Tugas Stabilitas Tanah Evelyn Wenryadi W

(1)

MODEL PENGUJIAN COMPRESSION STRENGTH

TERHADAP STABILISASI TANAH LEMPUNG

MENGGUNAKAN VARIASI KOMPOSISI SEMEN.

Evelyn

1)

_{, Wenryadi Wira Prasetia}

2)

_{, Wiratama Adjie}

3)

_{Firdaus Chairuddin}

4)

1)_{Peneliti Prodi T. Sipil Univ. Atma Jaya Mks,}2) _{Peneliti Prodi T. Sipil Univ. Atma Jaya Mks,}3) _{Peneliti Prodi T. Sipil Univ.}

Atma Jaya Mks, 4)_{Associate Professor Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Makassar.}

E-Mail: 1) evelynlyn96@yahoo.co.id, 2)wenryadiwira@yahoo.com, 3)wiratama.adjie@rocketmail.com

4)firdauschairuddin@gmail.com

Abstrak. Judul penelitian ini yaitu “Model Pengujian Compression Strength Terhadap Stabilisasi Tanah Lempung Menggunakan Variasi Komposisi Semen”. Fokus pengujian ini kepada penambahan komposisi semen dan tanah lempung yang berbeda-beda. Komposisi yang dilakukan pada pengujian ini adalah 100% tanah + 0% semen, 70% tanah + 30% semen, 50% tanah + 50% semen dan 30% tanah + 70% semen. Tahap selanjutnya pengeringan dilakukan selama 0 hari, 5 hari, 10 hari, 15 hari dan 20 hari. Pengujian dilakukan dengan mesin uji kuat tekan bebas untuk tiap sampel yang dikeringkan dalam waktu yang ditentukan di atas. Semen yang dipakai adalah jenis semen Portland komposit (Portlant Cement Composite/PCC). Kesimpulannya diperoleh dari hasil pengujian yang telah dilakukan bahwa komposisi tanah 100% tanah + 0% semen menunjukkan jika semakin lama dikeringkan maka nilai kuat tekannya akan semakin menurun. Namun pada komposisi yang lain yakni 70% tanah + 30% semen, 50% tanah + 50% semen dan 30% tanah + 70% semen menunjukkan bahwa semakin lama pengeringan dilakukan maka untuk tiap masing-masing komposisi itu hubungan antara regangan dan tegangannya menunjukkan peningkatan seiring dengan lamanya pengeringan dilakukan. Akan tetapi jika dianalisis untuk nilai kuat tekan terbesar dari pengujian ini didapati pada sampel 50% tanah + 50% semen menunjukkan perolehan nilai kuat tekan yang terbesar (qu) dibandingkan dengan sampel yang lain.

Kata kunci: stabilitas tanah, komposisi semen, tanah lempung dan uji kuat tekan bebas.

1. Pendahuluan.

1.1. Latar Belakang

Pembangunan infrastruktur maupun sarana penunjang lainnya, baik jalan, gedung perkantoran, swalayan serta segala objek dari hasil kegiatan konstruksi lainnya tidak terlepas dari pengaruh kemampuan tanah dalam menopang keberlangsungan segala aktivitas yang terjadi pada setiap produk hasil konstruksi. Sebagai akibat penyaluran beban dari upper structure ke struktur di bawahnya selanjutnya diteruskan sampai ke lapisan tanah yang mampu menahan besarnya beban yang ada. Oleh karena itu, perlu adanya kecukupan dari daya dukung tanah tertentu untuk memikul beban yang mengenainya. Sehingga masalah stabil atau tidaknya tanah menjadi sesuatu yang penting untuk dikaji.

Banyak kasus yang terjadi mengenai kegagalan konstruksi sebagai akibat dari pengaruh stabilitas tanah. Masalah ini dihadapi dibanyak lokasi di kota-kota di Indonesia bahkan diberbagai penjuru dunia sehingga harus menjadi perhatian bagi segenap engineer yang selama ini berkecimpung khususnya dibidang konstruksi. Masalah stabilisasi tanah menjadi sangat penting diteliti agar bangunan tidak collapse akibat masalah tanah pendukung beban-bebannya tidak mampu.

Contoh yang sangat jelas mengenai masalah stabilisasi yang bisa kita lihat adalah masalah yang terjadi pada bangunan terkenal dunia yakni Menara Pisa di Italia. Tinggi dari bangunan ini adalah 55.86 meter pada area tanah yang rendah sedangkan 56.70 m pada area tanah yang lebih tinggi. Lebar dari antar kolom bangunan ini adalah 4.09 m pada bagian bawahnya dan 2.48 meter pada bagian atasnya. Berat bangunan ini adalah sekitar 14500 ton dan memiliki kurang lebih 296 anak tangga.

(2)

bangunan termasuk beban-beban yang terjadi hingga melakukan pengecekan terhadap lapisan tanah dibawah bangunan. Di mana pengecekan tersebut membagi lapisan di bawah menara menjadi tiga horizontal yakni A, B dan C.

Pada bagian Horizontal A memiliki ketebalan 10 m yang terdiri dari lapisan deposite muara lunak yang kepasiran (soft estuarine deposite sandy) dan lapisan lanau yang kelempungan yang berada dibawah muka air tanah. Horizontal B terdiri dari tanah lempung marine yang lunak dan sensitive yang sudah terkonsolidasi normal dengan kedalaman hingga -40 m. Karena sifat tanah yang terlalu sensitif menyebabkan tanah tersebut akan kehilangan sebagian besar kekuatannya apabila terganggu. Horizontal C adalah lapisan tanah marine yang padat hingga kedalaman -60 m. Muka air tanah pada Horizontal A adalah kurang lebih 1-2 m dibawah lapisan tanah dasar.

Oleh dasar banyak kajian penelitian maupun pengujian sebelumnya, dapat diperhatikan bahwa apabila masalah stabilisasi terjadi maka pengecekan jenis lapisan tanah dibawah menjadi perlu dilakukan. Ini adalah salah satu cara agar pengerjaan stabilisasi dapat menjadi banyak pertimbangan evaluasinya. Salah satu pertimbangan yang bisa dilakukan yaitu dalam tulisan ini menitik beratkan pada penambahan variasi komposisi semen pada properties tanah yang akan dibebani sehingga menambah daya dukungnya terhadap gaya tekan, maka sebagai produk akhirnya tanah akan menjadi lebih stabil.

1.1.2. Tujuan Pengujian

Adapun tujuan dari pengujian ini adalah :

1. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan tanah untuk setiap lama pengeringan tertentu terhadap variasi komposisi semen dengan tanah.

2. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan ultimate untuk setiap lama pengeringan tertentu terhadap variasi komposisi semen dengan tanah.

3. Untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi semen dengan tanah terkait dengan nilai tegangan tanah yang diperoleh terhadap setiap lama pengeringan tertentu.

2. Tinjauan Pustaka.

2.1. Tanah dan Tanah Lempung (Soil and Clay Soil)

Dalam pengertian teknik secara umum, Hardiyatmo (2011), tanah didefinisikan sebagai himpunan mineral, bahan organik dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose), yang terletak diatas batuan dasar (bedrock).

Tanah menurut Braja M. Das (2007) didefinisikan sebagai bahan yang terdiri dari butiran mineral-mineral padat yang tidak tersementasi antara satu sama lain dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut.

Tanah lempung dan mineral lempung adalah tanah yang memiliki partikel-partikel mineral tertentu yang “menghasilkan sifat-sifat plastis pada tanah bila dicampur dengna air” (Grim, 1953). Partikel-partikel tanah berukuran yang lebih kecil dari 2 mikron (=2µ), atau <5 mikron menurut sistem klasifikasi yang lain, disebut saja sebagai partikel berukuran lempung daripada disebut lempung saja. Partikel-partikel dari mineral lempung umumnya berukuran koloid (<1µ) dan ukuran 2µ merupakan batas atas (paling besar) dari ukuran partikel mineral lempung.

Untuk menentukan jenis lempung tidak cukup hanya dilihat dari ukuran butirannya saja tetapi perlu diketahui mineral yang terkandung didalamnya. ASTM D-653 memberikan batasan bahwa secara fisik ukuran lempung adalah partikel yang berukuran antara 0,002 mm sampai 0,005 mm.

Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung adalah sebagai berikut: 1. Ukuran butir halus, kurang dari 0,002 mm

(3)

Tabel 1. Unsur/Senyawa Lempung (%)

2.2. Semen (Cement)

Semen adalah material yang mempunyai sifat-sifat adhesif dan kohesif sebagai perekat yang mengikat fragmen-fragmen mineral menjadi suatu kesatuan yang kompak. Semen dikelompokan ke dalam 2 (dua) jenis yaitu semen hidrolis dan semen non- hidrolis. Semen hidrolis adalah suatu bahan pengikat yang mengeras jika bereaksi dengan air serta menghasilkan produk yang tahan air. Contohnya seperti semen portland (OPC, PCC), semen putih dan sebagainya, sedangkan semen non- hidrolis adalah semen yang tidak dapat stabil dalam air.

Ordinary Portland Cement (OPC) adalah Semen Portland yang dipakai untuk segala macam kontruksi apabila tidak diperlukan sifat-sifat khusus, misalnya ketahanan terhadap sulfat, panas hidrasi, dan sebagainya. Semen PCC (Portlant Composite Cement) merupakan turunan oleh semen OPC yang bahan baku pembuatannya sama dengan bahan baku OPC tetapi pada tipe semen PCC ditambahkan pula aditif selain gypsum ada zat aditif lain yang ditambahkan yang tidak terdapat pada semen OPC yaitu : Lime stone, Fly Ash

dan Trass

2.3. Uji Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Pada material tanah, parameter yang perlu ditinjau adalah kekuatan geser tanahnya. Pengetahuan mengenai kekuatan geser diperlukan untuk menyelesaikan masalah-masalah yang berkaitan dengan stabilisasi tanah. Salah satu pengujian yang digunakan untuk mengetahui parameter kuat geser tanah adalah uji kuat tekan bebas.Yang dimaksud dengan kekuatan tekan bebas adalah besarnya beban aksial persatuan luas pada saat benda uji mengalami keruntuhan atau pada saat regangan aksial mencapai 20 %.

Uji tekan bebas merupakan uji khusus dari Triaksial Unconsolidated-Undrained. Kondisi pembebanan sama dengan yang terjadi pada uji triaksial, hanya saja tegangan selnya nol (σ3 = 0). Gambar skematik dari

prinsip pembebanannya ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini

Gambar 1. Prinsip pembebanan dari uji khusus triaksial Unconsolidated-Undrained.

Percobaan kuat tekan bebas di laboratorium dilakukan pada sampel tanah dalam keadaan asli maupun buatan (remoulded). Tekanan aksial yang terjadi pada tanah dapat ditulis dalam persamaan berikut :

dengan :

P = beban yang bekerja (satuan gaya, N)

2

(4)

u

₂

Keterangan :

Cu = kekuatan geser undrained (undrained shear strength)

σ

₃

=¿

0

qu = unconfined compressive strength. 2.4. Stabilitas Tanah (Soil Stabilization)

Stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan tertentu, guna memperbaiki sifat-sifat tanah, atau dapat pula, stabilisasi tanah adalah usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah agar memenuhi syarat teknis tertentu (Hardiyatmo, 2011).

Stabilisasi tanah juga dapat didefinisikan sebagai usaha untuk memperbaiki daya dukung (mutu) tanah yang tidak baik dan meningkatkan daya dukung (mutu) tanah yang sudah tergolong baik. Tujuan dari stabilisasi tanah adalah untuk meningkatkan kemampuan daya dukung tanah dalam menahan beban serta untuk meningkatkan kestabilan tanah.

Menurut Bowles (1991), stabilitas dapat terdiri dari salah satu tindakan sebagai berikut:

• menambah kerapatan tanah.

• menambah material yang tidak aktif sehingga mempertinggi kohesi atau tahanan geser.

• Menambah material untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi dan fisik dari material tanah.

• menurunkan muka air tanah (dewatering), dan mengganti tanah-tanah yang buruk.

• Usaha stabilisasi tanah dapat dilakukan dengan pemadatan, mencampur dengan tanah lain, serta menambahkan bahan pencampur kimiawi. Stabilisator yang sering digunakan yakni semen, kapur, abu sekam padi, abu cangkak sawit, abu ampas tebu, fly ash, bitumen dan bahan-bahan lainnya.

Kelebihan stabilisasi dengan menggunakan bahan tambahan (admixtures) adalah sebagai berikut : a. Meningkatkan kekuatan tanah.

b. Mengurangi deformasi. c. Menjaga stabilitas volume. d. Mengurangi permeabilitas. e. Meningkatkan durabilitas.

2.5. Stabilitas Tanah Dengan Semen (Cement Stabilization)

Kezdi (1979) melaporkan bahwa dengan menambah semen baik ke dalam 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.

Semen semakin banyak digunakan sebagai bahan stabilisasi tanah khususnya untuk lapisan tanah dasar (subgrade) kons. Kekuatan tanah akan meningkat dengan bertambahnya waktu pemeraman (curing). Menurut Mittchell dan Frietag (1959), tanah berbutir dan tanah lempung plastisitas rendah lebih tepat distabilisasi dengan semen. Pengalaman menunjukkan bahwa kalsium yang terdapat pada tanah lempung lebih mudah distabilisasi dengan semen, sebaliknya sodium dan hidrogen yang terdapat pada tanah lempung ekspansif lebih tepat distabilisasi dengan kapur.

3. Metode Pengujian

(5)

Gambar 2. Sampel yang dibuat untuk diuji kuat tekannya terhadap setiap lama pengeringan tertentu.

3.1. Alat dan Bahan Pengujian

1.1.1. Alat yang digunakan :

a. Mesin Uji Tekan Bebas (Unconfined Compression Machine).

b. Alat perata tanah dari besi.

c. Talang/wadah.

d. Sekop.

e. Cetakan (Mould) (diameter 4.5 cm dan tinggi 9 cm).

f. Alat pengeluar sampel tanah. 1.1.2.Bahan yang digunakan :

a. Tanah uji (Lokasi diambil di daerah Tanjung Bunga Makassar)

b. Semen Portlant Komposit - PCC

Gambar 3. Semen Portland Komposit

3.2. Prosedur Pengujian

1. Menyiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan.

2. Setelah tersedia, ambil mould yang ada dan disi ke dalamnya campuran tanah uji dan semen.

3. Proses pengisian tanah ke dalam mould yaitu diisi tiap sepertiga tinggi mould kemudian dipadatkan dengan palu pemadat terus sampai mould terisi penuh.

(6)

menjalankan mesinnya.

8. Mula-mula sampel diberikan tekanan vertikal.

9. Dilakukan pembacaan proving ring dialnya sampai sampel terlihat telah retak dan dial bergerak berlawanan arah jarum jam menuju kembali ke nol.

10.Nilai kuat tekan dan deformasinya saat dimulai pengujian sampai sampel mulai retak/collapse dicatat ke dalam tabel.

3.3. Kerangka Pikir

Gambar 4. Bagan alir pengujian

(7)

Gambar 5. Keadaan sampel sebelum diuji Gambar 6. Keadaan sampel sesudah diuji

 Analisis data untuk sampel 0 hari

(8)

 70% tanah + 30% semen

(9)

Gambar 8. Grafik hubungan regangan-tegangan sampel 70% tanah + 30% semen (0 hari)

(10)

 30% tanah + 70% semen

(11)

(12)

 70% tanah + 30% semen

(13)

(14)

 30% tanah + 70% semen

(15)

(16)

 70% tanah + 30% semen

(17)

(18)

 30% tanah + 70% semen

(19)

(20)

 70% tanah + 30% semen

(21)

(22)

 30% tanah + 70% semen

(23)

(24)

 70% tanah + 30% semen

(25)

(26)

 30% tanah + 70% semen

(27)

(28)

Pengeringan

(29)

Gambar 30. Hubungan Regangan-Tegangan komposisi 30% Tanah + 70% Semen terhadap Lama Pengeringan

Selain grafik hubungan di atas, analisis dibuat juga mengenai hubungan antara lama pengeringan dengan tegangan ultimate tanah lempung yang dicampur semen dengan komposisi masing-masing yang berbeda :

Gambar 31. Hubungan Lama Pengeringan-Tegangan Ultimate tanah lempung yang dicampur semen dengan masing-masing variasi komposisi berbeda.

5. Kesimpulan.

 Kesimpulan dari grafik hubungan antara regangan – tegangan terhadap lama pengeringan tertentu:

(30)

berangsur-angsur pula kuat tekannya akan meningkat serta didapati bahwa pada hari ke-20 waktu pengeringan menunjukkan kuat tekan yang terbesar (qu) yaitu sebesar 1,7097 kg/cm2.

• Untuk variasi sampel 50% tanah + 50% semen: diperoleh bahwa jika semakin lama sampel dikeringkan maka berangsur-angsur pula kuat tekannya akan meningkat serta didapati bahwa pada hari ke-20 waktu pengeringan menunjukkan kuat tekan yang terbesar (qu) yaitu sebesar 1,7412 kg/cm2.

• Untuk variasi sampel 30% tanah + 70% semen: diperoleh bahwa jika semakin lama sampel dikeringkan maka berangsur-angsur pula kuat tekannya akan meningkat serta didapati bahwa pada hari ke-20 waktu pengeringan menunjukkan kuat tekan yang terbesar (qu) yaitu sebesar 1,7198 kg/cm2.

 Kesimpulan dari analisis mengenai grafik hubungan antara lama pengeringan dengan tegangan ultimate yang terjadi yaitu diperoleh :

“Pada sampel 50% tanah + 50% semen menunjukkan perolehan nilai kuat tekan yang terbesar (qu) apabila

dibandingkan dengan sampel yang lainnya. Pengujian menggunakan tanah lempung dan dicampur semen dengan masing-masing variasi komposisi yang berbeda pada grafik tergambar pola yang terlihat bahwa semakin lama waktu pengeringan sampel dilakukan maka akan terjadi peningkatan yang signifikan terhadap nilai kuat tekan dari sampel yang ada. Namun hal ini terlihat berbeda dengan sampel pada 100% tanah + 0% semen, di mana terlihat seiring dengan lamanya waktu pengeringan dilakukan maka diperoleh nilai kuat tekannya akan semakin menurun.”

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim. 2002. Metode, Spesifikasi dan Tata Cara, Bagian: 1 Tanah, Longsoran, Badan penelitian dan Pengembangan, Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. Jakarta.

2. Andriani., Yuliet, Rina., Fernandez, Franky Leo. 2012. Pengaruh Penggunaan Semen Sebagai Bahan Stabilisasi pada Tanah Lempung Daerah Lambung Bukit Terhadap Nilai CBR Tanah. Jurnal ISSN:1858-2133, Vol. 8, No. 1. 3. Azwar, S. 2013. Metodologi Penelitian. Cetakan Keempat Belas. Yogyakarta: Pustaka Pelajar.

4. Basuki, R., Machsus., M, Wihayudini Diah. Tanpa Tahun. Stabilisasi Tanah Dasar dengan Penambahan Semen dan Renolith. Jurnal ISBN No. 978-979-18342-0-9. Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya

5. Bowles, Joseph E., 1991. Analisis dan Desain Pondasi 1. Edisi Keempat. Jilid kedua. Jakarta: Erlangga.

6. Das, Braja M., 2007. Principles of Foundation Engineering. Seventh Edition. California State University. Sacramento.

7. Kurniawandy, Alex., dkk. 2015. Stabilitas Tanah Plastisitas Rendah dengan Semen. Jurnal Jom FTEKNIK, Vol.2, No.2.

8. Sen,P., Mukesh, dan Dixit, M., 2011. Evaluation of Strength Characterisrics of Clayey Soil by Adding Soil Stabilizing Additives. International Journal of Earth Sciences and Engineering. ISSN0974-5904. Volume 04. No 06 SPL. October 2011, pp. 1060-1063

9. Seta, W., 2006. Perilaku Tanah Ekpansif yang Dicampur dengan Pasir untuk Subgrade. Thesis. Magister Teknik Konsentrasi Transportasi. Universitas Diponegoro.