Perbaikan Kuat Geser Pasir Bergradasi Buruk dengan Penambahan Abu Cangkang Sawit
Yusti Yudiawati1*, Muhammad Syawaluddin2
1,2Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Banjarmasin, Indonesia
*Koresponden email: [email protected]
Diterima: 10 Februari 2023 Disetujui: 22 Februari 2023
Abstract
Based soil that does not meet technical requirements is a problem for construction executant in South Kalimantan. One of them is loose sand soil. Stabilization is carried out to improve the physical and mechanical properties of loose sand using palm shell ash waste. Sand samples were released from Bangkal village, Cempaka District, Banjarbaru. The study was conducted by adding palm shell ash to mixed variations of 0%, 5%, 10%, and 15%, to the weight of soil samples. And carried out physical and mechanical tests of the soil in the original condition and which was given a mixture of palm shell ash. The test resulted degradation in the specific gravity of the soil from 2.61 to 2.59 in 5% mixture, 2.58 in 10% mixture, and 2.56 in 15% mixture, the optimum moisture content from 15.46% to 2.08%, and the cohesion value from 0.107 kg/cm2 to 0.042 kg/cm2. It results an increase in dry fill weight from 1.47 gr/cm3 to 1.55 gr/cm3 and a shear angle value in the soil from 35.79° to 45.06°. The mixture of 15% is the optimal addition of palm shell ash that increases the shear strength of the soil.
Keywords : soil stabilization, palm shell ash, dry fill weight, shear angle in soil, cohesion
Abstrak
Tanah dasar yang tidak memenuhi persyaratan teknis menjadi persoalan para pelaku konstruksi di Kalimantan Selatan. Salah satunya tanah pasir lepas (loose). Stabilisasi dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis pasir lepas menggunakan limbah abu cangkang sawit. Sampel pasir lepas dari desa Bangkal, Kec. Cempaka, Banjarbaru. Penelitian dilakukan dengan memberikan penambahan abu cangkang sawit variasi campuran 0%, 5%, 10%, dan 15%, terhadap berat sampel tanah. Dan dilakukan uji fisis dan mekanis tanah dalam kondisi asli dan yang diberikan campuran abu cangkang sawit. Hasil pengujian mengakibatkan penurunan pada berat jenis tanah dari 2,61 ke 2,59 pada campuran 5%, 2,58 pada campuran 10%, dan 2,56 pada campuran 15%, kadar air optimum dari 15,46% turun ke 2,08%, dan nilai kohesi dari 0,107 kg/cm2 menjadi 0,042 kg/cm2. Dan memberikan peningkatan pada berat volume kering dari 1,47 gr/cm3 menjadi 1,55 gr/cm3 dan nilai sudut geser dalam tanah dari 35,79° menjadi 45,06°. Penambahan abu cangkang sawit yang optimal meningkatkan kuat geser tanah adalah campuran 15%.
Kata Kunci : stabilisasi tanah, abu cangkang sawit, berat isi kering, sudut geser dalam tanah, kohesi
1. Pendahuluan
Dalam bidang konstruksi, baik konstruksi bangunan maupun jalan tanah merupakan media paling baik yang berfungsi untuk meneruskan gaya – gaya yang bekerja diatasnya. Konstruksi jalan memerlukan tanah dasar yang baik agar bagian-bagian perkerasan jalan dapat diletakkan di atas tanah dasar tersebut [1].
Di beberapa daerah di Indonesia khususnya daerah Kalimantan Selatan banyak terdapat tanah dasar yang tidak memenuhi persyaratan teknis. Salah satunya adalah tanah pasir dalam kondisi lepas (loose). Hal ini menjadi bagian dari persoalan yang dihadapi perencana dan pelaksana pembangunan perkerasan jalan.
Permasalahan tanah yang tidak memenuhi spesifikasi secara teknis tersebut dapat diselesaikan salah satunya dengan mengganti tanah dasar tersebut dengan tanah yang kualitasnya lebih baik, tetapi hal ini seringkali membutuhkan biaya lebih besar. Untuk menekan biaya penggantian tanah dasar dilakukan dengan cara mengubah sifat-sifat fisik tanahnya atau dikenal dengan istilah stabilisasi tanah yang bertujuan meningkatkan daya dukung tanah dengan peningkatan sifat mekanis tanah seperti kohesi, sudut geser dalam dan kepadatan tanah [2][3]. Salah satu pengujian mekanis yang dilakukan adalah Direct Shear Test yang bertujuan untuk mengetahui bidang dan sudut geser tanah pada saat runtuh (failure). Campuran bahan stabilisasi yang digunakan antara lain: kapur, semen, fly ash, bubuk batu merah, abu ampas tebu, abu sekam padi, dan bahan kimia lainnya [4][5].
Limbah abu kelapa sawit memiliki sifat pozzolanic, yang dapat bermanfaat pada proses stabilisasi tanah, karena dapat meningkatkan daya ikat antar partikel tanah yang distabilisasi. Limbah abu kelapa sawit
Pengambilan Sampel Uji Saringan Sample Tanah Pasir
Mulai
Selesai
merupakan sisa hasil pembakaran kelapa sawit dalam tungku pembakaran. Limbah abu kelapa sawit hasil setiap tungku pembakaran cukup banyak sekitar 12-14 ton perhari sehingga ketersediaanya cukup untuk digunakan sebagai bahan tambah dalam penelitian ini [6][7].
Penelitian ini dilakukan dengan memberikan penambahan abu cangkang sawit dengan presentasi variasi campuran 5%, 10%, dan 15%, terhadap berat sampel tanah. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kadar air, berat volume, berat jenis, analisa saringan, hydrometer, uji proctor standard (compaction standart test), sudut geser langsung (direct sheer test). selanjutnya untuk tanah yang telah distabilisasi dengan campuran abu cangkang sawit dilakukan pengujian berat jenis, uji proctor standard (compaction standart test) dan sudut geser langsung (direct sheer test).
2. Metode Penelitian
Diagram alir penelitian seperti ditunjukkan pada Gambar 1 untuk sampel tanah pasir bergradasi buruk diambil dari desa Bangkal, Kec. Cempaka, Banjarbaru, dan abu cangkang sawit dari PT. Subur Agro Makmur (SAM). Selanjutnya pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Geoteknik PT. Tiyasa Total Rekayasa, Kota Banjarbaru.
Pengujian Fisis dan Mekanis Tanah
1. Kadar air, perbandingan antara massa air dengan massa tanah kering [8].
2. Berat Isi, perbandingan antara berat tanah dan isi tanah [9].
3. Berat jenis, merupakan massa tanah per satuan tanah kering [10].
4. Analisa Saringan, penentuan persentase ukuran butiran agregat lolos saringan [11].
5. Hidrometer [12]
6. Pengujian Pemadatan [13]
7. Sudut Geser Langsung (Direct Shear Test) [14]
Variasi campuran dan Pembuatan benda uji
Dibuat 4 (empat) variasi campuran dengan rencana tambahan abu cangkang sawit 0%, 5%, 10%, dan 15%. Pencampuran dilakukan pada sampel kondisi kadar air optimum (OMC) Standard Proctor [13]
yang diperoleh dari contoh tanah pasir bergradasi buruk. Jumlah penambahannya berdasarkan presentase perbandingan berat butir abu cangkang sawit dengan tanah pasir [6]. Sebagai contoh jika sampel tanah seberat 1000 gram pada penambahan 5% Abu Cangkang Sawit (ABS) diperlukan sebanyak 50 gram ABS.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Pengujian Kadar Air, Berat Volume, Berat Jenis, Analisa Saringan, Hydrometer
Uji Pemadatan (γd, Wopt) Uji Kuat Geser
Tanah Pasir Bergradasi Buruk + Abu Cangkang Sawit (5%, 10%, dan 15%)
Tanah Pasir Asli Bergradasi Buruk
Kesimpulan Pembahasan Analisa Hasil Uji
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Hasil Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis Tanah Pasir Asli
Pada Tabel 1 didapatkan Koefisien Keseragaman (Cu) <6 yang seharusnya ≥6, dan Koefisien Kelengkungan (Cc) >3 yang seharusnya 1≤ Cc ≤3. Hasil pengujian menunjukkan bahwa tanah pasir yang di pakai adalah tanah pasir bergradasi buruk [15]. Dari data hasil pengujian seperti diperlihatkan Gambar 2, hasil gradasi ukuran butir tanah pasir asli yang belum dicampur dengan bahan campuran menunjukkan tanah dalam keadaan yang buruk.
Tabel 1. Hasil pengujian sifat fisis dan mekanis tanah pasir asli
No. Jenis Test Hasil
A. Hasil Uji Fisis
1. Natural Water Content ω (%) 6.5
2. Unit Weight g (gr/cm3) 1.68
3. Specific Gravity Gs 2.61
4. Gradation by Sieve Analysis (% Passing) :
# 4 4.75 mm 99.95
# 8 2.36 mm 99.81
# 10 2 mm 99.51
# 40 0.425 mm 88.94
#100 0.15 mm 15.74
# 200 0.075 mm 0.22
5. Soil Proportion by Gradation Curves (%)
Gravel 0
Sand 89.5
Silt 8.5
Clay 2
D10 0.36
D30 0.28
D60 0.07
Cu 5.14
Cc 3.11
B. Hasil Uji Mekanis
1. Compaction Test
Unit Weight Dry Maximum gdry(maks) (gr/cm3) 1.474
Water Content Optimum ω(opt) (%) 15.76
2. Direct Shear
Cohesion c (kg/cm2) 0.107
Internal Friction Angle f (˚) 35.8
Gambar 2.Hasil distribusi ukuran butiran tanah pasir (asli) 3.2. Hasil Pengujian Sifat Fisis Dengan Penambahan Abu Boiler
Berat Jenis
Pengujian dilakukan di Laboratorium Geoteknik PT. Tiyasa Total Rekayasa, Banjarbaru. Berikut hasil pengujian (Tabel 2):
Tabel 2. Hasil uji berat jenis tanah pasir asli No. Abu Cangkang Sawit (%) Berat Jenis
1. 0 2.61
2. 5 2.59
3. 10 2.58
4. 15 2.56
Gambar 2. Hasil uji berat jenis tanah pasir asli dan penambahan abu cangkang sawit
Hasil yang ditunjukkan Tabel 2, bahwa dengan penambahan abu cangkang sawit hasil berat jenis mengalami penurunan di setiap persennya. Pada tanah pasir asli, berat jenis yang dihasilkan adalah 2,61.
Pada penambahan 5% abu cangkang sawit menjadi 2,59. 10% abu cangkang sawit menjadi 2,58 dan 15%
abu cangkang sawit menjadi 2,56.
3.3. Hasil Pengujian Sifat Mekanis Dengan Penambahan Abu Cangkang Sawit Hasil Uji Pemadatan
Dari hasil pengujian pemadatan menggunakan standar proctor dapat di lihat pada Tabel 3 dan Gambar 3.
Tabel 3. Hasil uji pemadatan terhadap penambahan abu cangkang sawit No. Abu Cangkang Sawit (%) W optimum (%) γ Dmaks (gr/m3)
1. 0 15.46 1.47
2. 5 10.31 1.50
3. 10 9.14 1.53
4. 15 2.08 1.55
Gambar 3. Hasil kadar air optimum pada uji pemadatan tanah pasir asli dan penambahan abu cangkang sawit
Gambar 4. Hasil berat isi kering pada uji pemadatan tanah pasir asli dan penambahan abu cangkang sawit Pengujian compaction dilakukan untuk menentukan kepadatan tanah maksimum dan kadar air maksimum yang akan digunakan pada uji geser tanah, hasil uji compaction dapat dilihat pada Tabel 3 bahwa dengan penambahan abu cangkang sawit kepadatan tanah kering mengalami peningkatan dari 1,47 gr/cm3 menjadi 1,55 gr/cm3. Sedangkan kadar air mengalami penurunan dari 15,46 % menjadi 2,08 %.
Hasil Uji Kuat Geser Tanah
Dari pengujian di laboratorium dilakukan pengujian kuat geser tanah pasir asli dan tanah pasir penambahan abu cangkang sawit pada sample tanah pemadatan. Setelah dilakukan uji pemadatan selanjutnya sample tersebut di uji lagi dengan pengujian direct shear test untuk mendapatkan nilai kohesi, dan sudut geser. Hasil pengujian kuat geser pada sample pemadatan adalah Tabel 4.
Tabel 4. Hasil uji kuat geser terhadap penambahan abu cangkang sawit No. Abu Cangkang Sawit (%) Kohesi (kg/cm3) Sudut Geser (°)
1. 0 0.107 35.79
2. 5 0.089 40.61
3. 10 0.068 41.12
4. 15 0.042 45.06
Gambar 5. Hasil kohesi pada uji kuat geser tanah pasir asli dan penambahan abu cangkang sawit
Gambar 6. Hasil sudut geser pada uji kuat geser tanah pasir asli dan penambahan abu cangkang sawit Pengujian kuat geser tanah dilakukan untuk melihat nilai kohesi dan sudut geser, dari hasil uji tersebut dapat dilihat pada Tabel 4 bahwa dengan penambahan abu cangkang sawit, nilai kohesi mengalami penurunan dari 0,107 kg/cm2 menjadi 0,042 kg/cm2. Sedangkan untuk nilai sudut geser mengalami peningkatan dari 35,79 ° menjadi 45,06 °.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa sampel tanah pasir dari desa Bangkal, kecamatan Cempaka, Banjarbaru tergolong tanah pasir bergradasi buruk dengan Koefisien Keseragaman (Cu) < 6 dan Koefisien Kelengkungan (Cc) > 3. Penambahan abu cangkang sawit mengakibatkan penurunan berat jenis tanah dari 2,61 dengan penambahan 5% abu cangkang sawit menjadi 2,59 kemudian 10% abu cangkang sawit menjadi 2,58 dan 15% abu cangkang sawit menjadi 2,56. Penambahan abu cangkang sawit memberikan peningkatan berat isi kering (γDmaks) dari 1,47 gr/cm3 menjadi 1,55 gr/cm3 dan nilai sudut geser dalam tanah dari 35,79° menjadi 45,06°. Penambahan abu cangkang sawit mengakibatkan menurunnya kadar air optimum (Woptimum) dari 15,46 % menjadi 2,08%. Nilai kohesi dari 0,107 kg/cm2 menjadi 0,042 kg/cm2. Penambahan abu cangkang sawit yang optimal meningkatkan kuat geser tanah adalah sebesar 15%.
5. Saran
Dari penelitian yang telah dilaksanakan perlu adanya pengujian lanjutan dengan sampel tanah pasir dengan kondisi tidak terganggu (undisturbed)Saat membawa sampel harus dalam kondisi benar-benar
tertutup agar tidak bertambah dan berkurangnya kadar air tanah. Perlu adanya pengujian dengan penambahan bahan additive lain yang hasilnya dibandingkan untuk mendapatkan hasil yang paling efektif sebagai bahan alternatif pengganti material stabilisasi dan harus memiliki nilai ekonomis yang rendah dengan hasil yang maksimal.
6. Refrensi
[1] Y. Fadillah, I. Kamil, and P. Suroso, “Stabilisasi Tanah Lempung dengan Abu Cangkang Kelapa Sawit,” SNITT-Politeknik Negeri Balikpapan, pp. 139–145, 2021.
[2] F. S. Sianturi and D. H. Agustina, “Stabilisasi Tanah Laterit Dengan Penambahan Kapur Terhadap Kuat Geser Tanah” Sigma Tek., vol. 3, no. 1, pp. 33–38, 2020.
[3] S. M. T. Debataraja, “Analisa Kuat Geser Tanah Di Lokasi Jalan Longsor Idanogawo Dan Pemodelan Dengan Program Komputer,” J. Tek., vol. VIII, pp. 61–72, 2019.
[4] M. Haras, T. A. E, and R. R. . Legrans, “Pengaruh Kapur Terhadap Kuat Geser Tanah Lempung,”
Educ. Build., vol. 15, no. 67, p. 77, 2017, doi: 10.24114/eb.v3i2.8250.
[5] A. I. Candra, S. Anam, Z. B. Mahardana, and A. D. Cahyono, “Studi Kasus Stabilitas Struktur Tanah Lempung Pada Jalan Totok Kerot Kediri Menggunakan Limbah Kertas,” UKaRsT, vol. 2, no. 2, p.
11, 2018, doi: 10.30737/ukarst.v2i2.255.
[6] I. T. A. Kadir, “Stabilisasi Tanah Lempung Dengan Bahan Tambah Limbah Abu Kelapa Sawit Ditinjau Dari Kuat Geser Tanah (Direct Shear Test),” 2019, [Online]. Available:
http://dx.doi.org/10.31227/osf.io/u3cm2
[7] A. Gunarso, R. Nuprayogi, W. Partono, and B. Pardoyo, “Stabilisasi Tanah Lempung Ekspansif dengan Limbah Keramik,” J. Karya Tek. Sipil, vol. 6, no. 2, pp. 238–245, 2017, doi:
10.47178/dynamicsaint.v5i2.1098.
[8] Badan Standardisasi Nasional, “Cara Uji Penentuan Kadar Air untuk Tanah dan Batuan di Laboratorium,” 2008
[9] Badan Standardisasi Nasional, “Metode Pengujian Berat Isi Tanah Berbutir Halus,” Sni-3637-1994, pp. 2–5, 1994.
[10] Standar Nasional Indonesia, “Cara Uji Berat Jenis Tanah,” 2008
[11] B. S. Nasional, “Metode Pengujian Tentang Analisis Saringan Agregat Halus dan Kasar,” 1990 [12] Badan Standardisasi Nasional, “Cara Uji Analisis Ukuran Butir Tanah,” in SNI 3432-2008, 2008,
pp. 1–27.
[13] Badan Standardisasi Nasional, “Metode Pengujian Kepadatan Berat Untuk Tanah,” 1989
[14] Badan Standardisasi Nasional, “SNI 3420:2016 Metode Uji Kuat Geser Langsung Tanah Tidak Terkonsolidasi dan Tidak Terdrainase,” 2016.
[15] Badan Standardisasi Nasional, “SNI 6371:2015 Tata Cara Pengklasifikasian Tanah Untuk Keperluan Teknik Dengan Sistem Klasifikasi Unifikasi Tanah,” 2015
