilnya
5. Uji Pemadatan Tanah (ProctorStandart)
Tujuannya adalah untuk menentukan kepadatan maksimum tanah dengan cara tumbukan yaitu dengan mengetahui hubungan antara kadar air dengan kepadatan tanah. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-1557.
Adapun langkah kerja pengujian pemadatan tanah, antara lain : a. Penambahan air
1. Mengambil tanah sebanyak 7.5 kg dengan menggunakan karung goni
lalu dijemur.
2. Setelah kering tanah yang masih menggumpal dihancurkan dengan
tangan.
3. Butiran tanah yang telah terpisah diayak dengan saringan No. 4.
4. Butiran tanah yang lolos saringan No. 4 dipindahkan atas 3 bagian,
masing-masing 2.5 kg, masukkan masing-masing bagian kedalam plastik dan ikat rapat-rapat.
5. Mengambil sebagian butiran tanah yang mewakili sampel tanah untuk
menentukan kadar air awal.
6. Mengambil tanah seberat 2.5 kg, menambahkan air sedikit demi sedikit
sambil diaduk dengan tanah sampai merata. Bila tanah yang diaduk telah merata, dikepalkan dengan tangan. Bila tangan dibuka, tanah tidak hancur dan tidak lengket ditangan. Setelah dapat campuran tanah,
mencatat berapa cc air yang ditambahkan untuk setiap 2.5 kg tanah. 7. Penambahan air untuk setiap sampel tanah dalam plastik dapat dihitung
Wwb = wb . W 1+ wb
Dimana :
W = Berat tanah
Wb = Kadar air yang dibutuhkan
Penambahan air : Ww = Wwb – Wwa
8. Sesuai perhitungan, lalu melakukan penambahan air setiap 2.5 kg sampel
diatas pan dan mengaduknya sampai rata dengan tembok pengaduk.
b. Pemadatan tanah
1. Menimbang mold standar beserta alas.
2. Memasang collar pada mold, lalu meletakkannya di atas papan.
3. Mengambil salah satu sampel yang telah ditambahkan air sesuai dengan penambahannya.
4. Dengan standartproctor, tanah dibagi kedalam 3 bagian. Bagian pertama dimasukkan kedalam mold lebih kurang setinggi 2/3 dari tinggi mold
(tanpa collar), ditumbuk 25 kali sampai merata. Masukan tanah bagian
kedua setinggi mold (tanpa collar) ditumbuk 25 kali secara merata. Masukkan tanah bagian ketiga setinggi collar, ditumbuk 25 kali secara
merata.
5. Melepaskan collar dan meratakan permukaan tanah pada mold dengan menggunakan pisau pemotong.
7. Mengeluarkan tanah dari mold dengan extruder, ambil bagian tanah (alas
dan bawah) dengan menggunakan 2 container untuk pemeriksaan kadar air (ω).
8. Mengulangi langkah kerja b.2 sampai b.7 untuk sampel tanah lainnya, maka akan didapatkan 6 data pemadatan tanah.
