INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
PENGARUH PENAMBAHAN FLY ASH PADA TANAH LEMPUNG
TERHADAP PARAMETER KONSOLIDASI
EFFECT OF FLY ASH ADDITION ON THE PARAMETERS OF
CONSOLIDATION OF CLAY SOIL
Kukuh Prihatin
Staff Pengajar, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Samarinda
kukuh_prihatin@yahoo.com
INTISARI
Tanah adalah penopang pondasi yang merupakan bagian struktur bangunan. Jika daya dukung tanahnya rendah dan pemampatan tinggi, maka akan berakibat kegagalan pada struktur diatasnya. Fly ash adalah limbah batu bara yang dapat digunakan sebagai alternatif untuk meningkatkan daya dukung dan memperkecil pemampatan. Pada penelitian ini dilakukan percobaan konsolidasi untuk mengetahui perubahan parameter konsolidasi dengan adanya penambahan fly ash 0%, 5%, 10%, 15% dan 20% pada tanah lempung berplastisitas rendah (CL). Hasilnya menunjukkan semakin besar prosentase fly ash maka semakin kecil angka pori (e) dan koefisien konsolidasi (Cv), kecuali pada tekanan 400 kPa fly ash 5% nilai Cv paling kecil. Sedangkan koefisien tekanan (av), koefisien kompressibilitas volume (mv) dan indeks pemampatan (Cc) meningkat dengan bertambahnya prosentase fly ash, kecuali pada fly ash 10% diperoleh nilai av, mv dan Cc terkecil.
Kata kunci : fly ash, lempung, konsolidasi
ABSTRACT
Soil is the supporting foundation that is part of the structure. Soil that has a low bearing capacity and high settlement, will causes a failure of the structure above. Fly ash is the waste coal that can be used as an alternative to increase the bearing capacity and minimize compression. In this research, the consolidated trial to determine the parameters for consolidation with the addition of fly ash 0%, 5%, 10%, 15% and 20% in low plasticity clay (CL). The result showed the greater percentage of fly ash, the smaller the void ratio (e) and coefficient of consolidation (Cv), except at a pressure of 400 kPa, fly ash 5% Cv value of the smallest. While the pressure coefficient (av), coefficient of
volume change (mv) and compression index (Cc) increases with the percentage of fly ash,
except in the fly ash 10% av, mv and Cc value obtained smallest.
Keywords : fly ash, clay, consolidation PENDAHULUAN
Pada perencanaan pekerjaan konstruksi banyak dijumpai tanah lempung dengan konsistensi tanah lunak. Tanah lunak memiliki daya dukung rendah dan pemampatan tinggi dengan waktu pemampatan sangat lama. Pemampatan pada tanah berbutir halus ini diakibatkan adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel
dan terjadinya disipasi air pori. Peristiwa terjadinya pemampatan ini karena adanya konsolidasi, yaitu proses keluarnya air dari dalam pori tanah kohesif yang jenuh dengan permeabilitas rendah, yang menyebabkan perubahan volume, sebagai akibat adanya tegangan vertikal tambahan oleh beban luar. Untuk memperkecil pemampatan maka dalam penelitian ini dilakukan penambahan limbah
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
batu bara berupa fly ash kelas C (sumber : Brosur PT. Berau Coal) yang mengandung
sub-bituminous yang selain mempunyai sifat pozzolan juga mempunyai sifat
self-hardening sehingga pada waktu dicampur
dengan air maka fly ash jenis ini akan mengeras akibat hidrasi seperti halnya pada semen Portland (ASTM C618).
Harapannya, setelah tanah lempung lunak dicampur dengan fly ash dapat memperkecil nilai pemampatan tanah, yang bisa dilihat dari parameter konsolidasi yaitu koefisien tekanan (av), koefisien perubahan volume (mv), indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv).
LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka
Cocka, E. (2001) melakukan penelitian pengaruh penambahan fly ash kelas C dari dua sumber yaitu Soma dan Tuncbilek pada tanah ekspansif, yang dicampur fly
ash 0-25% dan diperam selama 7 dan 28
hari. Pengujian dilakukan untuk melihat pengaruhnya terhadap indeks plastisitas, activity dan potensi pengembangannya. Hasilnya, indeks plastisitas, activity dan potensi pengembangan menurun dengan meningkatnya prosentase fly ash dan waktu pemeraman. Kadar fly ash optimum terjadi pada 20%.
Penelitian dari Phanikumar, B.R dan Sharma, R.S (2004) yaitu pengaruh fly ash terhadap sifat mekanik tanah ekspansif yaitu
free swell index (FSI), swell potensial, swelling pressure, plastisitas, pemadatan,
kekuatan dan konduktivitas hidrolik. Fly ash dicampur dengan tanah ekspansif dengan komposisi fly ash 0%, 5%, 10%,15% dan 20% terhadap berat kering tanah dan kesimpulannya adalah peningkatan kadar fly
ash mengurangi karakteristik plastisitas dan
FSI berkurang sekitar 50% dengan penambahan 20% fly ash. Konduktivitas hidrolik tanah ekspansif menurun dengan peningkatan prosentase fly ash, karena berat volume tanah kering meningkat. Jika fly ash meningkat, maka kadar air optimum menurun dan berat volume tanah kering maksimum meningkat. Pengaruh penambahan fly ash mengakibatkan tanah ekspansif lebih stabil dan kekuatan geser undrained juga meningkat dengan penambahan kadar fly ash.
Pada penelitian Phanikumar, B.R dan Sharma, R.S (2007), pengaruh fly ash pada tanah lempung ekspansif dan lempung non ekspansif terhadap karakteristik konsolidasi menunjukkan nilai Cc menurun pada kedua jenis lempung dengan meningkatnya kadar fly
ash. Peningkatan fly ash menyebabkan
kompresibilitas berkurang lebih efektif pada lempung ekspansif yang memiliki plastisitas lebih tinggi. Fly ash juga mengurangi perubahan volume pada konsolidasi primer, sekunder dan besarnya penurunan bangunan struktur pada tanah lempung ekspansif menurun dan kecepatan penurunan meningkat.
Menurut Phanikumar, B.R. (2009) tanah ekspansif mengembang akibat menyerap air dan menyusut akibat penguapan. Permasalahan tersebut menyebabkan bangunan yang didirikan di atasnya menjadi rusak parah. Untuk menangkal masalah tanah ekspansif tersebut, dilakukan stabilisasi lempung ekspansif dengan penambahan kapur dan fly ash. Pengaruh kapur dan fly ash ini pada indeks pengembangan bebas (Free
Swelling Index, FSI), potensial swelling, swelling pressure, koefisien konsolidasi,
indeks kompresi, karakteristik konsolidasi sekunder dan kekuatan geser. Kadar kapur (berat kapur/berat tanah kering) divariasikan 0%, 2%, 4% dan 6% dan kadar fly ash (berat
fly ash/berat tanah kering) 0%, 10% dan 20%.
Kadar fly ash 20% menunjukkan penurunan yang signifikan dalam potensial swelling,
swelling pressure, indeks kompresi dan
karakteristik konsolidasi sekunder dan mengakibatkan peningkatan kepadatan kering maksimum dan kekuatan geser. Potensial
swelling dan swelling pressure menurun
dengan meningkatnya kadar kapur juga. Selanjutnya, karakteristik konsolidasi meningkat. Karakteristik pemadatan dan kekuatan tekan bebas meningkat pada 4% kapur dan berkurang pada 6% kapur.
Menurut Panjaitan, Surta R. N. (2010) bahwa pengujian CBR pada tanah ekspansif yang dilakukan dengan variasi penambahan kadar fly ash 0%, 5%, 10%, 15% dan 20% serta adanya variasi waktu pemeraman mulai 0, 1, 4, 7 dan 14 hari didapatkan hasil terjadi peningkatan nilai CBR seiring dengan bertambahnya waktu pemeraman. Peningkatan yang terjadi secara signifikan pada penambahan kadar fly ash 15 % dengan
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
variasi waktu pemeraman antara 4 hari sampai 7 hari.
Saeid, A., dkk (2012) dalam penelitiannya pada campuran pasir 50% dan lempung kaolin 50% serta delapan sampel lain dicampur dengan fly ash dengan prosentase 2,5% sampai 20%. Penelitian dilakukan untuk mengetahui pengaruh fly ash pada kompresibilitas dan karakteristik swelling tanah berupa indeks kompresi, indeks
swelling, dan angka pori awal. Secara
keseluruhan, data menunjukkan bahwa stabilisasi fly ash dapat mengurangi sifat konsolidasi dan perilaku swelling. Selain itu, kenaikan kadar fly ash dapat menyebabkan penurunan angka pori.
Sudjianto, A. T. (2012) melakukan penelitian pada tanah bekas timbunan (landfill) yang cukup luas di Kota Malang, tetapi belum dapat digunakan untuk mendirikan bangunan, karena daya dukung tanah yang rendah dan kompresibilitas tanah yang besar. Guna memperbaiki perilaku tersebut dilakukan stabilisasi landfill tersebut dengan fly ash. Sampel landfill diambil dari Lhowok Doro, Gadang, Kedung Kandang, Kota Malang. Material fly ash diambil dari PLTU Paiton Probolinggo. Komposisi campuran fly ash yang ditambahkan adalah 5%, 10%, 15% dan 20% dari berat kering landfill. Hasil penelitian memperlihatkan, kerikil mengalami penurunan 95% dari tanah asli pada campuran 20% fly ash, demikian pula dengan pasir mengalami peningkatan 25% dan lempung/lanau mengalami penurunan 60% . Pada pemadatan standar, untuk OMC mengalami penurunan 25% dan berat volume kering maksimum mengalami peningkatan 14%. Sedangkan hasil uji unconfined diperoleh peningkatan kuat tekan bebas (qu) rata-rata naik 40% dan cu rata-rata naik 40% yang terjadi pada campuran 20% fly ash.
Konsolidasi
Proses keluarnya air dari dalam pori tanah jenuh dengan permeabilitas rendah, yang menyebabkan perubahan volume, sebagai akibat adanya tegangan vertikal tambahan oleh beban luar.
Tujuan konsolidasi untuk menentukan : 1. sifat pemampatan tanah dinyatakan
dengan koefisien kompresibilitas volume tanah (mv) atau indeks pemampatan (Cc)
2. sifat pengembangan tanah ditentukan dari indeks pengembangan (Cs)
3. karakteristik konsolidasi menunjukkan kecepatan kompresi tanah terhadap waktu dan dinyatakan oleh koefisien konsolidasi (Cv).
Sifat Pemampatan
Pemampatan tanah lempung dapat diukur dari koefisien-koefisien berikut :
1. koefisien kompresibilitas volume (mv) yaitu perubahan volume per satuan kenaikan tekanan efektif. Perubahan volume dapat dinyatakan dalam angka pori maupun tebal sampel tanah. Grafik hubungan antara angka pori dengan tekanan efektif ditunjukkan Gambar 1.
Gambar 1. Grafik Angka pori (e) versus log ’ akibat loading-unloading-reloading (Das,
B.M. 2008)
Persamaan kompresibiltas volume (mv) yaitu sebagai berikut: 0
1 e
a
m
v v
(1)
e av (2) dengan : aV : koefisien tekanan (m2/kN)eo : angka pori mula-mula
e : perubahan angka pori
: perubahan tegangan (kPa) Gambar 1 menunjukkan hubungan antara angka pori (e) terhadap tekanan efektif (
'), yaitu garis ab kondisi tanah saat dibebani (loading), lalu garis cd kondisi beban
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
tersebut diambil (unloading) dan kemudian garis dfgh dibebani kembali (reloading). 2. Indeks pemampatan (Cc) adalah kemiringan linier dari grafik angka pori (e) terhadap tekanan efektif (
') pada bagian pemampatan dan tidak berdimensi yang ditunjukkan oleh Gambar 2.Gambar 2. Grafik Angka pori (e) versus log
’ untuk menentukan tekanan prakonsolidasi,
c’ dan indeks pemampatan, Cc
(Das, B.M. 2008)
Persamaan indeks pemampatan (Cc) yaitu sebagai berikut: 1 2 2 1 1 2 log log
e e e Cc (3) dengan :e1 : angka pori pada titik 1
e2 : angka pori pada titik 2
1 : tekanan pada titik 1
2 : tekanan pada titik 2
3. Indeks pengembangan (Cs) adalah kemiringan linier dari grafik angka pori (e) versus log ’ pada bagian pengembangan dan tidak berdimensi
4. Koefisien konsolidasi (Cv)
Nilai Cv untuk suatu kenaikan tekanan tertentu dalam uji oedometer dapat ditentukan dengan membandingkan karakteristik kurva-kurva eksperimental dan teoritis, prosedur tersebut dinamakan pencocokan kurva (curve
fitting). Salah satu karakteristik kurva
tersebut adalah metode akar waktu menurut Taylor seperti pada Gambar 3 berikut. Cara
menentukan nilai Cv dapat diperoleh dengan membuat seperti pada Gambar 3. yaitu penurunan terhadap
akar waktu. Dari grafik
tersebut akan diperoleh waktu, t.
Gambar 3. Metode Akar Waktu menurut
Taylor (Das, B.M. 2008)
Persamaan koefisien konsolidasi (Cv) yaitu sebagai berikut: 90 2 . t H T C v dr v
(4)
dengan :
T
V: faktor waktu, tergantung pada
derajat konsolidasi, U
U = 90% Tv = 0,848
H
dr: panjang
aliran
yang
harus
ditempuh oleh air pori untuk
mengalir keluar.
Single drainage, H
dr= H
Double drainage, H
dr= H/2
H
: tebal lapisan tanah lunak yang
memampat
t
90: waktu yang dibutuhkan untuk
mencapai 90% dari pemampatan
konsolidasi total
Fly Ash
Fly ash adalah material halus yang
dihasilkan dari batubara, yang terdiri dari silika, ferric oksida dan alumina. Komposisi fly ash beragam menurut sumber batubaranya. American Society for
Testing Materials (ASTM) membagi fly ash
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
1. Kelas F
Fly ash kelas F biasanya dihasilkan dari
pembakaran batubara anthracite atau
bitumious coal. Sifat fly ash jenis ini tidak self-harderning akan tetapi umumnya
bersifat pozzolan. Jadi dengan adanya air fly ash ini bereaksi dengan kapur untuk membentuk hasil-hasil yang bersifat
cementitious. Reaksi pozzolan ini
berlangsung secara lambat. 2. Kelas C
Fly ash kelas ini biasanya merupakan hasil
pembakaran batubara yang sub-bituminous dan lignite yang selain mempunyai sifat pozzolan juga mempunyai sifat
self-hardening sehingga pada waktu dicampur
dengan air fly ash jenis ini akan mengeras akibat hidrasi seperti halnya pada semen portland.
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan contoh tanah yang diambil dari Folder Air Hitam Samarinda Kalimantan Timur dan Fly ash dari Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Lati Berau Kalimantan Timur. Alat yang digunakan untuk uji konsolidasi adalah Oedometer dan pengujiannya dilaksanakan di Laboratorium Teknik Sipil Politeknik Negeri Samarinda. Sampel yang akan diuji adalah sampel terganggu (disturb sampel) sebanyak 5 (lima) sampel, masing-masing berupa campuran tanah dan fly ash, dengan prosentase fly ash 0%, 5%, 10%, 15% dan 20%. Prosentase fly
ash diambil terhadap berat kering sampel
tanah.
Penelitian diawali dengan pengujian specific
gravity, analisa ayak dan hydrometer serta atterberg limit, dengan pengujian mengacu
pada standar ASTM. Dari hasil pengujian ini untuk menentukan klasifikasi tanah yang digunakan.
Tahapan selanjutnya adalah pengujian konsolidasi yang dilakukan terhadap masing-masing campuran tanah dan fly ash dicampur dengan air sesuai dengan kondisi kadar air tanah asli, diperam selama 1 hari agar menjadi campuran yang homogen dan kemudian dipadatkan di dalam cetakan konsolidasi dengan diameter 5,05 cm dan tinggi ring 1,33 cm. Pada saat pengujian konsolidasi, menggunakan dua batu pori
dengan asumsi double drainage dan tekanan yang diberikan secara bertahap mulai 5 kPa, 10 kPa, 20 kPa dan 40 kPa dengan masing-masing tekanan diamati selama 24 jam serta pengurangan beban mulai dari 10 kPa, kemudian kembali pada tekanan semula 5 kPa masing-masing diamati selama 6 jam. Sketsa pengujian konsolidasi ditunjukkan oleh Gambar 4.
Gambar 4. Pengujian Konsolidasi
Dari hasil uji konsolidasi diperoleh nilai koefisien konsolidasi (Cv), indeks pemampatan (Cc), dan koefisien perubahan volume (mv) dan dari hasil pengujian konsolidasi tersebut dianalisa untuk mengetahui pengaruh penambahan fly ash pada tanah terhadap parameter konsolidasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisik dan Klasifikasi Tanah
Hasil analisa saringan diproleh kadar lempung 63,5%, lanau 32,46% dan pasir 4,04% dan hasil pengujian kadar air (w) 30,66%, specific gravity (Gs) = 2,53 dan atterberg limit diperoleh nilai batas cair (LL) = 31,4%, batas plastis (PL) = 17,4% dan indeks plastisitas (PI) = 14% (Prihatin, 2014). Kemudian, tanah diklasifikasikan berdasarkan metode Unified Soil Classification Systems (USCS) dan diperoleh hasilnya CL (lempung anorganik dengan plastisitas rendah).
Sifat Fisik dan Kategori Fly Ash
Hasil pengujian laboratorium pada fly ash diperoleh w = 5,79% dan Gs = 2,41 (Prihatin, 2014). Berdasarkan brosur PT. Berau Coal diperoleh hasil pembakaran batubara tersebut adalah sub-bituminous dengan kandungan sulfur relatif rendah yaitu kurang dari 1% dan kadar abu rendah, sehingga dapat dikategorikan sebagai fly ash kelas C yang
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
mempunyai sifat pozolanic dan sifat
self-cementing (kemampuan untuk mengeras dan
menambah strength apabila bereaksi dengan air), dimana sifat ini timbul tanpa penambahan kapur.
Campuran Tanah dan Fly Ash
Berdasarkan uji analisa butiran tanah yaitu analisa ayak dan hydrometer diperoleh prosentase tanah menurut ASTM pada Tabel 1. berikut :
Tabel 1. Prosentase Tanah Pada Berbagai %
Fly Ash menurut ASTM Fly Ash (%) Lempung (%) Lanau (%) Pasir (%) Kerikil (%) 0 63.50 32.46 4.04 0 5 58.00 37.56 4.44 0 10 40.00 57.32 2.68 0 15 36.00 61.90 2.10 0 20 34.50 62.66 2.84 0
Dari Tabel 1 di atas terlihat, semakin tinggi prosentase fly ash maka semakin tinggi prosentase lanau dan semakin berkurang prosentase lempung.
Pengaruh Penambahan Fly Ash Pada Penurunan
Gambar 5 sampai Gambar 8 adalah grafik hubungan antara penurunan dengan akar waktu berdasarkan metode Taylor pada masing-masing tekanan, yaitu 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa dan 400 kPa.
Gambar 5. Penurunan versus akar waktu
pada tekanan 50 kPa
Gambar 6. Penurunan versus akar waktu
pada tekanan 100 kPa
Gambar 7. Penurunan versus akar waktu
pada tekanan 200 kPa
Gambar 8. Penurunan versus akar waktu
pada tekanan 400 kPa 940 950 960 970 980 990 1000 1010 0 10 20 30 40 Pen u ru n a n akar t (menit) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20% 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 1000 0 10 20 30 40 Pen u ru n a n Akar t (menit) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20% 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 0 10 20 30 40 P enurun a n Akar t (menit) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20% 700 750 800 850 900 950 1000 0 10 20 30 40 Pen u ru n a n Akar t (menit) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20%
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
Pada Gambar 5 terlihat pada tanah asli (FA 0%), tanah asli dengan penambahan fly ash 5% dan 10% sampai menit ke 25 terjadi penurunan, setelah itu terjadi swelling. Hal ini terjadi karena tekanan yang bekerja kecil, yaitu 50 kPa dan di awal penekanan ini fly
ash menyerap air sehingga terjadi swelling.
Setelah menit ke-49 swelling mulai konstan karena pori tanah sudah terisi penuh air. Untuk fly ash 15% dan 20% terjadi penurunan tanpa terjadi swelling.
Pada Gambar 6, 7 dan 8 terlihat tanah dengan campuran fly ash 10% penurunan yang terjadi semakin kecil dibandingkan tanah asli (FA 0%), ini terjadi pada tekanan 400 kPa. Semakin besar kadar FA, maka semakin besar penurunan yang terjadi dan semakin cepat waktu penurunannya. Penurunan terbesar terjadi pada awal waktu pembebanan yaitu rata-rata di menit ke-15, setelah itu penurunan sangat kecil atau bahkan konstan.
Hubungan antara penurunan (cm) dengan Tekanan (kPa) pada masing-masing prosentase fly ash ditunjukkan oleh Gambar 9.
Gambar 9. Penurunan versus tekanan (skala
log) pada berbagai prosentase fly ash Berdasarkan Gambar 9 tersebut, semakin besar prosentase fly ash pada tanah, maka semakin besar penurunan yang terjadi. Hubungan antara angka pori dengan Tekanan (kPa) pada masing-masing prosentase fly ash ditunjukkan oleh Gambar 10.
Gambar 10. Angka pori versus tekanan
(skala log) pada berbagai prosentase fly ash Angka pori adalah perbandingan antara volume pori terhadap volume butiran tanah. Semakin kecil nilai angka pori maka semakin padat tanahnya. Semakin bertambah prosentase fly ash, maka semakin kecil angka porinya. Penggunaan fly ash 20% dapat menurunkan angka pori hingga 14-28% dari angka pori tanah asli.
Pengaruh Penambahan Fly Ash Pada Koefisien Kompressibilitas Tanah yaitu Koefisien Tekanan (av) dan Koefisien
Kompressibilitas Volume (mv)
Pada Gambar 11 menunjukkan hubungan antara tekanan dengan koefisien tekanan dan Gambar 12 merupakan hubungan antara koefisien kompessibilitas volume terhadap tekanan. Gambar 11 dan 12 sama, semakin besar tekanan yang diberikan, semakin kecil nilai av dan mv. Hal ini berarti semakin besar tekanan yang diberikan, maka semakin kecil penurunannya, berarti semakin padat tanahnya. Penyebabnya, berkurangnya nilai av dan mv karena sifat pozzolan fly ash yaitu berkurangnya kadar lempung dan meningkatnya kadar lanau. Kecuali pada tekanan lebih kecil dari 100 kPa ada kecenderungan naik akibat penyerapan air oleh pori tanah, setelah itu terjadi penurunan. Nilai av dan mv terkecil terjadi pada fly ash 10%. 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 10 100 1000 S ettlem en t (cm ) Tekanan (kPa) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20% 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 10 100 1000 a n g k a p o ri Tekanan (kPa) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20%
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
Gambar 11. Koefisien tekanan versus
tekanan pada berbagai prosentase fly ash
Gambar 12. Koefisien perubahan volume
versus tekanan pada berbagai prosentase fly
ash
Pengaruh Penambahan Fly Ash Pada Indeks Pemampatan (Cc)
Hasil pengujian konsolidasi pada berbagai penambahan prosentase fly ash ditunjukkan pada Gambar 13 dalam bentuk grafik hubungan antara fly ash (%) dan indeks pemampatan, Cc. Pada Gambar 13 menunjukkan penambahan fly ash hingga 10%, semakin kecil nilai indeks pemampatan (Cc) yaitu 0,17 dari nilai awal Cc = 0,32. Setelah itu, meningkatnya kandungan fly ash mengakibatkan peningkatan nilai Cc hingga 0,31. Penurunan indeks pemampatan pada fly ash 10% karena ketika dicampur dengan
tanah, fly ash akan membentuk sementasi dengan adanya pengaruh pozzolan akibat adanya air. Semakin besar fly ash maka kemampuan mengeras semakin kecil karena kadar air semakin kecil.
Gambar 13. Hubungan antara fly ash (%)
dan indeks pemampatan, Cc
Nilai indeks pemampatan berpengaruh terhadap besarnya penurunan. Semakin kecil nilai Cc, maka semakin kecil penurunan sehingga semakin aman terhadap struktur. Berdasarkan Gambar 10. penambahan optimum fly ash diambil 10% pada tanah lempung karena dapat menurunkan nilai Cc hingga 53,13%.
Pengaruh Penambahan Fly Ash Pada Koefisien Konsolidasi (Cv)
Hasil pengujian konsolidasi pada berbagai penambahan prosentase fly ash ditunjukkan pada Tabel 2 dan Gambar 14. berikut dalam bentuk grafik hubungan antara tekanan (kPa) dan koefisien konsolidasi, Cv (cm2/dtk).
Tabel 2. Nilai Koefisien Konsolidasi Pada
Berbagai Prosentase Fly Ash
Hubungan antara tekanan dan koefisien konsolidasi ditampilkan pada Gambar 14. 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0 100 200 300 400 500 av (c m 2 /k g ) Tekanan (kPa) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20% 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0 100 200 300 400 500 mv (cm 2/kg ) Tekanan (kPa) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20% 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0 5 10 15 20 25 In d ek s Pem a m p a ta n , Cc
Prosentase Fly Ash
Tekanan Fly Ash (%)
(kPa) 0 5 10 15 20
50 0.0062 0.0033 0.0007 0.0021 0.0021
100 0.0031 0.0010 0.0004 0.0002 0.0005
200 0.0035 0.0018 0.0016 0.0014 0.0014
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
Gambar 14. Hubungan antara tekanan (kPa)
dan koefisien konsolidasi, Cv (cm2/dtk) Berdasarkan Gambar 14 pada tekanan lebih kecil dari 400 kPa terlihat hampir pada semua penambahan fly ash menyebabkan turunnya koefisien konsolidasi (Cv). Tetapi pada tekanan 400 kPa, semakin besar prosentase fly ash maka semakin kecil nilai Cv. Hal ini disebabkan karena semakin banyak kandungan fly ash, maka semakin besar kemampuan mengeras dan menambah kekuatan tanah, sehingga waktu penurunan semakin cepat berarti semakin besar nilai Cv, maka semakin cepat waktu penurunan.
KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian ini dilakukan pada tanah lempung dengan plastisitas rendah (CL) menurut ASTM divariasikan dengan prosentase fly ash kelas C dengan prosentase 0%, 5%, 10%, 15% dan 20% dengan hasil sebagai berikut : 1. Semakin bertambah prosentase fly ash,
maka semakin kecil angka porinya. Penggunaan fly ash 20% dapat menurunkan angka pori hingga 14-28% dari angka pori tanah asli.
2. semakin besar tekanan yang diberikan, maka semakin kecil penurunannya, kecuali pada tekanan kurang dari 100 kPa ada kecenderungan naik akibat penyerapan air oleh pori tanah, setelah itu terjadi penurunan. Nilai av dan mv terkecil terjadi pada fly ash 10%.
3. Semakin besar prosentase fly ash, maka semakin kecil nilai Cc pada fly ash 10%, setelah itu terjadi kenaikan nilai Cc. Penambahan optimum fly ash diambil
10% pada tanah lempung karena dapat menurunkan nilai Cc hingga 53,13%. 4. Semakin besar prosentase fly ash, maka
semakin kecil nilai Cv, kecuali pada tekanan 400 kPa terjadi kenaikan nilai Cv pada fly ash 5%.
DAFTAR PUSTAKA
Abadi, T. C., 2007. Perbandingan Hasil Stabilisasi Dengan Fly Ash Dan Semen Pada Tanah Ekspansif Cikampek, Jurnal Teknik Sipil Vol. 7 No. 2, page 131-143
American Society for Testing and Material, 1988. Annual Book of ASTM
Standard, United State of America.
Coal Mining Company, PT Berau Coal, Indonesian Coal Book 2010 – 2011. page 145 – 148
Cocka, E., 2001. Use of Class C Fly Ashes
for the Stabilization of an Expansive Soil, Journal of Geotechnical and
Geoenvironmental Engineering Vol. 127, page 568-573
Das, B. M., 2008. Advanced Soil Mechanics. 3rd Edition. Taylor & Francis, London & New York
Panjaitan, Surta R.N., 2007. Pengaruh
pemeraman terhadap nilai CBR tanah mengembang yang distabilisasi dengan fly ash, Prosiding ISBN
978-602-96473-03, page 278-282
Phanikumar, B.R., & Sharma, R. S., 2004.
Effect of fly ash on Engineering properties of Expansive Soil, Journal
of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol. 130, no 7, page 764-767
Phanikumar, B.R & Sharma, R.S., 2007.
Volume change behaviour of fly ash stabilized clays, Journal of Material in
Civil Engineering, ASCS, 19(1)
Phanikumar, B.R., 2009. Effect of lime and
fly ash on swell, consolidation and shear strength characteristics of expansive clays: a comparative study,
Geomechanics and Geoengineering: An International Journal, Vol. 4, Issue
2, page 175 - 181
Prihatin, K., 2014. Pengaruh penambahan
limbah batu bara (fly ash) pada tanah lempung sangat lunak terhadap kuat
0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0 100 200 300 400 500 Cv (c m 2/d tk ) Tekanan (kPa) FA 0% FA 5% FA 10% FA 15% FA 20%
INERSIA
Vol. VII No.1, September 2015jurnal
geser tanah, Jurnal Inersia Vol. VI No.
1, page 17-24
Saeid, A. Amin, C. and Hamid, N., 2012. Laboratory investigation on the effect of fly ash on the compressibility of soil, Internasional Conference on Civil and Architectural Applications, Phuket, page 84-89
Sudjianto, A.T., 2012. Stabilisasi Landfill
dengan Fly Ash, Jurnal Widya Teknika Vol.20 No.2, ISSN 1411 – 0660, page 1 - 8
