1. PENDAHULUAN
Tanah merupakan hal penting dari suatu konstruksi. Karena selain sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, tanah juga berfungsi sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Pada mulanya, seni rekayasa tanah dilaksanakan hanya berdasarkan pengalaman di masa lalu saja. Tetapi dengan pertumbuhan ilmu dan teknologi, perancangan dan pelaksanaan struktur yang lebih baik dan lebih ekonomis adalah hal yang sangat diperlukan. Hal ini menjadikan studi yang lebih rinci terhadap sifat kondisi dasar dari tanah dalam hubungannya dengan ilmu teknik pada awal abad kedua puluh (Das, 1998)
Stabilisasi tanah adalah suatu usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah agar memenuhi syarat teknis tertentu. Stabilisasi tanah dapat dilakukan dengan 3 (tiga) cara, yaitu: stabilisasi mekanis (compaction), stabilisasi fisis (perbaikan gradasi tanah) dan stabilisasi kimiawi (dengan penambahan stabilizing agents). Stabilizing agents yang umumnya digunakan adalah semen, kapur, dan fly ash. Pada penelitian ini stabilizing agents yang digunakan adalah semen Portland dan serbuk kaca.
Pemilihan semen dan serbuk kaca sebagai stabilisator karena kandungan silika yang
KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS STABILISASI TANAH
LEMPUNG DENGAN STABIIZING AGENTS SERBUK
KACA DAN SEMEN
Sri Wahyuni Hutagalung
Mahasiswa S1,Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Medan
Roesyanto
Staff Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Medan
ABSTRAK: Stabilisasi merupakan usaha memperbaiki tanah. Salah satu stabilisasi tanah yang biasa dilakukan adalah dengan menambahkan bahan kimia. Dalam penelitian ini digunakan bahan pencampur semen dan serbuk kaca. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan nilai kuat tekan tanah yang dicampur dengan semen dan serbuk kaca dengan melakukan uji UCT (Unconfined Compression Test) dan menetahui pengaruh waktu pemeraman terhadap kuat tekan tanah yang distabilisasi. Dari penelitian ini diperoleh jenis tanah termasuk CL (Clay – Low Plasticity) berdasarkan klasifikasi USCS dan tergolong A – 6 berdasarkan klasifikasi AASHTO. Material campuran stabilisator paling efektif yaitu variasi campuran 2% PC + 9% SK. Nilai kuat tekan tanah campuran dengan waktu pemeraman (curring time) 14 hari lebih besar dibandingkan dengan 1 hari. Nilai kuat tekan tanah campuran pada waktu pemeraman 1 hari sebesar 2,72 kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari sebesar 2,79 kg/cm². Dengan naiknya kadar serbuk kaca, kuat tekan bebas selalu naik sampai dengan kadar 2% PC + 9% SK kemudian menurun dan konstan pada serbuk kaca yang lebih tinggi tetapi tetap di atas nilai kuat tekan tanah asli.
Kata Kunci: waktu pemeraman, uct, lempung, semen, serbuk kaca, stabilsasi
ABSTRACT: Stabilization is an effort to improve the engineering properties of soil. Soil stabilization is usually done by adding chemical compounds. In this research used cement and glass powder as materials mixing. The purpose of this research is to determine the compressive strength of soil mixed with cement and glass powder by UCT (Unconfined Compression Test) and to determine the effect of curring time on the compressive strength of stabilized soil. From this research, the type of soil is CL (Clay - Low Plasticity) based USCS and classified as A - 6 based on AASHTO classification system. Most effective stabilizer mixture is a mixture of 2% variation of PC + 9% SK. The unconfined compressive strength values obtained with curring time of 14 days are greater than those of curring time of 1 day. The compressive strength soil mixture on one day curing time is 2,72 kg / cm² and the curing time of 14 days amounted to 2.79 kg / cm². With rising levels of glass powder, compressive strenght always increased to the level of 2% PC + 9% SK then decreased and constant at higher glass powder but remained above the value of the compressive strength of unstabilized soil.
dimilikinya dan mudah didapatkan di kota Medan, juga untuk lebih memanfaatkan limbah kaca yang selama ini masih kurang dimanfaatkan masyarakat.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan semen dan serbuk kaca pada tanah lempung terhadap index properties,dan perkembangan nilai kuat tekan tanah yang distabilisasi semen dan serbuk kaca pada umur 1 hari dan 14 hari.
2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan pada sampel tanah asli dan tanah yang diberikan bahan stabilsasi berupa penambahan Portland Cement (PC) dan serbuk kaca (SK) dengan berbagai variasi campuran. Tanah yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari PTPN II, Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara. Semen yang digunakan adalah semen Portland type I< dengan merk dagang Holcim dan serbuk kaca yang digunakan dari limbah kaca di Kota Medan.
Penelitian ini dilakukan sesuai dengan diagram alir dibawah ini (Gbr. 1):
Gbr. 1 Diagram alir penelitian
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 1.1 Pengujian Serbuk Tanah Asli
Berikut adalah hasil dari pengujian sifat fisik tanah asli.
Tabel 1. Data uji sifat fisik tanah
No. Pengujian Hasil
1. Kadar Air (Water Content) 12,53% 2. Berat Spesifik (Specific
Gravity) 2,65
3. Batas Cair (Liquid Limit) 48,90 % 4. Batas Plastis (Plastic Limit) 15,17 % 5. Indeks Plastisitas (Plasticity
Index) 33,74 %
6. Persen Lolos Saringan no.
200 50,04%
7. Kadar Air Optimum 21,40 % 8. Berat Isi Kering Maksimum 1,31 gr/cm3
1.2 Pengujian Serbuk Kaca
Berikut adalah hasil dari pengujian komposisi kimia serbuk kaca dan sifat fisik serbuk kaca.
Tabel 2. Komposisi kimia serbuk kaca
Tabel 3. Data uji sifat fisik serbuk kaca
1.3 Pengujian Sifat Fisik dan Mekanis Tanah dengan Bahan Stabilisator
Dari penelitian diperoleh sampel yang telah dicampur bahan stabilisasi menunjukan bahwa penambahan semen dan serbuk kaca dapat memperbaiki sifat fisik dan mekanis dari tanah tersebut. Hal tersebut dapat dilihat pada Gbr. 2 dan Gbr.3 yang menunjukan nilai batas-batas Atterberg, Tabel. 5 data hasil uji pemadatan tanah
No Komponen % Hasil
1 SiO2 90,06
2 Al2O3 2,78
3 MgO 0,00
4 Fe2O3 0,01
No. Pengujian Hasil
1. Berat Spesifik
(Specific Gravity) 2,65 2. Batas Cair (Liquid
Limit) Plastis Non 3. Batas Plastis
(Plastic Limit) Plastis Non 4. Indeks Plastisitas
(Plasticity Index) Plastis Non 5. Persen Lolos Saringan no. 200 15,60 % Mulai Persiapan Studi literatur Penyediaan bahan
Tanah Serbuk Kaca
(SK) Semen
(PC)
1. Uji Kadar Air 2. Uji Berat Spesifik 3. Uji Atterberg 4. Uji Analisa Saringan 5. Uji Compaction 6. Uji Kuat Tekan Bebas
Pembuatan Benda Uji 1. Kombinasi campuran 2% PC + 0% SK 2% PC + 6% SK 2% PC + 11% SK 2% PC + 2% SK 2% PC + 7% SK 2% PC + 12% SK 2% PC + 3% SK 2% PC + 8% SK 2% PC + 13% SK 2% PC + 4% SK 2% PC + 9% SK 2% PC + 14% SK 2% PC + 5% SK 2% PC + 10% SK 2% PC + 15% SK 2. Lakukan pemeraman (curing time) 1 hari untuk 15 sampel dan
14 hari untuk 15 sampel lainnya.. Uji Compaction Uji Kuat Tekan Bebas
Analisis Data Kesimpulan dan Saran
dan data hasil UCT tanah asli dengan berbagai campuran semen dan serbuk kaca pada Tabel. 6.
Gbr 2. Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 2%PC dan SK
Gbr 3. Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP) dengan variasi campuran 2%PC dan SK
Pada Gbr. 2 berikut ini menunjukkan dengan penambahan bahan stabilisasi maka nilai dari batas cair dan indeks plastisitas juga akan menurun. Hal ini disebabkan tanah mengalami proses sementasi oleh semen dan serbuk kaca sehingga tanah menjadi butiran yang lebih besar yang menjadikan gaya tarik menarik antar partikel dalam tanah menurun.
Gbr. 4 menunjukkan bahwa dengan penambahan bahan stabilisasi maka nilai indeks plastisitas akan menurun. Penurunan nilai indeks plastisitas tersebut dapat mengurangi potensi pengembangan dan penyusutan dari tanah. Hal ini disebabkan oleh adanya proses hidrasi dari semen sebagai bahan campuran. Proses ini memperkuat ikatan antara partikel-partikel tanah, sehingga terbentuk butiran yang lebih keras dan stabil. Terisinya rembesan pada campuran tanah-semen tersebut berdampak pada berkurangnya potensi kembang susut.
Gbr 4. Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks) tanah dengan variasi
campuran (1 hari)
Gbr 5. Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks) tanah dengan variasi
campuran (14 hari)
Pada Gbr.4 dan Gbr.5 nilai berat isi kering meningkat sampai campuran 2%PC + 9%SK dan mengalami penurunan ketika penambahan kadar serbuk kaca selanjutnya. Peningkatan berat isi kering terjadi karena bahan stabilisator mengisi rongga pori tanah, yang pada tanah asli rongga tersebut diisi oleh air dan udara. bahan stabilisator yang mengisi rongga tanah ini mengakibatkan persentase air dalam tanah berkurang.
Sedangkan penurunan berat isi kering terjadi karena tanah telah melewati penambahan efektif bahan stabilisator yaitu pada 2%PC +9%SK. Jumlah bahan stabilisator yang semakin bertambah terhadap berat tanah yang tetap akan membuat kemampuan mengikatnya berkurang sehingga tanah menjadi mudah pecah.
Gbr.6 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) denganvariasi campuran
(1 hari)
Gbr.7 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) denganvariasi campuran
(14 hari)
Pada Gbr. 6 dan Gbr. 7 menunjukkan penuruanan kadar air seiring penambahan bahan stabilisator. Penurunan ini disebabkan bahan satbilosator mendesak air keluar dari pori tanah dan rongga pada tanah yang berisi air akan digantikan bahan stabilisator sehingga air pun tidak dapat masuk kembali kedalam mikropori tanah, akibatnya persentase air yang terkandung pada tanah menjadi berkurang.
Gbr 8. Grafik kuat tekan 2% PC dengan berbagai variasi penambahan SK (1 hari)
Gbr 9. Grafik kuat tekan 2% PC dengan berbagai variasi penambahan SK (14 hari) Berdasarkan Gbr 8 dan Gbr.9 te didapat adanya penambahan campuran semen dan serbuk kaca nilai kuat tekan semakin meningkat tetapi hanya sampai variasi campuran 2% PC + 9% SK, pada variasi campuran tersebutlah nilai kuat tekan tanah yang paling maksimum, pada waktu pemeraman 1 hari yaitu sebesar 2,72 kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari yaitu sebesar 2,79 kg/cm².
Terjadinya kenaikan kuat tekan tanah ini dikarenakan adanya absorbsi air oleh semen dan reaksi pertukaran ion dan membentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat. Adanya reaksi pozolan membuat partikel-partikel lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensi tanah menjadi lebih baik.
Reaksi antara silika (SiO2) dan alumina
(Al2O3) yang membentuk kalsium silikat
hidrat seperti: tobermorit, kalsium aluminat hidrat 4CaO.Al2O3.12H2O dan gehlenit hidrat
2CaO.Al2O3.SiO2.6H2O yang tidak larut dalam
air. Pembentukan senyawa-senyawa ini berlangsung lambat dan menyebabkan tanah menjadi lebih keras, lebih padat dan lebih stabil. Dimana serbuk kaca mengandung unsur kimia seperti Al2O3, Fe2O3, CaO dan MgO
akan diserap oleh permukaan butiran lempung yang memiliki kandungan yang berbentuk halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti ion hydrogen (H+), ion sodium (Na+), dan ion
kalium (K+), serta air yang berpolarisasi, semuanya melekat pada permukaan butiran lempung yang dapat mengakibatkan kenaikan kekuatan konsistensi tanah tersebut.
Selanjutnya terjadi penurunan nilai kuat tekan pada penambahan serbuk kaca 10% -
15%. Tetapi nilai qu pada variasi ini masih
lebih tinggi dari nilai qu tanah asli. Dengan demikian semakin banyak penambahan semen dan serbuk kaca justru semakin memperkecil nilai qu tanah. Hal ini dikarenakan
penambahan kadar serbuk kaca pada tanah memperkecil lekatan antara butiran tanah dan air, sehingga tanah menjadi mudah pecah ketika diberi tekanan vertikal.
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa :
1. Berdasarkan klasifikasi USCS sampel tanah termasuk tanah CL (Clay – Low Plasticity) dan berdasarkan klasifikasi AASHTO termasuk jenis tanah A-7-6. 2. Dari uji Atterberg pada tanah asli
diperoleh nilai Liquid Limit (LL) sebesar 48,90% dan Indeks Plastisitas (IP) sebesar 33,74%. Dengan adanya penambahan semen dan serbuk kaca pada tanah lempung dapat menurunkan batas cair dan indeks plastisitas. Pada campuran 2% PC + 15% SK, dimana Liquid Limit (LL) sebesar 31,87% dan indeks plastisitas sebesar 13,68%.
3. Kadar air optimum tanah asli sebesar 21,40% dengan besar isi maksimumnya sebesar 1,31 gr/cm³, sedangkan nilai berat isi kering paling maksimum dari semua campuran yaitu pada variasi campuran 2% PC + 9% SK sebesar 1,51 gr/cm³ dengan kadar air optimumnya sebesar 19,30% pada waktu pemeraman 14 hari.
4. Dari uji Unconfined Compression Test yang dilakukan diketahui bahwa nilai kuat tekan (qu) tanah asli sebesar 1,36 kg/cm³,
sedangkan pada tanah remoulded diperoleh nilai kuat tekan (qu) sebesar 0,63
kg/cm³.
5. Dari hasil penelitian diketahui bahwa nilai kuat tekan bebas tanah dengan waktu pemeraman 14 hari lebih besar dibandingkan dengan nilai kuat tekan tanah dengan waktu pemeraman 1 hari. Pada penambahan 2% PC + 9% SK dengan waktu pemeraman 1 hari memiliki kuat tekan (qu) sebesar 2,72 kg/cm² dan
pada waktu pemeraman 14 hari tanah campuran 2% PC + 9% SK memiliki nilai kuat tekan tanah (qu) yang paling besar
yakni 2,79 kg/cm².
6. Dari klasifikasi tanah berdasarkan USCS menunjukkan bahwa tanah dengan
campuran 2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis CL (Clay-Low Platicity) dan berdasarkan klasifikasi AASHTO
menunjukkan tanah dengan campuran 2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis tanah A-6.
DAFTAR PUSTAKA
Batubara, M. H. 2016. Kajian Kuat Tekan Bebas Pada
Stabilisasi Tanah Lempung dengan Stabilizing Agents Serbuk Kaca dan Semen. Program Studi
Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan. Bowles, J. E. 1991. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis
Tanah (Mekanika Tanah). Jakarta: Erlangga.
Das, B. M. 1991. Mekanika Tanah, Prinsip-prinsip
Rekayasa Geoteknis, Jilid I. Jakarta: Erlangga.
Das, B. M. 1995. Mekanika Tanah, Prinsip-prinsip
Rekayasa Geoteknis, Jilid II. Jakarta: Erlangga.
Fadilla, N. 2014. Pengujian Kuat Tekan Bebas
(Unconfined Compression Test) Pada Stabilitas Tanah Lempung Dengan Campuran Semen dan Abu Sekam Padi. Program Studi Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara, Medan.
Hardiyatmo, H. C. 1992. Mekanika Tanah I. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka.
Huri, Andreas Dharmawan, dkk., Stabilisasi Tanah
Dengan Fly Ash Dan Semen Untuk Badan Jalan PLTU Asam-Asam, Universitas Diponegoro,
Semarang.
Lambe, T. W. and Whitman, R. V. 1969. Soil
Mechanics. Wiley. J and Son, Inc, New York.
Modul Praktikum Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Nugraha, P. dan Antoni. 2007. Teknologi Beton. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Pakpahan, S. S. 2014. Kajian Efektifitas Abu Kayu
Bakar Dan Semen Portland Tipe I Sebagai Bahan Stabilisasi Pada Tanah Lempung Dengan Uji Kuat Tekan Bebas. Program Studi Teknik
Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan. Pusat Litbang Prasarana Transportasi. 2001. Panduan
Geoteknik 1 : Proses Pembentukan dan Sifat-sifat Dasar Tanah Lunak. Jakarta.
Rezki, A. 2014. Kajian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah
Lempung Yang Distabilisasi Dengan Abu Ampas Tebu Dan Semen. Program Studi Teknik Sipil
Unversitas Sumatera Utara, Medan.
Soedarmo, G. D. dan Purnomo, S. J. E. 1997. Mekanika
Tanah I, Yogyakarta: Penerbit Kanisius.
Suardi, E. 2005. Kajian Kuat Tekan Bebas Tanah
Lempung Yang Distabilisasi Dengan Aditive Semen Dan Kapur. Program Studi Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Politeknik Negeri Padang. Sinaga, H. H. P. 2013. Pengujian Kuat Tekan Bebas
pada Stabilitas Tanah Lempung dengan Campuran Semen dan Abu Cangkang Sawit.
Program Studi Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan.
Takaendengan, Pretty Prescilia, dkk., Pengaruh Stabilisasi Semen Terhadap Swelling Lempung Ekspansif, Universitas Sam Ratulangi, Jurnal
Sipil Statik Vol.1 No.6, Mei 2013 (382-389) ISSN: 2337-6732, 2013
