Perubahan Sifat Teknis Tanah Lempung akibat Penabahan Soil Cement dan Renolith (Studi Kasus Lempung Jalan Tol Balikpapan-Samarinda
Hanif Septian Mahardika
Teknik SIpil, JTSP, Institut Teknologi Kalimantan, Balikpapan. Email: [email protected]
Abstract
The subsoil layer on a road needs stabilization, especially for clay soils. One alternative to stabilize the soil is by adding cement and renolith. Cement and renolite can be used to improve the te chnical properties of native soils.
The advantages of native soil stabilization using cement and renolith, the use of cement and renolith can increase soil strength. Tests carried out directly at the ITK Civil Engineering Laboratory aims to find the value of soil density and soil shear angle parameters. The process of soil stabilization is by mixing the original soil with cement and renolith with a presentation variation of 11%, 13% cement and 6% renolith. The highest soil density value is still found in the original soil test with a dry bulk density value of 0.935 g/cm3 and an optimum moisture content value of 20.450%. The value of the highest direct shear test for the original soil + cement variation was found in the original soil test + cement 13% with a cohesion value of 5.894 kg/cm2 for a shear angle of 75.02° and the highest value for testing the original soil + cement + renolith was found in variations of the original soil + cement 13% + 6% renolith obtained a c value of 2.429 kg/cm2 and has a shear angle value of 70.563°
Keywords: cement, renolith, stability, clay
Abstrak
Lapisan tanah dasar pada suatu jalan perlu dilakukan stabilisasi, khususnya untuk jenis tanah lempung. Salah satu alternatif untuk menstabilisasi tanah yaitu dengan menambahkan semen dan renolith. Semen dan renolit dapat digunakan untuk memperbaiki sifat teknis dari tanah asli. Kelebihan dari stabilisasi tanah asli menggunakan semen dan renolith, penggunaan semen dan renolith ini dapat meningkakan kekuatan tanah. Pengujian yang dilakukan secara langsung di Laboratorium Teknik Sipil ITK bertujuan untuk mencari nilai kepadatan tanah dan parameter sudut geser tanah. Proses stabilisasi tanah ini dengan cara mencampur tanah asli dengan semen dan renolith dengan variasi presentasi 11%, 13% semen dan 6% renolith. Nilai kepadatan tanah yang paling tertinggi masih terdapat pada pengujian tanah asli dengan nilai berat isi kering sebesar 0,935 g/cm3 dan nilai kadar air optimum sebesar 20,450%. Nilai dari pengujian geser langsung yang tertinggi pada variasi tanah asli + semen terdapat pada pengujian tanah asli + semen 13% dengan nilai kohesi 5,894 kg/cm2 untuk sudut geser sebesar 75,02° dan nilai tertinggi untuk pengujian tanah asli + semen + renolith terdapat pada variasi tanah asli + semen 13% + renolith 6% diperoleh nilai c sebesar 2,429 kg/cm2 dan mempunyai nilai sudut geser sebesar 70,563°
Kata Kunci: semen, renolith, stabilitas, tanah lempung
1. Pendahuluan
Secara umum stabilitas tanah merupakan sebuah metode yang dipakai untuk meningkatkan kemampuan pada daya dukung tanah dengan perlakuan atau penambahan yang mendukung. Agar bisa mendapatkan perlakuan yang maksimal dan juga untuk mendapatakan daya dukung yang maksimal salah satu cara dengan mencampurakan antara semen dengan tanah yang biasa juga disebut dengan soil cement. Setelah dilakukan evaluasi pada penelitian sebelumnya oleh Yunaefi (2010) ternyata soil cement masih memiliki kekurangan. Pada awalnya kekuatannya sangat tinggi, tetapi jika terkena kendaraan ban dari alat berat lapisan soil cement ini dapat retak. Bila terjadi retak maka retak tersebut permanen dan tidak dapat menjadi lebih baik lagi. Dengan adanya keretakan suatu jalan dapat menimbulkan dampak sosial terutama terhadap pengguna kendaraan salah satunya yaitu sangan berpotensi terjadinya kecelakaan lalu lintas.
Alternatif untuk mengatasi permasalahan pada tanah subggrade jalan, maka soil cement perlu ditambahkan bahan untuk penanganan stabilitas tanah. salah satu bahan yang bisa ditambahkan ke soil
SPECTA Journal of Technology, Vol. X, No. X, Month Year ISSN : 2549-2713
cement adalah renolith. Renolith ini berbentuk cair yang memiliki fungsi diantanya dapat memadatkan tanah dan menstabilkan tanah. Pada penelitian stabilisasi tanah menggunakan soil cemen dan renolith sebelumnya oleh Kholis (2018) dilakukan uji pemadatan dengan tanah asli dengan variasi penambahan 10 % semen, 10 % semen dan 3 % renolith, 10 % semen dan 6 % renolith. Dari semua hasil pengujian yang dilakukan oleh Kholis (2018) terjadi penurunan nilai kadar air optimum tanah stabilisasi terhadap tanah asli hal ini disebabkan karena reaksi semen yang mudah mengeras setelah bercampur dengan air sehingga terjadi penurunan nilai kadar air optimum pada tanah tersebut dan berat isi kering dari semua variasi tanah stabilisasi mengalami penurunan yang tidak terlalu signifikan terhadap tanah asli.
2. Metodologi
Metode yang digunakan dalam penelitian ini berisi langkah-langkah pelaksanaan penelitian.
2.1 Lokasi Pengambilan Sampel
Pengambilan sampel tanah berlokasi di STA 20 ± 700, Jalan Tol Balikpapan-Samarinda, Kota Balikpapan, Provinsi Kalimantan Timur. Sampel tanah yang diambil terdiri dari sampel tanah disturb dan undisturb. Pengambilan sampel tanah undisturb diambil dengan kedalaman 1 meter.
2.2 Pengujian yang dilakukan
Pengujian yang dilakukan meliputi uji kadar air, uji berat jenis tanah, uji attterberg limit, uji proctor standar, dan uji direct shear.
3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Pengujian Tanah Asli
Dari hasil penelitian mengenai karakteristik tanah asli yang digunakan sebagai sampel yang diambil di Jalan Tol Balikpapan-Samarinda, maka diperoleh data sebagai berikut:
Tabel 1. Karakteristik Tanah Asli
No Jenis Pengujian Satuan Nilai
1 Kadar Air % 41,987
2 Berat Jenis Tanah (Gs) - 2,665
3 Batas Cair % 41,82
4 Batas Plastis % 18,02
5 Batas Susut % 25,38
6 Indeks Plastis - 23,8
7 Klasifikasi Tanah - *CL
8 Berat Isi Kering gr/cm3 0,935
9 Kadar Air Optimum % 20,45
10 Sudut Geser ° 21,613
11 Kohesi kg/cm2 0,685
*CL = Lanau anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang lempung 3.2 Pengujian Tanah Stabilisasi
Dari hasil pengujian tanah asli + semen dan tanah asli + semen + renolith didapatkan data data sebagai berikut:
1. Proctor Standar
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berat isi kering maksimum dan kadar air optimum pada tanah asli maupaun yang telah distabilisasi dengan menggunkan semen dan renolith yang dapat ditunjukkan sebagai berikut:
Tabel 2 : Hasil Pengujian Standar Proctor Variasi Sampel Tanah Asli Tanah asli +
Semen 11%
Tanah Asli + Semen 13%
Tanah Asli + Semen 11%
+ Renolith 6%
Tanah Asli + Semen 13%
+ Renolith 6%
kadar air (%) 20,450 19,476 18,673 18,920 17,547
beras isi kering (gr/cm3) 0,935 0,784 0,854 0,811 0,834
2. Direct Shear
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui nilai sudut geser dan kohesi pada tanah asli maupaun yang telah distabilisasi dengan menggunkan semen dan renolith yang dapat ditunjukkan sebagai berikut:
Tabel 3 : Hasil Pengujian Direct Shear Variasi Sampel Tanah Asli Tanah asli +
Semen 11%
Tanah Asli + Semen 13%
Tanah Asli + Semen 11% +
Renolith 6%
Tanah Asli + Semen 13% +
Renolith 6%
kohesi (kg/cm2) 0,685 4,597 5,894 1,614 2,433
sudut geser (°) 21,613 68,849 75,019 55,538 70,563
3.3 Hasli Pengujian Proctor Standar
3.3.1 Pengujian Proctor Standar Tanah Asli + Semen
Hasil pengujian proctor standar pada variasi tanah asli + semen didapatkan nilai-nilai kadar air optimum, untuk tanah asli mempunyai kadar air optimum sebesar 20,450%, sedangkan kadar air optimum pada tanah asli + semen 11% turun menjadi 19,476% dengan presentase penurunan sebesar 5,005% dari tanah asli, dan kadar air optimum pada tanah asli + semen 13% juga turun menjadi 18,673%
dengan presentase penurunan sebesar 9,515%dari tanah asli.
Gambar 1. Grafik Kadar Air Optimum Pengujian Proctor Standar Tanah Asli + Semen
Hasil pengujian proctor standar pada variasi tanah asli + semen didapatkan nilai-nilai berat isi kering maksimum, untuk tanah asli mempunyai berat isi kering maksimum sebesar 0,935 gr/cm3 sedangkan berat isi kering maksimum pada tanah asli + semen 11% turun menjadi 0,784 gr/cm3 dengan presentase penurunan sebesar 19,232% dari tanah asli, dan berat isi kering maksimum pada tanah asli + semen 13% juga turun menjadi 0,854 gr/cm3 dengan presentase penurunan sebesar 9,460%.
20,450
19,476
18,673
18,000 18,500 19,000 19,500 20,000 20,500 21,000
Tanah Asli Tanah asli + Semen 11%
Tanah Asli + Semen 13%
Kadar Air Optimum (%)
Grafik Perubahan Kadar Air Optimum
SPECTA Journal of Technology, Vol. X, No. X, Month Year ISSN : 2549-2713
Gambar 2. Grafik Berat Isi Kering Maksimum Pengujian Proctor Standar Tanah Asli + Semen
3.3.2 Pengujian Proctor Standar Tanah Asli + Semen + renolith
Hasil pengujian proctor standar pada variasi tanah asli + semen + renolith didapatkan nilai-nilai kadar air optimum, untuk tanah asli mempunyai kadar air optimum sebesar 20,450%, sedangkan kadar air optimum pada tanah asli + semen 11% + renolih 6% turun menjadi 18,920 % dengan presentase penurunan sebesar 8,091% dari tanah asli, dan kadar air optimum pada tanah asli + semen 13% + renolih 6% juga turun menjadi 17,547 % dengan presentase penurunan sebesar 16,548% dari tanah asli.
Gambar 3. Grafik Kadar Air Optimum Pengujian Proctor Standar Tanah Asli + Semen + Renolith
0,935
0,784
0,854
0,700 0,750 0,800 0,850 0,900 0,950 1,000
Tanah Asli Tanah asli + Semen 11%
Tanah Asli + Semen 13%
Berat Isi Kering Maksimum (gr/cm³)
Grafik Perubahan Berat Isi Kering Maksimum
20,450
18,920
17,547
17,000 17,500 18,000 18,500 19,000 19,500 20,000 20,500 21,000
Tanah Asli Tanah Asli + Semen 11% + Renolith 6%
Tanah Asli + Semen 13% + Renolith 6%
Kadar Air Optimum (%)
Grafik Perubahan Kadar Air Optimum
Hasil pengujian proctor standar pada variasi tanah asli + semen didapatkan nilai-nilai berat isi kering maksimum, untuk tanah asli mempunyai berat isi kering maksimum sebesar 0,935 gr/cm3 sedangkan berat isi kering maksimum asli mempunyai berat isi kering maksimum sebesar 0,935 gr/cm3 sedangkan berat isi kering maksimum pada tanah asli + semen 11% + renolih 6% turun menjadi 0,811 gr/cm3 dengan presentase penurunan sebesar 15,206% dari tanah asli, dan berat isi kering maksimum pada tanah asli + semen 13% + renolih 6% juga turun menjadi 0,834 gr/cm3 dengan presentase penurunan sebesar 12,069%.
Gambar 4. Grafik Berat Isi Kering Maksimum Pengujian Proctor Standar Tanah Asli + Semen + Renolih
3.3.3 Pembahasan Pengujian Proctor Standar
Hasil pengujian proctor kadar air optimum yang telah distabilisasi mengalami penurunan nilai kadar air optimum, hal ini disebabkan pengaruh waktu pemeraman yang membuat kadar air optimum pada tanah yang tealah distabilisasi menurun.
Gambar 5. Grafik Kadar Air Optimum Pengujian Proctor Standar
0,935
0,811
0,834
0,700 0,750 0,800 0,850 0,900 0,950 1,000
Tanah Asli Tanah Asli + Semen 11% + Renolith 6%
Tanah Asli + Semen 13% + Renolith 6%
Berat Isi Kering Maksimum (gr/cm³)
Grafik Perubahan Berat Isi Kering Maksimum
20,450
19,476
18,673 18,920
17,547
16,000 17,000 18,000 19,000 20,000 21,000
Tanah Asli Tanah asli + Semen 11%
Tanah Asli + Semen 13%
Tanah Asli + Semen 11% + Renolith 6%
Tanah Asli + Semen 13% + Renolith 6%
Kadar Air Optimum (%)
Grafik Kadar Air Optimum
SPECTA Journal of Technology Vol 00, Month, Year: 000–000
Dari semua hasil pengujian terjadi penurunan berat isi kering maksimum tanah stabilisasi terhadap tanah asli, hal ini disebabkan karena tanah stabilisasi yang telah diperam, ketika ditimbang lebih ringan dibandingkan dengan tanah asli. Sehingga terjadi penurunan berat isi kering dari semua variasi tanah stabilisasi terhadap tanah asli.
Gambar 6. Grafik Berat Isi Kering Maksimum Pengujian Proctor Standar 3.4 Hasil Pengujian Direct Shar
3.4.1 Pengujian Direct Shear tanah asli + Semen
Hasil Pengujian direct shear pada variasi tanah asli + semen didapatkan nilai-nilai kohesi, untuk tanah asli mempunyai nilai kohesi sebesar 0,685 gr/cm2 sedangkan kohesi pada tanah asli + semen 11%
turun menjadi 4,597 gr/cm2, dan kohesi pada tanah asli + semen 13% juga turun menjadi 5,894 gr/cm2.
Gambar 7. Grafik Kohesi Pengujian Direct Shear Tanah Asli + Semen
0,935
0,784
0,854 0,811 0,834
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000
Tanah Asli Tanah asli + Semen 11%
Tanah Asli + Semen 13%
Tanah Asli + Semen 11% +
Renolith 6%
Tanah Asli + Semen 13% +
Renolith 6%
Kadar Air Optimum (%)
Grafik Berat Isi Kering Maksimum
0,685
4,597
5,894
0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000
DS TA DS Tanah Asli + Semen 11%
DS Tanah Asli + Semen 13%
Kohesi (kg/cm2)
Grafik Perubahan Kohesi
Hasil Pengujian direct shear pada variasi tanah asli + semen didapatkan nilai-nilai sudut geser, untuk tanah asli mempunyai nilai sudut geser sebesar 21,613° sedangkan sudut geser pada tanah asli + semen 11% turun menjadi 68,849°, dan sudut geser pada tanah asli + semen 13% juga turun menjadi 75,019°.
Gambar 8. Grafik Sudut Geser Pengujian Direct Shear Tanah Asli + Semen 3.4.2 Pengujian Direct Shear tanah asli + Semen + Renolith
Hasil Pengujian direct shear pada variasi tanah asli + semen + renolith didapatkan nilai-nilai kohesi, untuk tanah asli mempunyai nilai kohesi sebesar 0,685 gr/cm2 sedangkan kohesi pada tanah asli + semen 11% + renolith 6% turun menjadi 1,614 gr/cm2, dan kohesi pada tanah asli + semen 13% + renolith 6% juga turun menjadi 2,429 gr/cm2.
Gambar 9. Grafik Kohesi Pengujian Direct Shear Tanah Asli + Semen + Renolith
Hasil Pengujian direct shear pada variasi tanah asli + semen + renolith didapatkan nilai-nilai Sudut Geser, untuk tanah asli mempunyai nilai sudut geser sebesar 21,613° sedangkan sudut geser pada tanah asli + semen 11% + renolith 6% turun menjadi 55,538°, dan sudut geser pada tanah asli + semen 13% + renolith 6% juga turun menjadi 70,563°.
21,613
68,849
75,019
20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000
DS TA DS Tanah Asli + Semen 11%
DS Tanah Asli + Semen 13%
Sudut Geser Tanah (°)
Grafik Perubahan Sudut Geser Tanah
0,685
1,614
2,429
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000
DS TA DS Tanah Asli + Semen 11% + Renolith 6%
DS Tanah Asli + Semen 13% + Renolith 6%
Kohesi (kg/cm2)
Grafik Perubahan Kohesi
SPECTA Journal of Technology Vol 00, Month, Year: 000–000
Gambar 10. Grafik Sudut Geser Pengujian Direct Shear Tanah Asli + Semen + Renolith 4.3.3 Pembahasan Pengujian Direct Shear
Didapatkan nilai makismum pada kohesi variasi tanah + semen terdapat pada variasi sampel tanah + semen 13 % dengan nilai 5,884 kg/cm2. Dan nilai maksimum pada variasi sampel tanah + semen + renolith terdapat pada variasi semen tanah + semen 13% dan renolith 6% dengan nilai 2,429 kg/cm2.
Gambar 11. Grafik Kohesi Pengujian Direct Shear
Didapatkan nilai makismum pada sudut geser variasi tanah + semen terdapat pada variasi sampel tanah + semen 13 % dengan nilai 75,019°. Dan nilai maksimum pada variasi sampel tanah + semen + renolith terdapat pada variasi semen tanah + semen 13% dan renolith 6% dengan nilai 60,563°.
21,613
55,538
70,563
20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000
DS TA DS Tanah Asli + Semen 11% + Renolith 6%
DS Tanah Asli + Semen 13% + Renolith 6%
Sudut Geser Tanah (°)
Grafik Perubahan Sudut Geser Tanah
0,685
4,597
5,894
1,614
2,429
0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000
DS TA DS Tanah Asli + Semen 11%
DS Tanah Asli + Semen 13%
DS Tanah Asli + Semen 11% +
Renolith 6%
DS Tanah Asli + Semen 13% +
Renolith 6%
Kohesi (kg/cm2)
Grafik Perubahan Kohesi
Gambar 12. Grafik Sudut Geser Pengujian Direct Shear
Tingginya nilai pada variasi tanah asli + semen 13% disebabkan karena nilai tegangan geser pada tanah + semen 13% lebih besar dibandingkan dengan variasi yang lainnya. Hal ini yang menjadi penyebab variasi tanah + semen 13% nilai kohesi dan sudut gesernya lebih tinggi.
4. Kesimpulan dan Saran
4.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian ini adalah:
1. Hasil Pengujian kepadatan tanah dengan mengunakan alat uji standar proctor pada tanah yang telah distabiliasi masih belum dapat menaikan nilai kepadatan tanah asli. dimana nilai kepadatan tanah asli masih memiliki nilai yang tertinggi dengan nilai berat isi kering maksimum 0,935 g/cm3 dan kadar air optimum 20,450%.
2. Hasil pengujian parameter sudut geser dengan menggunakan alat uji geser langung pada tanah yang telah distabilisasi dapat menaikan parameter sudut geser pada tanah asli. Nilai tertinggi terdapat pada pengujian pada tanah asli + semen yang telah diperam selama 5 hari terdapat pada variasi tanah asli + semen 13% diperoleh nilai c sebesar 5,894 kg/cm2 dan mempunyai nilai sudut geser sebesar 75,019° dan nilai tertinggi untuk pengujian tanah asli + semen + renolith yang telah diperam selama 5 hari terdapat pada variasi tanah asli + semen 13% diperoleh nilai c sebesar 2,429 kg/cm2 dan mempunyai nilai sudut geser sebesar 70,563°
3. Didapatakan nilai maksimum dari pengujian direct shear terdapat tanah asli + semen 13% + renolith 6% dengan nilai c sebesar 2,429 kg/cm2 dan mempunyai nilai sudut geser sebesar 70,563°. Pada pengujian proctor standar masih belum mendapatkan nilai maksimum dikarenakan nilainya masih berada dibawah tanah asli.
4.2 Saran
Saran yang diperoleh dari hasil penelitian ini adalah:
1. Metode pemeraman pada penelitian ini dengan cara tertutup, maka perlu dilakukan pemeraman dengan metode terbuka sehingga memungkinkan diperoleh nilai-nilai yang lebih maskimum.
2. Pada pengujian direct shear perlu dilakukan dengan variasi yang berbeda dan varisi yang lebih banyak lagi untuk mendapatkan nilai yang optimum.
3. Perlu dilakukan pengujian dengan jenis tanah yang berbeda.
4. Perlu dilakukan stabilisasi pada pengujian fisik tanah asli.
21,613
68,849
75,019
55,538
70,563
0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000
DS TA DS Tanah Asli + Semen 11%
DS Tanah Asli + Semen 13%
DS Tanah Asli + Semen 11% +
Renolith 6%
DS Tanah Asli + Semen 13% +
Renolith 6%
Sudut Geser (°)
Grafik Perubahan Sudut Geser
SPECTA Journal of Technology Vol 00, Month, Year: 000–000
5. Daftar Pustaka
Andini, Mutiara, dkk, (2014), Analisa perubahan karakteristik fisik, mekanik dan dinamik terhadap siklus pengeringan pembasahan pada tanah asli dan tanah yang stabilisasi menggunakan kapur dan fly ash di desa Sumber Aji kota Batu –Malang, Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Basuki, Rachmad, dkk, (2007). Stabilisasi Tanah Dasar Dengan Penambahan Semen dan Renolith, Program Studi Diploma Teknik Sipil FTSP, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
Badan Pusat Statistik, (2020), https://balikpapankota.bps.go.id/ diakses tanggal 12 Agustus 2020 Bowles, J.E. (1982), Foundation Analysis and Design Third Edition. International Student Edition.
McGraw-Hill International Book Company.
Budi, Gogot Setyo, (2011), Pengujian Tanah di Laboratorium, Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta.
Das, Braja M, dkk, (1995), Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid I, Penerbit Erlangga, Surabaya.
Hardiyatmo, Hary Christady, (2002), Mekanika Tanah I Edisi Ketiga, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Kholis, Nur, Anita Setyowati, Rika Sylviana, (2018), “Stabilisasi Tanah Lempung Menggunakan Semen dan Renolith”, Jurnal BENTANG Universitas Islam 45 Bekasi, Vol. 6, No. 1, hal 62-77.
Renolith, (2019), www.renolithindonesia.com diakses tanggal 30 Desember 2019 pukul 07:35 WITA.
Septiadi, Fefen, (2015), “Perencanaan Campuran Subbase Coarse Jalan Menggunakan Tanah Gumuk Silo Dan Mayang Kabupaten Jember Berdasarkan Nilai Cbr”, Universitas Jember.
Tamrin, Masayu Widiastuti, (2018), “Studi Perbandingan Penggunaan Soil Cement Dan Penggunaan Agregat Untuk Lapis Pondasi Bawah Di Kalimantan Timur”, Dosen Fakultas Teknik Universitas Mulawarman.
Yunaefi, (2010), “Pengujian Kinerja Bahan Eco-Cure21 Sebagai Bahan Stabilisasi Tanah Untuk Lapisan Sub-Base Perkerasan Jalan”. Master Tesis. Jurusan Teknik Sipil FTSP Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
Yunus, Muhammad, (2015), “Modul Praktikum Laboratorium Uji Tanah”, Politeknik Negri Fakfak.
