Peningkatan Kekuatan Tanah dengan Campuran Semen dan Abu Sekam Padi
Jack Widjajakusuma, Hendo
Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pelita Harapan Email: jack.widjajakusuma@uph.edu
ABSTRAK
Kadar optimum semen yang digunakan dalam upaya perbaikan tanah berkisar antara 8% sampai 10% dari berat kering tanah. Penggunaan semen yang banyak ini mengakibatkan besarnya biaya perbaikan tanah. Untuk menekan biaya perbaikan tanah diperlukan suatu bahan yang relatif murah dan dapat menggantikan semen dalam memperbaiki tanah. Salah satu bahan pengganti tersebut adalah abu sekam padi. Selain itu abu sekam padi merupakan bahan yang terbarukan dan ramah lingkungan, karena sekam padi merupakan limbah hasil pertanian. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pencampuran abu sekam padi pada semen terhadap daya dukung tanah. Untuk itu campuran semen sebesar 7% sekam padi 3%, semen 7% sekam padi 8% dan semen 4% sekam padi 6 % dari berat tanah diteliti daya dukungnya. Pengujian daya dukung tanah dilakukan dengan uji CBR dan Unconfined sesuai ASTM. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah campuran semen dan sekam padi dapat menggantikan campuran semen saja dan kadar optimum yang dapat dijadikan sebagai pengganti adalah semen 7% dan abu sekam padi 8%.
Keywords: perbaikan tanah, semen, abu sekam padi, stabilisasi tanah
1.
PENDAHULUAN
Tanah merupakan material bangunan yang sangat penting karena tanah berfungsi untuk mendukung semua beban bangunan yang ada diatasnya. Namun, banyak lokasi di Jakarta mempunyai daya dukung tanah yang kurang baik. Untuk membangun di atas tanah dengan karakteristik yang kurang baik, maka tanah tersebut perlu distabilisasi (diperbaiki) sehingga kekuatan dan daya dukung tanah tersebut menjadi lebih baik. Salah satu cara memperbaiki daya dukung tanah tersebut adalah dengan menambahkan bahan pencampur kimiawi seperti semen, abu sekam padi, garam, gamping, abu batu bara, semen aspal, sodium, kalsium klorida, limbah pabrik kertas dan bahan kimia lainnya (Arief 2006, Bowles, 1993: hal. 202, Consoli 2007, Djohan 1993, Gay and Schad 2000, Hatmoko 2000).
Bahan pencampur kimiawi yang paling sering dan luas dipakai adalah semen. Alasan pemakaian semen adalah semen merupakan bahan yang terbilang relatif murah dan mudah didapatkan. Selain itu, stabilisasi tanah dengan menggunakan semen sudah sangat biasa dipakai dalam suatu proses stabilisasi (Bowles, 1993, Krebs and Walker 1971, Lee et al., 1985, Moseley and Kirsch 2004). Di sisi lain semen juga mempunyai kekurangan seperti rentan terhadap keretakan pada suhu yang tinggi, getas dan korosif. Selain itu, produksi semen menghasilkan emisi karbon yang sangat tingi sehingga produksi semen tidak ramah lingkungan.
Untuk mengatasi kelemahan dan memanfaatkan kelebihan semen, diperlukan bahan campuran alternatif sebagai pengganti semen. Salah satu bahan pengganti tersebut adalah campuran abu sekam padi dan semen. Abu sekam padi merupakan limbah pertanian dan harganya jauh lebih murah dari semen. Selain itu abu sekam padi merupakan bahan yang terbarukan. Tujuan umum penelitian ini adalah stabilisasi tanah dengan campuran semen dan abu sekam padi. Tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah yang ditemukan di daerah kawasan Jakarta Barat dan sampai sekarang belum ada penelitian stabilisasi jenis tanah ini dengan bahan campuran semen dan abu sekam padi.
2.
TINJAUAN PUSTAKA
Abu sekam padi merupakan pozzolan yang sangat reaktif. Dengan sendirinya abu sekam padi akan bereaksi secara kimia dengan tanah yang lembab membentuk tanah yang tersementasi dan akan meningkatkan daya dukung tanah. Penggunaan abu sekam padi sebagai stabilisator dalam upaya peningkatan daya dukung tanah merupakan bidang penelitian yang aktif.
Proses stabilisasi tanah dengan semen dan abu sekam padi merupakan proses yang sangat kompleks dan dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kadar air tanah, porositas, sifat kimiawi tanah, dan kadar semen, kadar abu sekam padi, kandungan kimiawi abu sekam padi, masa peram (Brooks 2009, Moseley & Kirsch 2009 dan Hossain 2010). Oleh sebab itu, penelitian dalam tahap awal ini bertujuan mencari kadar campuran semen dan abu sekam padi yang optimum dalam proses stabilisasi tanah dan mengkaji pengaruh masa peram terhadap kekuatan dan daya dukung
tanah pada kadar semen optimum tersebut. Untuk menentukan kadar semen dan abu sekam padi yang optimum untuk penelitian ini, terlebih dahulu kita melakukan beberapa kajian pustaka.
Basha et al. 2005 meneliti pengaruh campuran semen dan sekam padi terhadap pemadatan, kekuatan dan difraksi sinar-X dari tanah residu. Mereka mendapatkan bahwa semen dan abu sekam padi mengurangi plastisitas tanah, mengurangi kepadatan kering maksimum dan meningkatkan kadar air optimum. Mereka menemukan bahwa kandungan semen dan abu sekam padi yang optimal adalah semen 6-8% dan 10-15% abu sekam padi.
Alhassan & Mustapha 2007 meneliti tentang pengaruh dari campuran semen dan abu sekam padi terhadap tanah laterit dikumpulkan dari daerah Maikunkele (Minna, Nigeria). Tanah tersebut yang diklasifikasikan sebagai A-7-6 pada klasifikasi AASHTO, distabilkan dengan campuran semen dan abu sekam padi sebesar 2-8% dari berat kering tanah. Dari hasil pengujian CBR (Califiornia Bearing Ratio) dan tekan satu sumbu (Unconfined Compression Test) diperoleh bahwa kandungan optimal abu sekam padi untuk campuran (abu sekam padi dan semen) adalah sebesar 4% sampai 6%.
Yulianto & Mochtar 2010 meneliti stabilisasi tanah gambut dengan menggunakan abu sekam padi dan kapur. Mereka menemukan kadar yang optimum dari bahan campuran adalah 10% dari berat kering tanah, di mana dalam campuran tersebut terdiri kapur 30% dan abu sekam padi 70%. Tanah gambut yang distabilisasi dengan campuran 10% mengurangi total regangan sampai sebesar 27% dari total regangan tanah asli.
Hossain 2010 meneliti stabilisasi tanah liat dengan menggunakan abu sekam padi dan debu dari kiln (limbah dari proses produksi semen). Untuk meneliti perubahan-perubahan sifat tanah, ia melakukan beberapa pengujian seperti Atterberg, standar Proctor, tekan satu sumbu dan CBR. Ia melakukan 19 jenis campuran tanah liat dengan abu sekam padi dan debu kiln dalam kadar campuran yang berbeda dengan batas maksimum 20% campuran. Stabilisasi ini memberikan hasil yang memuaskan baik dari segi kekuatan, daya dukung tanah dan biaya.
Widjajakusuma et al. 2010 melakukan penelitian stabilisasi tanah lanau dari daerah Jakarta Barat (tanah yang sama dalam penelitian ini) dengan menggunakan bahan campuran kimiawi semen. Mereka mendapatkan bahwa kandungan campuran semen yang optimal adalah 10% dari berat kering tanah.
Dari studi daftar pustaka di atas, kami memilih campuran semen 7% dan sekam padi 3%, semen 7% dan sekam padi 8% dan semen 4% sekam padi 6 % dari berat kering tanah sebagai dasar penelitian awal kami. Pengujian daya dukung tanah dilakukan dengan uji CBR dan tekan satu sumbu.
3.
METODOLOGI PENELITIAN
Dalam melakukan penelitian stabilisasi tanah dengan bahan campuran kimiawi berupa semen dan abu sekam padi, maka dilakukan urutan dari tahapan kegiatan yang akan dikerjakan. Secara garis besar tahapan penelitian ini dibagi menjadi dua tahapan utama, yaitu tahapan penyelidikan sifat-sifat fisis tanah yang meliputi penyelidikan di lapangan dan penyelidikan di laboratorium dan juga tahapan penyelidikan stabilisasi tanah yang dilakukan di laboratorium seperti uji CBR dan uji tekan satu sumbu.
Bahan dasar untuk penelitian ini adalah tanah, semen dan abu sekam padi. Tanah yang dipakai adalah tanah lanau dari daerah kawasan Jakarta Barat. Tanah tersebut mempunyai kadar air sebesar 53,084 %, berat isi tanah adalah 1,634 gr/cm3, dan berat jenis 2,63. Analisis hydrometer mendapatkan bahwa tanah lempung sebesar 23,413 % dan tanah lanau sebesar 76,587. Pengujian Atterberg memperoleh bahwa batas cair dan batas plastis tanah tersebut adalah 73,3 % dan 53,021 % sehingga tanah lanau tersebut adalah tanah lanau MH berdasarkan klasifikasi tanah Unified.
Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen portland biasa, karena semen portland ini mudah ditemui dan juga memiliki harga yang relatif murah. Abu sekam padi yang digunakan juga sebagai bahan pencampur stabilisasi ini berasal dari hasil sampingan produk pertanian yang di bakar pada suhu 250° C lalu di haluskan dan di ayak sehingga lolos dari saringan no 200 yang berdiameter 0.074 mm.
Pengujian kekerasan tanah dilakukan dengan pengujian CBR, sedangkan pengujian kuat tekan dan kuat geser dilakukan dengan pengujian tekan satu sumbu (Unconfined Compression Test)
Sampel tanah yang disiapkan dalam penelitian ini adalah tanah dengan campuran semen dan abu sekam padi dengan tiga kadar yang berbeda yaitu semen 7% dan abu sekam padi 3%, semen 4% dan abu sekam padi 6% dan semen 7% dan abu sekam padi 8% dari berat kering tanah. Pengujian juga dilakukan pada saat usia perendaman mencapai 3 hari, 7 hari, dan 14 hari.
Untuk menentukan kekerasan tanah dilakukan pengujian CBR. Pengujian ini dilakukan untuk tanah yang telah distabilisasi dengan kadar seperti diberikan di atas dan lama waktu perendaman yang berbeda-beda pula.
Gambar 1. Hubungan nilai CBR dengan lama waktu peram untuk bahan campuran sebesar 10%.
Gambar 1. memberikan hubungan kekerasan tanah (nilai CBR) dengan lama waktu perendaman yang berbeda-beda. Kita melihat bahwa nilai CBR dari tanah yang dicampur dengan semen, dan abu sekam padi menunjukkan peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu perendaman, dan menuju nilai yang dihasilkan kadar semen 10% yang meningkat seiring lamanya waktu perendaman. Sebagai pembanding nilai CBR dari tanah asli adalah 0,45% (Widjajakusuma et al. 2010). Jadi stabilisasi tanah dengan semen sebesar 10% dan dengan semen 7% dan abu sekam padi 3% menghasilkan kekerasan tanah yang dua kali lipat. Kita melihat juga jumlah pukulan (kompaksi) meningkatkan kekerasan tanah.
Dari gambar 1. kita melihat bahwa kadar semen tidak dapat digantikan sepenuhnya oleh sekam padi yang dilihat dari hasil nilai CBR dari semen 4% dan abu sekam padi 6% menghasilkan nilai yang jauh dari mendekati hasil nilai CBR semen 10%, sehingga kadar optimumnya sebagai pengganti semen 10% yaitu semen 7% dan abu sekam padi 3%, dan dapat menghemat semen 3% yang berpengaruh dari harga pembiayaan stabilisasi dengan menggunakan semen.
Gambar 2. Hubungan nilai CBR dengan lama waktu peram untuk bahan campuran sebesar 15%.
Gambar 2. memberikan hubungan antara nilai CBR dengan lama waktu perendaman untuk bahan campuran semen 15% dan bahan campuran semen 7% dan abu sekam padi 8%. Kita melihat bahwa nilai CBR dari tanah yang dicampur dengan semen, dan abu sekam padi menunjukkan peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu perendaman, dan menuju hasil nilai CBR dari kadar semen 15%. Dari gambar 2 kita dapat menyimpulkan bahwa campuran semen 7% dan abu sekam padi 8% dapat menggantikan campuran semen 15% .
Dari perbandingan gambar 1 dan gambar 2 kita dapat menegaskan bahwa kadar semen optimum adalah 10% seperti yang telah diperoleh Widjajakusuma et al. 2010. Kita juga dapat menyimpulkan bahan campuran yang optimal untuk stabilisasi baik dari segi kekuatan maupun dari segi ekonomis adalah semen 7% dan abu sekam padi 3%. Gambar 3 menghubungkan nilai kuat tekan dengan lama waktu peram untuk bahan stabilizer 10%. Kita melihat bahwa nilai kuat tekan tanah yang dicampur dengan semen, dan semen dan abu sekam padi menunjukkan
peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu peram. Tanah yang distabilisasi dengan semen dan abu sekam padi menghasilkan nilai kuat tekan yang lebih besar dibandingkan dengan tanah yang distabilisasi dengan semen saja.
Gambar 3. Hubungan nilai kuat tekan dengan lama waktu peram untuk campuran 10%.
Gambar 4. Hubungan nilai kuat tekan dengan lama waktu peram untuk bahan stabilizer 15%.
Kita melihat dari Gambar 4 bahwa nilai kuat tekan tanah yang dicampur dengan semen (15%), dan semen (7%) dan abu sekam padi (8%) menunjukkan peningkatan seiring dengan bertambahnya lama waktu peram. Gambar 4. menyatakan jumlah pukulan (kompaksi) meningkatkan nilai kuat tekan. Seperti kasus campuran dengan stabilizer 10%, nilai kuat tekan yang dihasilkan oleh stabilizer semen dan abu sekam padi lebih besar dari nilai kuat tekan yang dihasilkan oleh stabilizer semen saja.
5.
KESIMPULAN DAN SARAN
Dari penelitian tentang peningkatan kekuatan lanau MH ini dapat diambil kesimpulan:
1. Stabilisasi dengan semen dan semen dan abu sekam padi meningkatkan kekerasan tanah dan nilai kuat tekan tanah.
2. Nilai CBR dari tanah yang telah distabilisasi dengan semen dan semen dan abu sekam padi meningkat seiring dengan bertambahnya waktu peram dan semakin banyaknya jumlah tumbukan (kompaksi) yang diberikan. 3. Tanah yang distabilisasi dengan semen menghasilkan tanah yang paling keras namun tanah yang distabilisasi
4. Nilai kuat tekan dari tanah yang distabilisasi semen dan abu sekam padi memberikan nilai yang lebih besar dari nilai kuat tekan dari tanah yang hanya distabilisasi semen.
5. Proses stabilisasi tanah dengan menggunakan semen dan semen dan abu sekam padi berhasil, tetapi kondisi tanah yang telah distabilisasi masih belum memenuhi standar minimum yang dibutuhkan untuk kondisi tanah dasar.
6. Berdasarkan grafik yang menggambarkan hubungan antara nilai CBR dengan kadar semen dapat disimpulkan bahwa kadar semen optimum adalah berkisar antara 8% sampai dengan 10% .
Penelitian ini masih perlu dikembangkan untuk jenis tanah lain sehingga dapat diambil kesimpulan yang lebih umum untuk tanah yang distabilisasi dengan campuran semen dan abu sekam padi.
DAFTAR PUSTAKA
Alhassan, M. and Mustapha, A. (2007). Effect of Rice Husk Ash on Cement Stabilized Laterite. Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies, Issue 11, p. 47-58.
Arief, Tirta D. (2006). “Stabilisasi Tanah Liat Sangat Lunak dengan Garam dan PC (Portland Cement)”. Dimensi Teknik Sipil 8, pp. 20-24.
Basha, E., Hashim,R., Mahmud, H. and Muntohar, A. (2005): Stabilization of residual soil with rice husk ash and cement. Construction and Building Materials, Vol. 19, pp. 448-453.
Brooks, R. (2009). “Soil Stabilization with Flyash and Rice Husk Ash”. International Journal of Research and Reviews in Applied Sciences 1, pp. 209-217.
Bowles, Joseph E. (1993). Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah). Jakarta: Erlangga.
Consoli, N., Foppa, D., Festugato, L. and Heineck, K. (2007). “Key Parameters for Strength Control of Artificially Cemented Soils”. J. Geotech. and Geoenv. Eng. Vol. 133, pp. 197-205.
Djohan, Bahder (1993). Stabilisasi Gambut Palembang dengan Clean Set Cement. Tesis S2. Institut Teknologi Bandung.
Gay, G. and Schad, H. (2000). “Influence of Cement and Lime Additives on The Compaction Properties and Shear Parameters on Fine Grained Soils”. Otto-Graf-Journal Vol. 11, pp. 19-31.
Hatmoko, J. (2000). Stabilisasi Tanah Lempung Ekspansive dengan Abu Ampas Tebu, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian Universitas Atma Jaya Yogyakarta.
Hossain, K.M.A. (2011). Stabilized Soils Incorporating Combinations and Cement Kiln Dust. Journal of Materials in Civil Engineering
Krebs, R. and Walker, R. (1971). Highway Materials. McGraw-Hill Book Company, New York.
Lee, S.L. et al. (1985). “Ground Improvement Works in South-East Asia”. Proceedings, Commemorative Volume for 50th Anniversary of the International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering, Southeast Asian Geotechnical Society.
Moseley, M. P. and Kirsch, K. (2004). Ground Improvement, 2nd ed. Spon Press, London.
Widjajakusuma, J, Nurindahsih, Viktor (2010). Peningkatan Kekuatan Tanah Lanau Dengan Campuran Semen. Prosiding, Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4).
Yulianto, F. E. and Mochtar, N. E. (2010). Mixing of Rice Husk Ash (RHA) and Lime for Peat Soil Stabilization. Proceedings of the First Makassar International Conference on Civil Engineering (MICCE2010)
