STABILISASI SIFAT FISIK TANAH LEMPUNG EKSPANSIF DENGAN GARAM DAPUR (NaCl)
Alma Sulton Auliyak1, Ahmad Herison2
1Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung 2Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung
ABSTRACT
The soil was the basis of a structure or construction, be it construction or road construction, which often creates problems if they have bad traits. This study aims to overcome the existing problems on expansive clay so then conducted research using the salt kitchen (NaCl) as a stabilization material. Physically the size of the clay was to pass the filter no. 200, to determine the type of clay was not enough just seen from the size of the granules but need to know the mineral forming. Things to note during the experiment were: type and amount of minerals, type of cations in soil, surface area, particle size distribution, and pore water. The expansive clay soil sample was taken from Citra Land Surabaya housing, while the salt samples of the kitchen are used stamp salt. Methods were done by mixing the salt of the kitchen (NaCl) by 10%, 20%, 30%, 40% and 50% with 7 days maintenance period. The results showed that the salt stabilization (NaCl) stabilize the physical properties of expansive clay soil. Based on the test results obtained, on physical properties: volume weight, moisture content, density, and Atterberg boundaries decreased after stabilization. From the above study it was concluded that the salt content of 10%, 20%, 30%, 40% is still not good. And the best mixture is 50% addition of salt (NaCl).
Keywords : expansive clay soils, NaCl, stabilization, fisic behaviour,mechanic behaviour
ABSTRAK
bahwa kadar campuran garam 10%, 20%, 30%, 40% masih kurang baik. Dan kadar campuran yang paling baik adalah 50% penambahan garam dapur (NaCl).
Kata kunci : tanah lempung ekspansif, garam dapur (NaCl), stabilisasi, sifat fisik, sifat-sifat mekanik
PENDAHULUAN
Stabilitas tanah adalah upaya yang dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat asal tanah pada dasarnya stabilisasi yang menggunakan garam mempunyai prinsip yang sama dengan stabilisasi yang menggunakan zat kimia lainnya. Keuntungan yang dihasilkan adalah menaikkan kepadatan dan menambah kekuatan tanah. Tanah dengan LL (liquit limits) yang tinggi biasanya memberikan reaksi yang bagus dengan penambahan garam ini (Ingles dan Metcalf et al., 1992).
Lempung ekspansif memiliki kepekaan yang sangat tinggi terhadap perubahan kadar air (Supriyono et al.,1995). Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap sifat-sifat tanah lempung ekspansif secara umum dibedakan menjadi dua yaitu: faktor komposisi tanah dan faktor pengaruh lingkungan (Schaefer et al., 1997). Faktor yang pertama dapat diketahui dengan mengadakan percobaan di laboratorium pada contoh tanah terusik. Faktor pengaruh lingkungan dapat diketahui melalui pengujian laboratorium pada contoh tanah asli (Suhardjito et al.,1989).
Upaya stabilisasi tanah lempung sudah banyak dilakukan dengan stabilisator yang beraneka ragam seperti : kapur, semen, kombinasi semen dan abu terbang, GEOSTA, aspal dan lain-lain. Alasan penggunaan bahan-bahan tersebut adalah kesesuaiannya dengan jenis tanah, mudah didapat, murah harganya, dan tidak mencemari lingkungan.
Kezdi melaporkan bahwa dengan menambah semen baik kedalam tanah lempung maupun kedalam tanah pasir akan meningkatkan kepadatan maksimum tanah tersebut sebesar kurang lebih 10%. Namun demikian, jika diterapkan pada tanah lanau kepadatannya justru menurun. Menurutnya, semen menurunkan indeks plastisitas tanah kohesif yang disebabkan oleh peningkatan batas plastis serta penurunan batas cairnya (Kezdi et al., 1979).
Hosiya dan Mandal melakukan stabilisasi tanah lempung dengan bubuk logam (aluminum + besi tuang). Hasil kajian yang dilaporkan adalah bahwa dengan menambah 0,5% berat bubuk logam kedalam tanah lempung akan menaikkan nilai kohesi tanah tersebut kurang lebih sebesar 15%, sedangkan kuat tekan bebas tanah lemtersebut meningkat kurang lebih 17% dibanding dengan kuat tekan bebas tanah asli (Hosiya and Mandal et al., 1984).
sebesar 25% dari kuat geser tanah asli. Nilai CBR tanah juga mengalami kenaikan sebesar 25% (Idrus et al., 1991).
Hapsoro melakukan kajian mengenai stabilisasi tanah lempung dengan menggunakan campuran abu terbang dan GEOSTA. Kadar abu terbang dibuat tetap sebesar 13% dari berat tanah, sedangkan kadar GEOSTA bervariasi sampai dengan 15% (0,1,5,8,10,15). Hasil kajian menunjukkan bahwa kadar GEOSTA terbaik (optimum) berada pada 8%. Pada kadar optimum tersebut, kuat geser tanah meningkat sebesar 25% dan kepadatan kering maksimum meningkat 28%, yang diikuti oleh penurunan kadar air optimum (Hapsoro et al., 1996).
Hatmoko dan Suhartono melakukan kajian stabilisasi tanah lempung ekspansif dengan menggunakan stabilisator pasir dan semen. Penambahan pasir dimaksudkan untuk menurunkan indeks plastisitas tanah lempung. Penambahan pasir 7,5% berat menunjukkan penurunan indeks plastisitas yang cukup besar. Kemudian pada komposisi campuran tersebut (kadar pasir 7,5%), dilakukan stabisasi dengan semen dengan prosentasi : 0, 2,5; 7,5; 10; 12,5; dan 15%. Pengujian sifat-sifat mekanik yang dilakukan adalah : pengujian kepadatan, CBR, dan pengujian tekan bebas. Hasil pengujian menunjukkan bahwa: kepadatan maksimal dan kadar air optimum dicapai pada kadar semen 7,5%. Peningkatan nilai CBR dan penurunan nilai pengembangan terlihat cukup besar pada masa peredaman 14 hari. Kuat tekan bebas akan naik dengan naiknya kadar semen pada tanah tersebut, semakin tinggi kadar semen akan menaikkan kuat geser sesaat (kuat geser tak terdrainase) yang disebabkan oleh terjadinya sementasi pada tanah lempung (Hatmoko dan Suhartono et al., 2000).
Hatmoko melaporkan bahwa abu ampas tebu : menurunkan indeks plastisitas, meningkatkan kepadatan, dan meningkatkan nilai CBR tanah lempung. Kadar optimum abu ampas tebu terhadap tanah dalam keadaan kering sebesar 12,5%. Pada kadar abu ampas tebu tersebut, kenaikan nilai CBR cukup signifikan, namun demikian kenaikan kuat tekan bebasnya tidak cukup berarti (Hatmoko et al., 2003).
Hatmoko J & Suhartono, melakukan kajiian tentang stabilisasi tanah lempung ekspansif dengan menggunakan pasir dan semen. Hasil kajian menunjukkan bahwa nilai CBR, dan kepadatan standar naik dengan naiknya presentase semen didalam tanah. Kadar optimum tercapai pada kadar semen 7,5%. Pada kadar semen tersebut terlihat adanya penurunan potensi pengembangan dan peningkatan nilai CBR yang cukup signifikan. Pada pengujian tekan bebas terlihat bahwa semakin tinggi kadar semen, nilai parameter kuat geser tanah semakin naik. Dalam hal ini tidak terlihat adanya kadar semen optimum (Hatmoko dan Suhartono et al., 2000).
disebut lempung ekspansif (Sudjianto et al., 2006). Stabilisasi tanah diperlukan apabila tanah yang terdapat dilapangan bersifat sangat lepasatau sangat mudah tertekan, mempunyai indekskonsistensi yang tidak sesuai, permeabilitas yang terlalu tinggi, atau sifat lain yang tidak sesuai untuk proyek pembangunan (Bowles et al., 1991). Tanah ekspansif ini sering menimbulkan kerusakan pada bangunan seperti retaknya dinding, terangkatnya pondasi, jalan bergelombang dan sebagainya (Das et al., 1988)..
Kajian tentang tanah lempung ekspansif sudah banyak dilakukan, akan tetapi kajian terbuka luas terutama usaha perbaikan sifat kembang susut dengan bahan tambah dikaitkan dengan pengukuran tekanan pengembangan secara langsung. Dalam kajian ini usaha stabilitasi kimiawi lempung dengan penambahan limbah garam dapur (NaCl) sebagai stabilizing agent untuk mengurangi tekanan pengembangan lempung ekspansif.
ASTM memberi batasan bahwa secara fisik ukuran lempung adalah lolos saringan No. 200. Untuk menentukan jenis lempung tidak cukup hanya dilihat dari ukuran butirannya saja tetapi perlu diketahui mineral pembentuknya (Yayuk et al., 2013). Menurut Chen, mineral lempung terdiri dari tiga komponen penting yaitu montmorillonite, illitedan kaolinite (Chen et al., 1975). Kandungan mineral montmorillonite mempengaruhi nilai batas konsistensi. Semakin besarkandungan mineral montmorillonite semakin besarbatas cair dan indeks plastisitas serta semakin kecilnilai batas susut dan batas plastisnya (Supriyono Suriadi et al., 2000). Karena sifat-sifat tersebut montmorilonite sangat sering menimbulkan masalah pada bangunan (Hardiyatmo et al., 2002).
Metode stabilisasi tanah dapat dibagi menjadi 2 klasifikasi utama yaitu berdasarkan sifatteknisnya dan berdasarkan pada tujuannya, dimana beberapa variasi dapat digunakan. Dari sifat teknisnya, stabilisasi dapat dibagi menjadi 3 jenis yaitu :stabilisasi mekanis, stabilisasi fisik dan stabilisasi kimiawi (Ingles dan Metcalf et al., 1972). Stabilitas tanah ekspansif yang murah dan efektif adalah dengan menambahkan bahan kimia tertentu, dengan penambahan bahan kimia dapat mengikat mineral lempung menjadi padat, sehingga mengurangi kembang susut tanah lempung ekspansif (Ingles dan Metcalf et al., 1972).
Struktur NaCl meliputi anion di tengah dan kation menempati pada rongga octahedral. Larutan garam merupakan suatu elektrolit, yang mempunyai gerakan brown dipermukaan yang lebih besar dari gerakan brown pada air murni sehingga bisa menurunkan air dan larutan ini menembah gaya kohesi antar partikel sehingga ikatan partikel menjadi lebih rapat (Bowles et al., 1984), selain itu larutan ini bisa memudahkan didalam memadatkan tanah (Ingles dan Metcalf et al., 1992). Kajian ini bertujuan mengetahui manfaat dari garam dapur NaCl cap kapal api terhadap stabilisasi tanah lempung ekspansif yang meliputi perubahan fisik tanah tersebut seperti perubahan terhadap berat volume, kadar air, berat jenis, pemeriksaan batas-batas atteberg, serta pemadatan standar.
Bahan kajian ini adalah tanah lempung ekspansif yang diambil dari perumahan Citra Land Surabaya, sedangkan bahan penstabilisasi adalah garam dapur (NaCl) cap kapal api yang banyak terdapat di toko-toko dan super market maupun minimarket di seluruh wilayah Indonesia. Metode kajian ini dari awal hingga berakhirnya kajian ini secara rinci dengan mengacu pada diagram alir yang terlihat pada gambar 1 (Mitchell et al., 1976) berikut ini :
\
Pencampuran dan pembuatan benda uji
Tanah + 10%NaCl
Tanah + 20% NaCl
Tanah + 30% NaCl
Tanah + 40% NaCl
Tanah + 50% NaCl
Gambar 1. Diagram Alir
Sumber : (Mitchell et al., 1976)
HASIL KAJIAN
Hasil Kajian Sifat - Sifat Fisik Tanah Lempung Ekspansif START Persiapan tanah dan peralatan
Pengujian Tanah Asli :
- Analisis Hidrometer
- Atteberg Test (Konsistensi Kekentalan)
- Standard Compaction Test (Pemadatan
Standar)
- Specific Grafity (Berat Jenis)
- Berat Volume ( )ᵞ
- Permeabilitas (k)
- Kadar Air (w)
pemeraman dan perawatan 7 hari
- Compaction Test - Berat Volume ( )ᵞ -
Atteberg Test -Kadar Air (w) -
Specific Grafity
Penambahan kadar air (OMC) Pengujian benda uji
a. Hasil Pemeriksaaan Berat Volume ( γ ) (Hatmoko et al., 2003)
Dari hasil pengamatan berat volume, diperoleh hasil pada tabel 1. Pada pengamatan tersebut diperoleh penurunan nilai berat volume pada tanah campuran terhadap tanah asli.
Tabel 1. Hasil Kajian Berat Volume
Perlakuan Berat Volume (γ)
Tanah Asli Tanah Asli + 10% NaCl Tanah Asli + 20% NaCl Tanah Asli + 30% NaCl Tanah Asli + 40% NaCl Tanah Asli + 50% NaCl
1,855 1,741 1,706 1,665 1,612 1,545
Sumber : (Hardiyatmo et al., 2002)
b. Hasil Pemeriksaaan Kadar Air (w) (Kezdi et al., 2000)
Dari hasil pengamatan kadar air, diperoleh hasil pada tabel 2. Pada pengamatan tersebut diperoleh penurunan nilai kadar air pada tanah campuran terhadap tanah asli.
Tabel 2. Hasil Kajian Kadar Air
Perlakuan Kadar Air (w)%
Tanah Asli Tanah Asli + 10% NaCl Tanah Asli + 20% NaCl Tanah Asli + 30% NaCl Tanah Asli + 40% NaCl Tanah Asli + 50% NaCl
15.73 8.99 8.09 5.87 5.60 4.69
Sumber : (Hatmoko Jhon et al., 2003)
c. Hasil Pemeriksaaan Berat Jenis (Gs) (Hatmoko dan Suhartono et al., 2000)
Tabel 3.Hasil Kajian berat jenis Sumber : (Irianto Wardani et al., 2004)
d. Hasil Pemeriksaaan Batas-Batas Atteberg (Hosiya and Mandal et al., 1984)
Hasil pemeriksaan batas-batas Atteberg seperti terlihat pada tabel 4, yang terdiri dari batas cair (LL), batas plastis (PL), batas susut (SL) dan nilai plastisitas (PI).
Tabel 4. Hasil Kajian Atteberg Limit
e. Hasil Pemeriksaaan Pemadatan Standar (Suriadi et al., 2000)
Dari hasil uji pemadatan tanah standar , diperoleh nilai kadar air optimum (OMC) dan berat isi kering ( d γ ) maksimum seperti pada tabel 5.
Tabel 5. Hasil Kajian Pemadatan
Material OMC (%) γd Maks. ( gr/cm3)
Tanah Asli
a. Berat Volume ( γ ) (Hatmoko et al., 2003)
Dari gambar 2 terlihat semakin besar penambahan NaCl maka semakin kecil berat volume tanah lempung ekspansif, dengan nilai R = 0,97.
Gambar 2. Hubungan Persentase Campuran dengan Berat Volume
Sumber : (Hardiyatmo et al., 2002)
b. Kadar Air (w) (Kezdi et al., 1979)
Untuk kadar air menunjukkan semakin besar penambahan NaCl semakin kecil kadar air dari lempung ekspansif, seperti terlihat pada gambar 3, dengan nilai R = 0,94.
Gambar 3. Hubungan Persentase Campuran dengan Kadar Air
Sumber : (Hatmoko Jhon et al., 2003)
c. Berat Jenis (Gs) (Hatmoko dan Suhartono et al., 2000)
Gambar 4. Hubungan Persentase Campuran dengan Berat Jenis
Sumber : (Irianto Wardani et al., 2004)
d. Batas-Batas Atteberg (Hosiya and Mandal et al., 1984)
Batas-batas Aterberg merupakan sifat fisik yang penting pada tanah lempung ekspansif. Dari hasil kajian menunjukkan semakin besar penambahan garam dapur (NaCl) maka semakin kecil nilai batas cair (LL), Batas susut (SL) dan indeks plastisitas. Nilai batas-batas Atterberg terjadi nilai optimum pada kadar penambahan garam dapur (NaCl) sebesar 50 %, dengan nilai R = 0,85.
Gambar 5. Hubungan Persentase Campuran dengan Batas-batas Atterberg
e. Pemadatan (Suriadi et al., 2000)
Pada uji pemadatan menunjukan semakin besar penambahan garam dapur (NaCl) maka semakin menurun kurva pemadatan.. Ini menunjukan tanah semakin baik, seperti terlihat pada gambar 6.
Gambar 6. Hubungan Persentase Campuran dengan Pemadatan Standar
Sumber : (Sudjianto et al., 2006)
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil diatas dapat disimpulkan sebagai berikut,penggunaan bahan campuran garam dapur (NaCl) sebagai bahan stabilisasi pada tanah lempung ekspansif mampu menurunkan kadar air dari tanah asli sebesar 15,73% menjadi 4,63% pada campuran 50%. Dan diikuti menurunnya berat isi kering dari 1.855 gram/cm3menjadi 1.545 gram/cm3. pada campuran NaCl 50%.
Pemakaian bahan campuran garam dapur (NaCl) sebagai bahan stabilisasi terhadap tanah lempung ekspansif mampu menurunkan besarnya nilai PI (Indeks Plastisitas) pada tanah lempung ekspansif sebesar 55.780% pada campuran 50% sebesar 30.250%.
Pemakaian bahan campuran garam dapur (NaCl) sebagai bahan stabilisasi terhadap tanah lempung ekspansif mampu menurunkan nilai berat jenis tanah pada semua perlakuan terhadap tanah lempung ekspansif sebesar 2.352 menjadi 2.150 pada campuran NaCl 50%.
DAFTAR PUSTAKA
Bowles, J.E.,1984, Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Bowles, J.E., 1991, “Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah”, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Chen, F.H., 1975, Foundation on Expansive Soils, Developments in Geotechnical Engineering 12, Else-Vier Scientific Publishing Company, New York.
Chen, F.H., 1975, “ Foundations on Expansive Soil”, Elsevier Science Publishing Company, New York.
Das, Braja M, 1988, Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknik), Erlangga, Jakarta.
Das, B.M.,1993, Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis), Jilid Kedua, Erlangga, Jakarta.
Hapsoro, STU, 1996, Stabilisasi Tanah Lempung denganAbu Terbang dan GEOSTA, Media TeknikEdisi Desember, 1996.
Hardiyatmo, H.C., (2002), Mekanika Tanah I, Edisi Kedua. Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.
Hatmoko, John T, 2003,:Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Untuk Stabilisasi Tanah Lempung Ekspansif, Laporan Penelitian Dosen Muda DIR.JEN. DIKTI, 2003
Hatmoko, J.T, & Suhartono, F., 2000, Stabilisasi Tanah Lempung Ekspansif dengan menggunakan Pasir dan Semen, Laporan Penelitian, LPU Universitas Atma Jaya Yogyakarta.
Hosiya, N., and Mandal,J.N., 1984, Metallic Powders in Reinforced Earth., Journal of Geotechnical Engineering, Vol.110, No. 10, October 1984, ASCE, pp. 1507-1511.
Idrus, 1991, Stabilisasi Pada Lempung Losari Dengan Kapur dan Semen., Master Tesis, Institut Teknologi Bandung.
Ingles, O.G., dan Metcalf, J.B., 1972, Soil Stabilization, Butterworths, Sydney.
Ingles, O.G. dan Metcalf, J.B., 1992, “Soil Stabilitzation Principles and Practice”, Butterworths Pty. Limited, Melbourne.
Kezdi, A.,1979, Stabilized Earth Roads, Elsevier Scientific Publishing Company, New York.
Mitchell, J.K., 1976, The Proporties of Cement Stabilized Soils, Proceeding Residental Workshops on Material and Methods for Low Cost Road, Rail and reclamation Works, Leura, Australia, September 6-10, 1978, published by Unsearch Ltd., University of New South Wales, 1976.
Schaefer, V.R., Abramson, L.W., 1997, Ground improvement, ground reinforcement and ground treatment: Developments : 1987-1997. Geotech. Spec. Publ. No. 69, ASCE New York.
Sosrodarsono, 1994, Mekanika Tanah Dan Teknik Pondasi, Penerbit P.T. Pradinya Pamamita, Jakarta.
Sudjianto, A.T., 2002, Cara menentukan Sifat-Sifat Fisik Dan Mekanik Tanah Di Laboratorium, JTS Universitas Widyagama Malang.
Sudjianto, A.T., 2006, Studi Potensi dan tekanan Pengembangan Pada Tanah lempung Ekspansif Pada variasi Kadar Air, Laporan Penelitian Hibah Dikti Depdiknas Skim PDM, Fakultas Teknik Universitas Widyagama Malang (tidak dipublikasikan).
Suhardjito, 1989, Teknik Pondasi, Laboratorium Geoteknik, Pusat Antar Universitas (PAU)., Institut Teknologi Bandung
Supriyono, 1995, Tekanan Pengembangan Untuk tanah tak terusik khususnya pada tanah Ekspansive, Majalah Media Teknik, Fakultas Teknik Universitas Gadjahmada, No. 3, tahun XVII, edisi Desember, Yogyakarta 1995.
Suriadi, S., 2000, “ Stabilisasi Tanah Lempung dengan Kapur dan Garam,” Tesis S-2, Program Studi Teknik Sipil, Jurusan Ilmu-ilmu Teknik, Program Pascasarjana, UGM Jogjakarta.
