1:1 (2017) 1–8 | www.tekniksipil.umy.ac.id | eISSN XXXX-XXXX|
B
ULETIN
T
EKNIK
S
IPIL
Naskah Lengkap
Nilai Indeks Pemampatan (Cc) Dan Indeks
Pengembangan (Cs) Tanah Lempung Ekspansif Di
Sekitar Kolom Sicc
Muhammad Furqan, Agus Setyo Muntohara *
a Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Kampus UMY Jl. Lingkar Selatan Taman Tirto, Yogyakarta
Riwayat Artikel Diterima 13 maret 2016 Direvisi 16 maret 2016 Dipublikasi 16 maret 2016 *Corresponding author muntohar@umy.ac.id
Graphical abstract Abstract
Expansive clay soils have high development potential or depreciation by changes in water content. The value of Index Index (Cc) and Development Index Value (Cs) are obtained by using the consolidation test. The consolidation test uses 3 sampling points. The clay that has been done by soil improvement process using SiCC column shows that the closer the soil to SiCC column, the smaller the compression index value. The SiCC column is also able to reduce the expansive land expansion index value around the SiCC column. The lowest compression index value at a distance of 107.95 mm is 0.039324 and the lowest development index value at a distance of 107.95 mm is 0.008947.
Keywords: expansive clay, soil stabilization, SiCC column, compression, sweel,
Abstrak
Tanah lempung ekspansif mempunyai potensi pengembangan atau penyusutan yang tinggi oleh pengaruh perubahan kadar air. Nilai Indeks pemamptan (Cc) dan Nilai Indeks Pengembangan (Cs) didapat dengan menggunakan uji konsolidasi. Uji konsolidasi menggunakan 3 titik pengambilan sampel.Tanah lempung yang telah dilakukan proses perbaikan tanah menggunakan kolom SiCC menunjukan bahwa semakin dekat tanah pada kolom SiCC maka semakin kecil nilai Indeks Pemampatan . Kolom SiCC juga mampu mengurangi nilai Indeks pengembangan tanah ekspansif di sekitar kolom SiCC. Nilai indek pemampatan terendah pada jarak 107,95 mm sebesar 0,039324 dan nilai indek pengembangan terendah pada jarak 107,95 mm sebesar 0,008947.
Kata kunci : tanah lempung ekspansif, stabilisasi tanah, kolom SiCC, pemampatan, pengembangan
© 2017 Penerbit LP3M UMY. All rights reserved 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1 10 100 e p' (kPa)
1
PENDAHULUAN
Salah satu penyebab kerusakan pada struktur perkerasan jalan raya adalah karena daya dukung tanah dasarnya rendah seperti tanah lempung ekspansif. Apabila berinteraksi dengan air, tanah lempung ekpansif mengembang dan mudah memampat pada saat dibebani (Muntohar, 2003). Pemampatan ini akan menyebabkan penurunan permukaan jalan raya dan mengurangi daya dukung tanah dasar jalan (Muntohar & Nugraha, 2015). Apabila konstruksi jalan raya berada diatas tanah lempung ekspansif, maka diperlukan perbaikan tanah agar tanah memiliki daya dukung tanah yang baik. Pada umumnya, penanganan tanah bermasalah (problematic soil) dilakuakakan dengan cara penggantian tanah asli dengan tanah yang memiliki sifat-sifat geoteknik yang lebih baik. Tetapi apabila volume tanah sangat banyak, maka usaha stabilisasi tanah lebih direkomendasikan (Chan & Ibrahim, 2008).
Menurut Chand dan Ibrahim (2008), stabilisasi adalah proses modifikasi kimia pada tanah, dengah menambahkan zat additif tertentu pada kondisi kering ataupun basah. Salah satu metode perkuatan tanah ialah menggunakan perkuatan (stabilisasi) yang dapat digunakan pada lempung ekspansif adalah dengan teknik kolom. Metode ini dilakukan dengan menyemprotkan (injection) campuran kering kapur kedalam tanah sehingga terbentuklah kolom-kolom tegak (Rogers & Glendining,1987). Apriyono (2011) memperoleh hasil bahwa kolom kapur dapat meningkatkan nilai koefesien konsolidasi sampai dengan 6%. Sedangkan penilitian yang dilakukakan oleh Apriyono dan sumiyanto (2011), di peroleh hasil nilai indeks pemampatan Cc = 0,1474; 0,1269; dan 0,0487 masing-masing untuk kombinasi jarak 10 cm, 20 cm, dan 30 cm. Jadi penilitian ini menyimpulkan bahwa semakin kecil jarak pengambilan sampel, nilai Cc akan menjadi semakin
kecil pula berarti penggunaan kolom kapur dapat menurunkan pemampatan pada tanah lunak secara signifikan.
Penggunaan bahan kapur sebagai teknik kolom, dapat juga diganti dengan bahan lain seperti SiCC sebagaimana dilakukan oleh Muntohar (2014, Muntohar et al. (2014), Muntohar dan Saputro (2015). Kajian terhadap perilaku beban dan deformasi kolom SiCC pada model laboratorium juga telah dilakukan oleh Tsafalas (2016) dan Bimantara (2016) sebagaimana Gambar 1. Namun, derajat pemampatan dan pengembanga tanah di sekitar kolom SiCC belum dikaji. Untuk itu, penelitian ini merupakan penelitian lanjutan yang bertujuan untuk mengkaji perubahan nilai indek pemampatan (Cc) dan indek pengembangan (Cs) tanah di sekitar kolom SICC,
Gambar 1 Tanah Lempung Ekpansif yang telah di perkuat dengan kolom SiCC
2
METODE PENELITIAN
2.1 Desain Penilitian
Penelitian merupakan penelitian lanjutan yang telah dilakukan oleh Tsafalas (2016) dan Bimantara (2016) yang menambahkan kolom SiCC ke dalam tanah lempung ekspansif. Untuk menentukan nilai indek pemampatan dan nilai indek pengembangan
pada tanah disekitar kolom SiCC, maka dilakukan pengujin konsolidasi. Rencana pengambilan contoh benda uji seperti disajikan pada Tabel 1 dan Gambar 2. Hasil pengujian tanah di sekitar kolom SiCC di bandingkan dengan tanah kondisi tanpa kolom SiCC. Hasil analisis disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara jarak pengambilan sampel dan nilai indeks pemampatan. Prosentase perubahan nilai indek pemampatan da pengembangan untuk setiap kenaikan jarak pengambilan sampel dapat diketahui dari hasil analisis ini, sehingga akan diketahui nilai jarak efektif
Gambar 2 Sketsa pengambilan tanah benda uji Tabel 1 Desain peneilitian
2.2 Tanah yang digunakan
Penelitian ini menggunakan tanah lempung ekspansif yang berasal dari daerah Ngawi, Jawa Timur. Dari hasil pengujian batas cair dan batas plastis, menurut sistem klasifikasi tanah Unified Soil Classification System (USCS), tanah diklasifikasikan sebagai tanah lempung plastisitas sedang sampai
tinggi dengan simbol MH. Sifat-sifat fisik tanah yang digunakan seperti disajikan pada Tabel 2. Berdasarkan grafik distribusi ukuran butir tanah, tanah yang digunakan mengandung fraksi tanah berbutir halus sebanyak 80,3% dan fraksi tanah berbutir kasar sebanyak 17,7% dapat dilihat pada Gambar 3.
Tabel 2 Sifat fisik dan indeks tanah
Parameter Nilai
Kadar air, w (%) 49,11
Berat jenis, Gs 2,63
Batas - batas Atterberg:
Batas cair, LL (%) 73
Batas plastis, PL (%) 39,8 Batas susut, SL (%) 17,7 Indeks plastisitas, PI (%) 33,2
Klasifikasi USCS MH
Gambar 3 Kurva distribusi ukuran butir tanah
2.3 Alat yang digunakan
Peralatan utama yang digunakan adalah konsolidometer. Bagian-bagian utama alat konsolidometer seperti disajikan pada Gambar 3.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0.001 0.01 0.1 1 10 Per sen Lolos Sar in g a n (% )
Ukuran Butir Tanah (mm) Nomor Benda
Uji
Jarak horizontal Jarak vertikal
(mm) (mm) A A1 107,95 100 A2 107,95 500 B B1 171,45 100 B2 171,45 500 C C1 234,95 100 C2 234,95 500
Keterangan:
1. Dial gauge deformasi; 2. Beban kesimbangan; 3. Sel konsolidasi; 4. Lengan beban; 5. Beban;
Gambar 4 Konsolidometer
2.4 Pembuatan benda uji dan desain penelitian
Tanah lempung ekspansif terlebih dahulu diuji sifat – sifat tanah aslinya berupa kadar air, berat jenis, batas – batas atterberg, dan distribusi ukuran butir tanah. Setelah pengujian awal, tanah yang berada di drum diambil menggunakan pipa PVC berukuran 2 inch pada setiap jarak seperti diberikan pada Tabel 1 dan Gambar 2. Tanah yang sudah diambil, kemudian dicetak menggunakan cincin cetakan konsolidasi berdiamater 50 mm dan tebal 20 mm. Benda uji kemudian ditimbang beratnya.
Contoh tanah yang akan diuji selanjutnya ditempatkan alam se konsolidasi secara berurutan yaitu : batu pori bawah, kertas saring, cincin yang terisi contoh tanah, kertas saring, batu pori atas, dan Pelat perata beban (seating plate). Prosedur pengujian mengikuti SNI 2812: 2011 (BSN, 2011). Pemampatan tanah diukur dari deformasi vertikal untuk setiap pemberan beban. Pembacaan deformasi benda uji dilakukakan di setiap interval waktu 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 15, 30 menit dan 1, 2, 4, 8 dan 24 jam. Setelah 24 jam beban ditambah sebesar 1, 2, 4, 8 dan 16 kg atau 2X beban
sebelumnya. Setelah beban maksimum yang direncanakan, kemudian beban dikurangi secara bertahap dari 16 kg, menjadi 8 kg, 2 kg, dan kembali ke 0,5 kg. Pengurangan beban dimaksudkan untuk mengukur pengembangan tanah pasca pembebanan. Setelah pembacaan selesai, benda uji dikeluarkan dari sel konsolidasi kemudian timbang benda uji ukur tinggi dan diameter setelah pengujian, serta dilakukan pengujian kadar air tanah.
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil Pengujian
dapat dilihat bahwa sampel tanah dengan jarak 107,95 mm, nilai Cc berkisar 0,039 - 0,052, sedangkan pada jarak 171,45 mm dan 234,95 mm masing-masing bernilai 0,043 - 0,08 dan 0,048 - 0,071. Dari hubungan antara nilai Cc dan jarak dari kolom, dapat diketahui bahwa nilai Cc cenderung berkurang di dekat kolom SiCC. Nilai indek pengembangan (Cs) juga cenderung berkurang di dekat kolom SiCC dapat dilihat pada Tabel 4. 1 Pada jarak pengambilan sampel 107,95, nilai Cs sebesar 0,0089 - 0,0091, sedangkan pada jarak 171,45 mm dan 234,95 mm masing-masing bernilai 0,0091 - 0,0097 dan 0,0107 - 0,0103. Hal ini disebabkan oleh proses stabilisasi oleh kolom SiCC mengalami penyebaran kapur
Tabel 3 Nilai Cc dan Cs tanah di sekitar kolom SiCC
Benda Uji Jarak sampel (mm) Cc Cs A1 107,95 0,039 0,0089 A2 107,95 0,052 0,0091 B1 171,45 0,080 0,0097 2 3 4 5 1
B2 171,45 0,043 0,0091
C1 234,95 0,071 0,0107
C2 234,95 0,048 0,0103
3.2 Pembahasan
Nilai indeks pemampatan dan pengembangan mengalami penurunan disekitar kolom SiCC. Dapat dilihat pada gambar 4.8 dan gambar 4.9 nilai indeks pemampatan mengalami penurunan terkecil pada jarak 107,95 mm dari kolom kapur sebesar 0,039 jika dibandingkan dengan jarak 171,45 mm memiliki selisih 34,8 %, dan pada 234,95 mm memiliki selisih 30,2%. Begitu pula untuk nilai indeks pengembangan pada jarak 107,95 mm sebesar 0,0089 mm jika dibandingkan dengan jarak 171,45 mm memiliki selisih 4,23%, dan pada jarak 234,95 mm nilai indeks pengembangan memiliki selisih 16,29%. Dari penjelasan diatas dapat dilihat nilai indeks pemampatan dan pengembangan cenderung meningkat dilihat dari jaraknya.
Gambar 4. 1 Grafik nilai indeks pemampatan
Gambar 4. 2 Grafik nilai indeks pengembangan
Muntohar, (2009) menjelaskan kolom kapur atau ion kalsium dari kapur bermigrasi ke arah sekitarnya dan terjadi reaksi antara ion dari kapur yang bereaksi dengan tanah sehingga kondisi tanah menjadi sangat alkalinic. Kondisi ini menimbulkan reaksi almunio-silikat yang kemudian terhidrasi menjadi produk semen yang membuat tanah semakin mengikat.
Muntohar, (2010) menjelaskan bahwa pemasangan kolom kapur meningkatkan kekuatan tanah disekitar kolom baik pada arah radial maupun vertiakal. Migrasi kapur berlangsung dalam 7- 15 hari. Selama migrasi, kapur bereaksi dengan tanah sekitarnya. Sebagai reaksi eksotermis, reaksi ini mengurangi jumlah air dan menghasilkan reaksi senyawa bahan sementasi. Apriyono dan sumiyanto (2011) melakukan penelitian pengaruh variasi jarak kolom kapur dalam stabilisasi tanah lempung lunak pada tinjauan nilai indeks pemampatan (Cc), dalam penelitian ini menggunakan perbandingan dengan tanah tanpa stabilisasi dan didapatkan hasil pada jarak 10 cm memiliki selisih 52,74 %, 20 cm dan 30 cm secara berurutan adalah 44,97 % dan 17,28%. Dari selisih nilai yang didapat bahwa penggunaan kolom kapur dapat menurunkan nilai Cc pada tanah lunak 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0 50 100 150 200 Ind ek Pem a m p a ta n, Cc
4
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian dan analisa data maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Stabilisasi tanah lempung menggunakan kolom SiCC
dapat menurunkan nilai indeks pemampatan (Cc) dan
indeks pengembangan (Cs) tanah lempung di sekitar
kolom.
2. Nilai indeks pemampatan (Cc) dan nilai indeks
pengembangan (Cs) tanah lempung ekspansif
mengalami penurunan pada jarak terdekat pada kolom SiCC .
3. Nilai indeks pemampatan (Cc) dan indek
pengembangan (Cs) terendah terjadi pada jarak
107,95 dari pusat kolom SiCC mm sebesar 0,0393, dan 0,089.
5
DAFTAR PUSTAKA
BSN, 2011, SNI 2812: 2011 Cara uji konsolidasi tanah satu dimensi, Badan Standarisai Nasional
Muntohar, (2010), A Laboratory Test On The Strength And Load Settlement Characteristic Of Improved Soft Soil Using Lime Column. Dinamika teknik sipil,Akreditasi BAN DIKTI, No : 110/DIKTI/Kep/2009
Muntohar, A. S., 2014. Prinsip - Prinsip Perbaikan Tanah. Yogyakarta: LP3M UMY.
Muntohar, A.S., 2003, Swelling and compressibility characteristics of the soil – bentonite mixtures, Civil Engineering Dimension, Vol. 5 No. 2, pp. 93-98
Muntohar, A.S., 2014, Improvement of Expansive Subgrade Using Column Technique of Carbide Lime and Rice Husk Ash Mixtures, Southeast Asia Conference on Soft Soils Engineering and Ground Improvement (SOFT SOILS 2014), Bandung, Indonesia, 20–23 Oktober 2014, pp. I4-1 – I4-6
Muntohar, A.S., Nugraha, R.A., 2015, Pengaruh Pembesaran Kepala Kolom Bentuk T-Shape
Pada Sistem Fondasi Jalan Raya Terhadap Deformasi Akibat Pengembangan Tanah Ekspansif, Seminar Nasional XI – 2015 Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh November,
Surabaya, Indonesia, 28 Januari 2015, pp. 749-756.
Muntohar, A.S., Rosyidi, S.A.P., Diana, W., Iswanto, 2014, Perilaku Beban-Deformasi Pelat
Fleksibel Didukung dengan Kolom-Kolom Eco-SiCC di Tanah Ekspansif, Konferensi Nasional Teknik Sipil 8 (KoNTekS 8), Institut Teknologi Nasional, Bandung, Indonesia, 16– 18 Oktober 2014, pp. STR95-STR101.
Muntohar, A.S., Saputro, S.A., 2015, The SiCC Column Improved the Expansive Clay, The 14th International Conference on QiR (Quality in Research), Mataram, Indonesia, 10-13 August 2015, Symposium A – International Symposium on Civil and Enviromental
Engineering, pp. 37-43
Muntohar, Bimantara, N. R, (2016), Pengaruh Panjang Mini Kolom T-Shape Terhadap Beban Dan Deformasi Pelat Fleksiglass Diatas Tanah Lempung Ekspansif.
Satriyana at al, (2015), Effect Of Sand Column On The Consolidation Of Soft Clay Soil. Eco Rekayasa, Vol.11 No.1 Maret 2015
Sumiyanto, Apriyono, A, (2011), influence of limys column variation distance in soft clay stabilization based on review of compression index value (Cc). Dinamika Rekayasa Vol. 7 No. 2 Agustus 2011, ISSN 1858-3075
