30
Pengaruh Penambahan Semen Sebagai Bahan Stabilisasi Tanah
Terhadap Kecepatan Permeabilitas Pada Tanah Pasir
Kelempungan
Ulfa Jusi, Desi Yasri, Giovani Gabriel
Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru, Pekanbaru, Indonesia *Penulis korespondensi: ulfajusi@sttp-yds.ac.id Abstract
Sand loamy soil is often used as construction material for buildings and highways. The disadvantages of this soil are low density and high permeability that can reduce the quality of road construction. One way to improve the quality of the soil is to stabilize it with cement added material. This study aims to determine how much the velocity of permeability of subgrade and to the addition of the Portland Cement Composite (PCC) mixture with variations of 2%, 4%, and 6%. Calculation analysis method uses SNI M.22-1990-F. From the permeability test with the variation of native soil without cement mixture, the coefficient value is 10.025 cm/hour, with the addition of 2% cement the coefficient value is 7, 132 cm / hour, the addition of 4% cement is obtained coefficient of 6.245 cm / hour, the addition of 6% a value of 5.208 cm / hour was obtained. So it can be concluded that along with the increase in cement content for the clay sand mixture, the coefficient value is getting smaller
Keywords: permeability;, cement; stabilization; soil
Abstrak
Tanah pasir kelempungan sering digunakan sebagai bahan konstruksi bangunan dan jalan raya. Kekurangan dari tanah ini adalah kepadatan yang rendah dan permeability yang cukup tinggi sehingga dapat menurunkan kualitas konstruksi jalan. Salah satu cara guna menaikkan mutu tanah tersebut adalah dengan melakukan stabilisasi dengan bahan tambah semen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui berapa besar nilai kecepatan permeabilitas tanah dasar dan terhadap penambahan campuran Portland Cement Composite (PCC) dengan variasi 2%, 4%, dan 6%. Metode analisa perhitungan menggunakan SNI M.22-1990-F. Dari pengujian permeability dengan variasi tanah asli tanpa campuran semen diperoleh nilai koefisien sebesar 10,025 cm/jam, pada penambahan 2 % semen diperoleh nilai koefisien sebesar 7, 132 cm/jam, penambahan 4 % semen diperoleh nilai koefisien 6,245 cm/jam, penambahan 6 % diperoleh nilai 5,208 cm/jam. Sehingga disimpulkan bahwa seiring dengan bertambahnya kadar semen untuk campuran tanah pasir kelempungan maka nilai koefisiennya semakin kecil
Kata kunci: permeabilitas, semen, stabilisasi, tanah
E-ISSN : 2621-4164 Vol 3 No 1 Juli 2020
31
tanah juga berfungsi sebagai penahan dan penerimabeban struktur atas dan menjadikan tanah bagian penting dalam suatu konstruksi. Das (1995), Material terdiri dari butiran, partikel padat yang saling berikatan secara kimia dan bahan-bahan organik yang telah melapuk (partikel solid) terdapat ruang kosong yang diisi oleh gas dan cair didefenisikan sebagai Tanah. Tanah dengan tingkat kepadatan yang rendah dan permeabilitas yang sangat tinggi sering dijumpai dilapangan sehingga dapat mengurangi kualitas suatu konstruksi jalan. Oleh karena itu, perlu dilakukan penanganan agar tanah yang akan digunakan menjadi lebih baik.
Stabilisasi tanah dilakukan untuk meningkatkan mutu tanah tersebut, yang diharapkan hasilnya akan mengikat dan sesuai ketentuan disatukan partikel material yang ada.. Karakteristik dari tanah pasir kelempungan yang berbeda dari tanah jenis lainnya, permeabilitastinggi, ukuran butir yang relatif seragam serta daya ikat butiran yang lemah. Oleh sebab itu dilakukan stabilisasi tanah pasir kelempungan dengan bahan campur semen dalam beberapa variasi; 2%, 4% dan 6%. yang bertujuan untuk mengetahui seberapa besar kecepatan permeabiltas tanah pasir kelempungan setelah ditambahkan semen portland
sebagai bahan tambah untuk stabilisasi.
Tinjauan Pustaka
Tanah Lempung
Proses kimiawi terhadap unsur-unsur penyusun batuan yang bersifat plastis dari partikel-partikel dengan ukuran kecil sampai dengan sangat kecil pada agregat dalam rentang kadar air sedang hingga luas didefenisikan sebagai tanah lempung. Menurut Bowles, 1991, Pembuat yang penting dari kohesi didalam tanah lekatan adalah bagian partikel lempung. Dalam keadaan kering tanah lempung sangat keras dan pada kadar udara sedang bersifat plastis. Das, 1995 mengasumsikan lempung bersifat lengket dan lembut pada kadar air lebih tinggi. karakteristik yang dimiliki tanah lempung antara lain adalah butiran halus yang halus (kecil dari 0,002 mm), aliran yang rendah, peningkatan peningkatan air kapiler, kohesif, peningkatan kadar kembang susut serta perlahannya konsolidasinya (Hardiyatmo, 1992).
Kriteria yang harus dipenuhi jika tanah dikatakan tanah lempung adalah sebagai berikut:
1. Pasir yang dikandung sebanyak 30%, lanau sebanyak 40% dan lempung sebanyak 30%. 2. Berdasarkan ASTM Butiran yang melewati
saringan NO. 200 atau 0, 0075 mm dan ukuran kecil dari 0,002 mm.
3. Pasir kelempungan didefenisikan sebagai pasir secara keseluruhan yang didalamnya juga terdapat tanah lekatan.
untuk mengikat komponen mineral menjadi kesatuan yang menyatu adalah defenisi dari Semen. Pengelompokkan semen ada dua yaitu semen hidrolis dan semen non-hidrolis. Semen portland dan semen putih adalah salah satu contoh semen hidrolis dimana reaksi dengan udara akan terjadi pengerasan serta tahan terhadap udara. Sedangkan semen non-hidrolis adalah air mani yang tidak dapat stabil di dalam udara. Pda suhu sekitar 145o C terjadi proses pencampuran antara kapur, silika yang dikandung lempung, oksida alumina (Al2O3) dan oksida besi (Fe2O3) sampai menjadi clinker didefenisikan sebagai semen portland. Setelah itu clinker dipindahkan. Komposisi bahan baku dari Portland Composite Cement adalah hasil yang diperoleh dari pembakaran batu kapur, pasir silika, pasr besi, lempung ditambah lebih kurang 5 % gypsum, terbentuk 70% sampai 90%
Clinker. Gypsum berfungsi sebagai pengeras dan ditambah dengan batu kapur serta fly ash. Kuat tekan beton bisa ditingkatkan dengan penambahan abu terbang yang mengandung SiO2.
Permeabilitas Tanah
Udara yang diloloskan berdasarkan kemampuan tanah disebut dengan Permeabilitas tanah. Laju permeabilitas ditingkatkan dengan cara tanah struktur dan tekstur serta elemen organik lainnya menjadi bagian terpenting. Menurut Supardi, 1994, infiltrasi laju dapat dinaikkan dengan kondisi tanah yang permeabilitas tinggi, dan dengan demikian juga dapat menurunkan laju limpasan udara. Selain itu, jenis tanah dan pori tanah adalah faktor lain yang mempengaruhi permeabilitas tanah yang secara langsung berpengaruh terhadap tidaknya air bergerak dalam tanah. Setiap jenis tanah mempunyai nilai koefisien permeabilitas yang tidak sama. Koefisien permeabilitas tanah tergantung pada ukuran rata-rata pori partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Semakin kecil ukuran partikel, semakin kecil pula ukuran pori dan semakin rendah koefisien permeabilitasnya. Hal ini didasari oleh Hukum Darcy. Pengujian permeabilitas tanah dilakukan dengan cara: 1. Constant Head Permeameter
Pengujian untuk tanah berbutir/kasar dan koefisien permeabilitas yang tinggi. Permeabilitas tanah dapat dihitung dengan mengunakan rumus:
Pengaruh Penambahan Semen Sebagai Bahan Stabilisasi Tanah
Terhadap Kecepatan Permeabilitas Pada Tanah Pasir Kelempungan CESD Vol 03, No.1, Juli 2020
32
2. Falling Head PermeameterGambar 1 Tegangan Menurun (Falling Head) Sumber : Wesley (1977)
Tanah yang berbutir halus dan berkoefisien permeabilitas rendah rendah dapat diuji dengan pengujian ini. Koefisien permeabilitas didapat dengan rumus:
k = 2,303 . (a.L) . log (h1) (2) A.L h2
Permeabilitas tanah dapat dikelompokkan berdasarkan kelas kecepatannya. Menurut Uhland dan O’neal (1951) penggelompokkan kelas permeablitas tanah seperti pada Tabel 1 dibawah ini
Tabel 1 Klasifikasi Permeabilitas Tanah
Kelas Permeabilitas (cm/jam)
Sangat lambat <0,125 Lambat 0,125 - 0,50 Agak lambat 0,50 – 2,00 Sedang 2,00 – 6,25 Agak cepat 6,25 – 12,50 Cepat 12,50 – 25,50 Sangat cepat >25,00
Sumber : Uhland dan O’neal (1951)
Metode
Penelitian ini menggunakan variasi tanah dengan campuran semen yang berbeda-beda terhadap tanah asli yaitu 2%, 4%, 6%, dengan bagan alir penelitian seperti Gambar 2 dibawah ini.
Gambar 2 Bagan Alir Penelitian
Analisa dan Pembahasan
Pengujian Karakteristik TanahPengujian sifat fisik tanah asli dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengujian Karakteristik Tanah
No Pengujian Hasil 1 Kadar Air (%) 13.52 2 Berat Jenis 2.676 3 Batas Cair (%) 22.25 4 Batas Plastis (%) 13.96 5 Indeks Plastisitas (%) 8.29 6 Optimum Moisture Content (%) 11.80
Tabel 3 Hasil Pengujian Analisa Saringan Tanah No. Ayakan 4 10 20 40 60 140 200 Ukuran Saringan (mm) 4,75 2 0,85 0,425 0,25 0,10 6 0,07 5 Persentase Lolos 100 99, 39 94,15 63,40 38,96 25,9 9 24,2 9
33
Gambar 3 Kurva Analisa Saringan TanahPengujian Permeabilitas
Pengujian permeabilitas dilakukan dengan variasi percobaan tanah asli, campuran semen 2 %, 4% dan 6%
a. Hasil Pengujian Permeabilitas Tanah Asli Tabel 4 Hasil Pengujian PermeabilitasTanah Asli
No h Q L k 1 33 1402,756 7 9,214873 2 31 1317,74 7 8,656396 3 34 1445,264 7 9,494112 4 45 1912,849 7 12,56574 5 32 1360,248 7 8,935635 6 36 1530,279 7 10,05259 7 38 1615,295 7 10,61107 8 41 1742,818 7 11,44878 9 36 1530,279 7 10,05259 10 33 1402,756 7 9,214873
Koerisien rembesan (k) rata-rata = 10,025 cm/jam
b. Hasil Pengujian Permeabilitas Tanah Campuran 2% Semen
Tabel 5 Hasil Penguian PermeabilitasTanah Campuran 2% Semen No h Q L k 1 26,2 1113,703 7 7,316 2 23,7 1007,434 7 6,618 3 25 1062,694 7 6,981 4 24,5 1041,44 7 6,841 5 24,3 1032,938 7 6,785 6 27,7 1177,465 7 7,735 7 26 1105,202 7 7,260 8 24,8 1054,192 7 6,925 9 26,2 1113,703 7 7,316 10 27 1147,709 7 7,539
c. Hasil Pengujian PermeabilitasTanah Campuran 4% Semen
Tabel 6 Analisa Hasil Permeabilitas Tanah Campuran 4% Semen
Koefisien rembesan rata – rata = 6,246 cm/jam d. Hasil Pengujian Permeabilitas Tanah Campuran
6% Semen
Tabel 7.Hasil Analisa Permeabilitas Tanah Campuran 6% Semen No h Q L k 1 20 850,16 7 5,585 2 23 977,68 7 6,422 3 16,2 688,63 7 4,524 4 24 1020,19 7 6,702 5 20 850,16 7 5,585 6 18 765,14 7 5,026 7 17,5 743,89 7 4,887 8 14,8 629,11 7 4,133 9 18 765,14 7 5,026 10 15 637,62 7 4,189
Koefisien rembesan k rata – rata = 5,208 cm/jam Rekapitulasi hasil pengujian permeabilitas tanah asli dan setelah dicampur dengan semen dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Hasil Pengujian PermeabilitasTanah
Material Kadar (%) k (cm/jam) Tanah Asli 0 10.025 Semen 2 7.132 4 6.246 6 5.208 No h Q L k 1 21,4 909,666 7 5,976 2 22 935,171 7 6,143 3 22,5 956,424 7 6,283 4 24 1020,186 7 6,702 5 22 935,171 7 6,143 6 25,5 1083,948 7 7,121 7 23 977,678 7 6,422 8 20 850,155 7 5,585 9 22 935,171 7 6,143 10 21,3 905,415 7 5,948
Pengaruh Penambahan Semen Sebagai Bahan Stabilisasi Tanah
Terhadap Kecepatan Permeabilitas Pada Tanah Pasir Kelempungan CESD Vol 03, No.1, Juli 2020
34
Gambar 4 Grafik Pengaruh Penambahan Sementerhadap Nilai Koefisien Rembesan
Hasil pengujian permeabilitas dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa seiring dengan bertambahnya kadar semen untuk campuran tanah lempung kepasiran terjadi pengurangan nilai permeabilitas
Kesimpulan
Dari pengujian permeabilitas dengan variasi tanah asli tanpa campuran semen diperoleh nilai koefisien sebesar 10,025 cm/jam, pada penambahan 2 % semen diperoleh nilai koefisien sebesar 7, 132 cm/jam, penambahan 4 % semen diperoleh nilai koefisien 6,245 cm/jam, penambahan 6 % diperoleh nilai 5,208 cm/jam. Sehingga disimpulkan bahwa seiring dengan bertambahnya kadar semen untuk campuran tanah pasir kelempungan maka nilai koefisiennya semakin kecil. Hal ini disebabkan karena semen dapat mengisi pori-pori antara butiran tanah
Daftar Pustaka
Bowles, J. (1991). Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah). Jakarta. Indonesia; Penerbit Erlangga.
Chen. Fu. Hua. (1975). Foundating On Exprasive Soil, Amsterdam. Elseveir Science. Publiesher B.V. Das, B.M. (1988). Prinsip-Prinsip Geoteknik. Jilid 1,
Jakarta; Penerbit Erlangga.
Das, B.M. (1995). Prinsip-Prinsip Geoteknik. Jilid 2, Jakarta; Penerbit Erlangga.
Donald, R. (2015). Studi Pengaruh Penambahan Tanah Lempung pada Tanah Pasir Pantai terhadap Kekuatan Geser Tanah. Jurnal Teknik Sipil, Universitas Andalas
Hardiyatmo, H.C. (1992). Mekanika Tanah 1, Jakarta, Indonesia; Penerbit.Gramedia Pustaka Utama.
Hardiyatmo, H.C. (1994). Mekanika Tanah II, Yogyakarta; Gadjah Mada University Press. Hendarsin, Shirley L. (2000), Perencanaan Teknik
Jalan Raya, Jurusan Teknik Sipil- Politeknik Negeri Bandung, Bandung.
Holtz, W.G. & Gibbs, Hj. (1954), Engineering Properties of Expansive Clays. Prog. ASCE, Soil Mechanic Foundation Div. 80 (516). Rambe, R. Pangidoan. (2016). Pengaruh Fraksi
Lempung pada Pasir terhadap Nilai Kohesi dan Indeks Plastisitas Tanah. Jurnal Teknik Sipil, Universitas Lampung.
Setiawan, A. (2015). Studi dan Analisa Campuran Tanah Lempung dan Abu Sekam Padi Terhadap Nilai Permeabilitas dengan Alat Falling Head, Jurnal Teknik Sipil.
Universitas Lampung.
Soepardi, G. (1975). Konduktivitas Hidrolik.Yogyakarta; Penerbit ANDI
Subakti, A. (1994). Teknologi Beton dalam Praktek. Surabaya; Penerbit Fakultas Teknik ITS. Uhland, R. E., and O’Neal, A. M. (1951). Soil
Permeability Determinations For Use In Soil And Water Conservation. SCS-TP
