1. PENDAHULUAN
Tanah lempung adalah tanah yang memiliki partikel-partikel mineral tertentu yang menghasilkan sifat-sifat plastis pada tanah bila dicampur dengan air. Tanah lempung biasa digunakan sebagai bahan timbunan jalan raya. Sifat umum dari tanah lempung adalah sangat keras dalam kondisi kering dan bersifat plastis dalam keadaan kadar air sedang. Namun ketika kadar air tinggi, tanah lempung akan bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak. Oleh sebab itu, tanah lempung perlu dilakukan stabilisasi.
Stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan tertentu, guna memperbaiki sifat-sifat teknis tanah, atau dapat pula berarti usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah tertentu agar memenuhi syarat teknis tertentu (Hardiyatmo, 2010).
Stabilisasi tanah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah stabilisasi dengan cara kimiawi yaitu dengan menambahkan bahan kimia pada tanah yang akan distabilisasi. Bahan pencampur yang dipilih adalah abu gunung vulkanik.
Abu gunung vulkanik yang digunakan pada penelitian ini berasal dari Gunung Sinabung. Dari data terakhir, volume lava Gunung Sinabung yang keluar sudah mencapai 3,3 juta meter kubik (Shankar, 2016). Dampak dari abu vulkanik yang dikeluarkan Gunung Sinabung dapat mengganggu kesehatan, merusak rumah penduduk, menghambat saluran air, merusak tanaman pertanian, dan mengacaukan aktivitas penduduk dan yang lainnya.
Abu gunung vulkanik sendiri mengandung aluminium, silika, besi, kalsium, dan magnesium. Silika (SiO2) yang dikandung oleh abu gunung vulkanik merupakan unsur
STABILISASI TANAH LEMPUNG
DENGAN MENGGUNAKAN ABU GUNUNG VULKANIK
DITINJAU DARI NILAI CALIFORNIA BEARING RATIO
Samuel Mario Arnoldi Napitupulu
Mahasiswa S1,Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Medan
Roesyanto
Staff Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Medan
ABSTRAK: Stabilisasi tanah merupakan usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah
tertentu agar memenuhi syarat teknis tertentu.Dalam penelitian ini, stabilisasi tanah yang dilakukan merupakan stabilisasi tanah secara kimiawi dengan bahan pencampur abu gunung vulkanik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan abu gunung vulkanik terhadap nilai CBR, untuk mengetahui pengaruh lama pemeraman 1 hari dan 14 hari campuran terhadap nilai CBR, dan mencari kadar campuran dengan lama pemeraman yang efektif untuk menghasilkan nilai CBR terbesar. Dari penelitian ini diperoleh jenis tanah termasuk CL (Clay – Low Plasticity) berdasarkan klasifikasi USCS dan tergolong A-6 (6) berdasarkan klasifikasi AASHTO dengan material campuran stabilisator paling efektif yaitu variasi campuran 10% AGV pada pemeraman 14 hari. Nilai CBR yang dihasilkan oleh campuran 10% AGV yang diperam selama 14 hari adalah 8,95%. Dengan naiknya kadar abu gunung vulkanik, nilai CBR selalu naik sampai dengan kadar 10% AGV kemudian menurun dan konstan pada campuran abu gunung vulkanik yang lebih tinggi tetapi tetap di atas nilai CBR tanah asli.
Kata Kunci: lempung, abu gunung vulkanik, stabilisasi tanah, CBR
ABSTRACT: Soil stabilization is an attempt to change or improve the engineering properties of certain lands in order to qualify certain technical. In this study, soil stabilization conducted a soil stabilization chemically with ingredients mixing volcanic ash. The purpose of this study was to determine the effect of volcanic ash towards the CBR value, to determine the effect of curing time 1 day and 14-day mix of the value of CBR, and search content of the mixture with a long ripening effective to produce the greatest value of CBR. From this research, the types of soils including CL (Clay - Low Plasticity) based classification USCS and classified as A-6 (6) based on the classification AASHTO with the most effective stabilizer mixture material is a mixture of 10% AGV variation in curing 14 days. CBR value generated by a mixture of 10% AGV which brooded for 14 days was 8.95%. With rising levels of volcanic ash, the CBR value always rises to the level of 10% AGV then decreased and the constant mix of volcanic ash were higher but still above the original soil CBR.
penyusun utama dalam pembuatan semen. Sifat pozolanik adalah perilaku mengikat mineral lain yang ada di lempung sehingga menjadi semakin keras dalam jangka waktu tertentu (Mu’minah, 2014). Oleh sebab itu, abu gunung vulkanik Gunung Sinabung dapat dimanfaatkan sebagai bahan campur stabilisasi tanah, selain karena kandungan Silika yang dimilikinya, juga bisa mengurangi limbah yang tak termanfaatkan oleh penduduk.
2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan pada sampel tanah asli dan tanah yang diberikan bahan stabilsasi berupa penambahan Abu Gunung Vulkanik (AGV) dengan berbagai variasi campuran. Tanah yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari PTPN II, Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara. Abu gunung vulkanik Gunung Sinabung yang digunakan berasal dari Desa Gurukinayan, Kabupaten Karo, Propinsi Sumatera Utara.
Penelitian ini dilakukan sesuai dengan diagram alir dibawah ini (Gbr.1):
Gbr 1. Diagram alir penelitian
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 1.1 Pengujian Tanah Asli
Hasil dari pengujian sifat fisik tanah asli tertera pada Tabel 1.
Tabel 1. Data uji sifat fisik tanah
No. Pengujian Hasil
1. Kadar air (Water Content) 14,52% 2. Berat spesifik (Specific
Gravity) 2,64
3. Batas cair (Liquid Limit) 48,64 % 4. Batas plastis (Plastic Limit) 18,81 % 5. Indeks plastisitas (Plasticity
Index) 29,82 %
6. Persen lolos saringan no. 200 50,04% 7. Kadar air optimum 21,38 % 8. Berat isi kering maksimum 1,32 gr/cm3
1.2 Pengujian Abu Gunung Vulkanik
Hasil dari pengujian komposisi abu gunung vulkanik Gunung Sinabung tertera pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Tabel 2. Komposisi kimia abu gunung vulkanik Tabel 3. Data uji sifat fisik abu gunung vulkanik
1.3 Pengujian Sifat Fisik dan Mekanis Tanah dengan Bahan Stabilisator
Dari penelitian diperoleh sampel yang telah dicampur bahan stabilisasi menunjukan bahwa penambahan abu gunung vulkanik 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. No Komponen % Hasil 1 SiO2 85,90 2 Al2O3 11,93 3 Fe2O3 0,01 4 CaO 0,13
No. Pengujian Hasil
1. Berat spesifik
(Specific Gravity) 2,62 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 11,40 %
Mulai
Studi Literatur Perumusan Masalah
Pegambilan Sampel Tanah
Persiapan Bahan
a.Tanah Asli b.Abu Gunung Vulkanik
Pembuatan Benda Uji (99 Sampel)
1. Tanah asli (tanpa campuran abu gunung vulkanik) 2. Kombinasi campuran :
Tanah + 2% AGV Tanah + 11% AGV Tanah + 17% AGV Tanah + 4% AGV Tanah + 12% AGV Tanah + 18% AGV Tanah + 6% AGV Tanah + 13% AGV Tanah + 19% AGV Tanah + 8% AGV Tanah + 14% AGV Tanah + 20% AGV Tanah + 9% AGV Tanah + 15% AGV
Tanah + 10% AGV Tanah + 16% AGV
3. Pemadatan dengan Proctor Standard (165 sampel)
Pemeraman 1 Hari Uji Kuat Tekan Bebas
Pengolahan Data
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Pemeraman 14 Hari Uji Kuat Tekan Bebas Pengujian Benda Uji
Analisis Data Mulai
Gbr2. Grafik hubungan nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 2%-20% AGV
pada pemeraman 1 hari dan 14 hari
Gbr 3. Grafik hubungan nilai Indeks Plastisitas (IP) dengan variasi campuran 2%-20% AGV pada
pemeraman 1 hari dan 14 hari
Pada Gbr.2 tersebut, ditunjukkan bahwa batas cair akibat penambahan bahan stabilisasi abu gunung vulkanik mengalami penurunan. Semakin besar persentase abu gunung vulkanik, maka semakin kecil batas cairnya. Pada tanah asli batas cair mencapai 48,64% sedangkan nilai batas cair terendah berada pada penambahan 20% abu gunung vulkanik dengan lama pemeraman 14 hari yaitu sebesar 30,15%. Hal tersebut disebabkan akibat tanah mengalami proses sementasi oleh abu gunung vulkanik sehingga tanah menjadi butiran yang lebih besar yang menjadikan gaya tarik menarik antar partikel dalam tanah menurun.
Gbr. 3 memperlihatkan 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 abu gunung vulkanik yang ditambahkan ke tanah. Proses ini memperkuat ikatan antara partikel-partikel tanah, sehingga terbentuk butiran yang lebih keras dan stabil. Terisinya pori-pori tanah
memperkecil terjadinya rembesan pada campuran tanah-abu gunung vulkanik tersebut yang berdampak pada berkurangnya potensi kembang susut.
Ditambah dengan bahan stabilisasi berupa abu gunung vulkanik. Silika dan alumina dari abu gunung vulkanik bercampur dengan air membentuk pasta yang mengikat partikel lempung dan menutupi pori-pori tanah. Rongga-rongga pori yang dikelilingi bahan sementasi yang lebih sulit ditembus air akan membuat campuran tanah dan abu gunung vulkanik lebih tahan terhadap penyerapan air sehingga menurunkan sifat plastisitasnya.
Dapat dilihat penurunan indeks plastisitas dari tanah asli yang awalnya sebesar 29,82% mengalami penurunan seiring bertambahnya pencampuran abu gunung vulkanik hingga nilai indeks plastisitas terendah pada campuran 20% abu gunung vulkanik pada pemeraman 14 hari yaitu sebesar 9,04%.
Gbr 4. Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks) tanah dengan variasi campuran
2%-20% AGV pada pemeraman 1 hari dan 14 hari
Pada grafik Gbr. 4, dapat dilihat berat isi kering maksimum dari seluruh pengujian berada pada campuran 10% abu gunung vulkanik dengan lama pemeraman 14 hari yaitu sebesar 1,49 gr/cm3, berbeda dengan saat campuran 10% abu gunung vulkanik yang hanya diperam 1 hari dengan nilai berat isi kering maksimum sebesar 1,44 gr/cm3. Peningkatan nilai berat isi kering maksimum yang dipengaruhi oleh lama pemeraman disebabkan campuran tanah lempung dan abu gunung vulkanik yang semakin merata.
Pada nilai kadar air optimum campuran 10% abu gunung vulkanik pada pemeraman 1 hari sebesar 19,49% mengalami penurunan seiring dengan lama pemeraman 14 hari menjadi 19,35%, hal ini disebabkan oleh campuran air yang merata seiring dengan
lamanya pemeraman terhadap campuran abu gunung vulkanik dan tanah lempung seperti yang terlihat pada Gbr. 5 dibawah ini.
Gbr 5.Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) denganvariasi campuran 2%-20%
AGV pada pemeraman 1 hari dan 14 hari Hasil pengujian CBR yang dilakukan pada setiap variasi kadar campuran, nilai CBR maksimum seluruh pengujian adalah 8,95% yang didapat dari campuran 10% abu gunung vulkanik dan tanah lempung dengan lama pemeraman selama 14 hari. Nilai CBR pada campuran 10% abu gunung vulkanik mengalami peningkatan seiring dengan lama pemeraman, dimana ketika campuran diperam selama 1 hari, nilai CBR hanya didapat sebesar 8,22%.
Untuk grafik hubungan nilai CBR pada variasi pencampuran abu gunung vulkanik dengan lama pemeraman 1 hari dan 14 hari dapat dilihat pada Gbr. 6.
Gbr 6. Grafik hubungan antara nilai CBR dengan variasi campuran 2%-20% AGV pada
pemeraman 1 hari dan 14 hari
Pada grafik yang ditunjukkan oleh Gbr. 6, disamping peningkatan yang dialami penambahan 10% abu gunung vulkanik seiring lama pemeramannya, dapat dilihat juga nilai
CBR pengujian untuk pemeraman 1 hari terbesar ada pada campuran 12% abu gunung vulkanik sebesar 8,87%, sedangkan pada pemeraman 14 hari, nilai CBR maksimum didapat pada campuran 10% abu gunung vulkanik sebesar 8,95%.
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa :
1. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL (Clay-Low Plasticity) yaitu lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang dan tetap pada jenis CL setelah dicampurkan dengan abu gunung vulkanik.
2. Berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah asli termasuk dalam jenis A-7-6 (11). Pada lama pemeraman 14 hari, campuran tanah dan 2%-9% AGV termasuk dalam jenis A-7-6, kemudian pada campuran 10%-18% AGV termasuk dalam jenis A-6, dan pada campuran 19%-20% AGV termasuk dalam jenis A-4. Pada campuran tanah dan 10% AGV termasuk dalam jenis A-6 (6).
3. Dari hasil uji Water Content didapat bahwa nilai kadar air tanah asli sebesar 14,52%, kemudian dari hasil uji Specific Gravity didapat bahwa nilai berat spesifik tanah yaitu sebesar 2,64 ; dan berat spesifik abu gunung vulkanik sebesar 2,62.
4. Dari uji Atterberg pada tanah asli diperoleh nilai Liquid Limit (LL) sebesar 48,64%, indeks plastisitas (IP) sebesar 29,82% dan Liquidity Index (LI) sebesar -0,14% (LI < 0 ). Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan diketahui bahwa :
• Pemeraman 1 hari dengan campuran 20% AGV, memiliki indeks plastisitas (IP) yang paling rendah yakni 9,73%. Dengan nilai Liquid Limit sebesar 30,70%.
• Pemeraman 14 hari dengan campuran 20% AGV, memiliki indeks plastisitas (IP) yang paling rendah yakni 9,04%. Dengan nilai Liquid Limit sebesar 30,15%.
Adanya penurunan nilai indeks plastisitas (IP) pada 20% AGV dengan lama
pemeraman 1 hari sebesar 9,73% menjadi 9,04% pada pemeraman 14 hari dikarenakan adanya pengaruh lama pemeraman terhadap reaksi kimia pencampuran abu gunung vulkanik dan tanah lempung.
5. Dari hasil uji Proctor Standart menghasilkan nilai kadar air optimum pada tanah asli sebesar 21,38% dan berat isi kering
maksimum sebesar 1,32 gr/cm³, sedangkan nilai berat isi kering yang maksimum dari semua campuran yaitu campuran 10% AGV pada pemeraman 14 hari sebesar 1,49 gr/cm3, terjadi peningkatan seiring dengan lama pemeraman yang sebelumnya ketika hanya diperam 1 hari nilai berat isi kering maksimumnya sebesar 1,44 gr/cm3, sedangkan kadar air optimum campuran 10% AGV pada pemeraman 1 hari sebesar 19,49% mengalami penurunan pada pemeraman 14 hari menjadi 19,35%.
6. Dari uji CBR laboratorium rendaman (soaked) dengan lama perendaman selama 3 hari yang dilakukan pada tanah asli diperoleh nilai CBR sebesar 4,56%. Dari hasil penelitian yang dilakukan, nilai CBR setelah tanah lempung dicampur dengan abu gunung vulkanik yang paling besar ada pada campuran 10% AGV dengan lama pemeraman 14 hari sebesar 8,95%.
7. Nilai CBR pada campuran 10% AGV mengalami peningkatan seiring lama pemeraman, dimana:
• Pemeraman 1 hari, nilai CBR campuran 10% AGV sebesar 8,22%.
• Pemeraman 14 hari, nilai CBR campuran 10% AGV sebesar 8,95%.
Lama pemeraman mengakibatkan tanah dan campuran AGV semakin merata, sehingga menghasilkan nilai CBR yang lebih tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Ariyani, N., Nugroho, A. C. 2007. Pengaruh Kapur
Dan Abu Sekam Padi Pada Nilai Cbr Laboratorium Tanah Tras Dari Dusun Seropan Untuk Stabilitas Subgrade Timbunan, Edisi I.
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UKRIM, Yogyakarta.
Bowles, J. E. 1991. Analisa dan Desain Pondasi, Edisi
Keempat, Jilid II. Jakarta: Erlangga.
Bowles, J. E. 1993. 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. 1994. Mekanika Tanah Jilid I,
Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis, Jakarta: Erlangga.
Das, B. M. 1998. Mekanika Tanah, Prinsip-prinsip
Rekayasa Geoteknis, Jilid-1. Jakarta: Erlangga.
Gunawan, Hendra., Huda, N. A. 2013. Pemanfaatan
Limbah Karbit Untuk Meningkatkan Nilai Cbr Tanah. Program Studi Teknik Sipil Universitas
Sebelas Maret, Surakarta.
Hardiyatmo, H. C. 2002. Teknik Fondasi 1, Yogyakarta: FT. UGM
Hardiyatmo, H. C. 2010. Mekanika Tanah 1, Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Ibrahim. 2013. Stabilisasi Tanah Lempung Dengan
Penambahan Limbah Sawit Terhadap Nilai California Bearing Ratio. Jurnal Teknik Sipil,
Volume 9, No.2.
Lambe, W. T. 1969. Soil Mechanics, Jhon Wiley and Sons Inc. New York.
Mu’minah, R. N. 2014. Pengaruh Abu Vulkanik
Terhadap Parameter Kuat Geser Tanah Lempung. Jurnal Universitas Pendidikan Indonesia.
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. Panjaitan, S. R. N. 2014. Pengaruh Perendaman
Terhadap Nilai CBR Tanah Mengembang Yang Distabilisasi Dengan Abu Cangkang Sawit.
Jurnal Teknik Sipil Institut Teknologi Medan. Prabowo, I. 2013. Pengaruh Abu Vulkanik Sebagai
Bahan Stabilisasi Tanah untuk Lapis Subgrade.
Diploma Teknik Sipil Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Pusat Litbang Prasarana Transportasi. 2001. Panduan
Geoteknik 1 : Proses Pembentukan dan Sifat-sifat Dasar Tanah Lunak. Jakarta.
Rostaman, T., Kasno, A., dan Anggria, L. 2011.
Perbaikan Sifat Tanah dengan Dosis Abu Vulkanik Pada Tanah Oxisols. Badan Litbang
Pertanian.
Sari, I. N. 2016. Kajian Efektifitas Penggunaan Semen
Portland dan Limbah Karbit Terhadap Stabilitas Tanah Lempung Ditinjai Dari Nilai CBR
Program Studi Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan.
Shankar, S. 2016. “Mount Sinabung Volcano Eruption:
Over 1,200 Villagers In Indonesia Forced To
Evacuate” Jurnal Online,
http://www.ibtimes.com/mount-sinabung- volcano-eruption-over-1200-villagers-indonesia-forced-evacuate-1968566
Soedarmono, G. D., Purnomo, E. 1997. Mekanika
Tanah, Cetakan 1. Penerbit Kanisius (Anggota
IKAPI), Yogyakarta.
Sormin, P. J. 2016. Pengujian CBR (California Bearing
Ratio) pada Stabilitas Tanah Lempung dengan Campuran Semen Portland Tipe I dan Abu Vulkanik. Program Studi Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan.
