PERBAIKAN
TANAH DASAR JALAN RAYA DENGAN PENAMBAHAN KAPUR
ABSTRAK
Tanah lempung Besitang
adalah salah satu jenis tanah yang menimbulkan banyak kerusakan karena
sensitivitas yang tinggi terhadap perubahan kadar air, sehingga menyebabkan
penurunan kuat geser. Untuk itu perlu dilakukan perbaikan tanah dengan
penambahan kapur untuk meningkatkan sifat fisis dan mekanis.
Penelitian yang dilakukan
untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis di uji di laboratorium yang terdiri
dari uji identifikasi dan uji karakteristik tanah. Uji batasan Atterberg,
analisa saringan, dan berat jenis dilakukan untuk mengetahui peningkatan sifat
fisis, dan uji pemadatan dengan standart
proctor dan kuat geser dengan Direct
Shear Test untuk mengetahui perubahan sifat mekanis.Pengujian ini dilakukan
pada variasi campuran tanah lempung yang dicampur dengan kadar kapur 2 %, 4 %,
6 %, 8%, 10 %.
Dari penelitian yang
dilakukan diperoleh hasil bahwa tanah lempung Besitang dengan campuran kapur
dapat menurunkan plastisity indeks sebesar 39.15 %, dan menaikkan berat isi
kering sebesar 0.114gr / cc pada penambahan kapur dari 0 % ke 10 %, dan
menaikkan persentase lolos saringan sebesar 4.7 % pada penambahan kapur 10 %,
dan menaikkan berat jenis sebesar 12 % pada penambahan kapur 10 %. Pada
pengujian kuat geser langsung nilai kohesi meningkat dari 0.16 kg /cm 2
menjadi 0.59 kg / cm 2, dan peningkatan juga terjadi pada nilai
sudut geser sebesar 4 .20 0
pada penambahan kapur dari 4 % ke 6 %.
1.
PENDAHULUAN
Tanah didefinisikan sebagai material
yang terdiri dari agregat (butiran), mineral-mineral padat yang tersedimentasi
(terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan organic yang telah melapuk
(yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi setiap
ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Ukuran dari
setiap butiran tanah sangat bervariasi dan sifat fisis dari tanah samgat
tergantung dari factor-faktor ukuran, bentuk dan komposisi kima dari butiran.
Tanah pada umumnya terdiri dari kerikil (gravel),
pasir (sand), lanau (silt) atau lempung (clays). Jenis ini sangat tergantung pada partikel-partikel yang
paling dominan pada tanah tersebut dari segi mineral yang disebut tanah lempung
adalah yang mempunya partikel-partikel mineral tertentu yang menghasillkan
sifat plastis pada tanah apabila dicampur dengan air, jadi dari segi mineral tanah
dapat juga disebut bukan tanah lempung meskipun terdri dari partikel-partikel
yang sangat kecil
Perilaku tanah lempung, terutama kuat
uji geser perlu diselidiki, karena sebagian besar tanah yang ada di Indonesia
termasuk dalam kategori tanah lempung. Salah satunya tanah yang berada di
daerah Besitang, Sumatera Utara. Ada beberapa sifat-sifat tanah lempung yang
perlu diperhatikan dalam suatu proyek bangunan, yaitu permeabilitas, pemampatan dan kuat tekan,
sedangkan sifat fisis, yaitu batas konsistensi,
kadar air, perbandingan ruang kosong (void
ratio), kerapatan relatif, ukuran butiran.
Permasalahan yang biasanya
timbul dari tanah lempung ini yaitu tingkat
sensitifitasnya yang terlalu tinggi terhadap perubahan kadar
air, sehingga perlu dilakukan stabilisasi, diantaranya dengan menggunakan kapur
sebagai bahan stabilisasi.
Diharapkan setelah melakukan
stabilisasi, sensitifitas tanah lempung terhadap kadar air akan semakin rendah.
Sehingga tanah lempung dapat digunakan
sebagai penopang pondasi bahan konstruksi.
Tanah lempung mengembang merupakan
masalah global dalam bidang sipil banyak daerah di Indonesia yang memiliki
jenis tanah lempung mengembang di Indonesia pulau sumatera khususnya di
Besitang Sumatera Utara. Di daerah tersebut tanah lempungnya masih tergolong
tanah lempung yang kurang baik apabila digunakan sebagai penopang pondasi
bangunan konstruksi apapun terutama konstruksi jalan raya.
Tanah lempung mengembang merupakan
tanah yang memiliki tingkat sensitifitas tinggi dan mempunyai sifat kembang
susut yang dapat menimbulkan kerusakan pada bangunan yang berdiri diatasnya,
tanah ini juga memiliki potensi mengembang dan menyusut sangat tinggi akibat perubahan
kadar air didalam tanah. Tanah lempung mengembang mempunyai daya dukung yang
cukup baik, bila dalam keadaan tidak jenuh air dan buruk bila dalam keadaan
jenuh air.
Sehingga perlu dilakukan alternatif
perbaikan tanah lempung mengembang untuk mendapatkan tanah yang lebih stabil.
Dalam hal ini langkah yang diambil adalah dengan menstabilisasi tanah lempung
dengan mengubah sifat fisis dan mekanis tanah sehingga kekuatan dan daya
dukungnya dapat meningkat. Peningkatan kekuatan daya dukung akan mengakibatakan
tanah lempung Besitang menjadi lebih stabil dan mampu mendukung beban dari
permukaan yang lebih besar tanpa mengakibatkan terjadi suatu deformasi yang
besar. Tanah lempung Besitang ini juga termasuk kedalam tanah lempung yang
mengembang yang mempunyai nilai liquid
limit dan plastis limit yang
tinggi untuk menurunkan nilai – nilai tersebut stabilisasi kapur diharapkan
dapat menurunkan nilai- nilai tersebut. Stabilisasi yang diuraikan dalam
penelitian ini adalah stabilisasi tanah lempung dengan menambah kapur yang
dapat menyebabkan perubahan fisis dan mekanis pada tanah.
2. METODE PENELITIAN
Bahan uji yang diteliti yaitu tanah
lempung yang diambil dari daerah Besitang Sumatera Utara. Pengambilan contoh
tanah dilakukan dengan cara menggali langsung tanah dengan kedalaman 1 meter –
1.50 meter. Sampel tanah tersebut ada 2 yaitu sampel tanah terganggu (Disturbed Samples) yang dimasukkan ke
dalam kantong plastik dan tanah yang tidak terganggu (Undisturbed Samples) yang dimasukkan ke dalam pipa paralon.
Kapur yang digunakan dalam
percobaan ini adalah jenis kapur padam yang
banyak didapatkan di toko – toko bahan bangunan.
Penelitian ini adalah penelitian
eksperimental yang dilaksanakan di Laboratorium Mekanika Tanah Institut
Teknologi Medan. Pada benda uji dilakukan terlebih dahulu pengeringan sampai
tercapai kondisi kering udara. Persiapan sampel untuk propertis, tanah
dihancurkan dan selanjutnya dilakukan penyaringan dengan saringan No. 40.
Kemudian dilakukan uji Atterberg,
analisa ukuran butiran, pemadatan, berat jenis dan uji kuat geser (Direct Shear Test)
2.1. Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini
dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan jurusan Teknik Sipil
Institut teknologi Medan ( ITM ). Adapun pelaksanaan penelitian meliputi :
-
Tahapan persiapan
-
Tahapan penelitian pendahuluan
-
Pengujian utama
2.2. Tahapan Pelaksanaan Pengujian
Manfaat hasil pengujian di
laboratorium, sangat tergantung pada tahapan
persiapan contoh tanah yang akan digunakan, yaitu meliputi
:
-
Pengambilan tanah dari daerah Besitang, Sumatera Utara
-
Prosedur pengambilan tanah dari lapangan
-
Penyediaan kapur sebagai bahan stabilisasi
-
Serta pembuatan benda uji di laboratorium
2.3. Tahapan Penelitian Pendahuluan
Adapun tiga pengujian yang
dilakukan terlebih dahulu pada tahapan
penelitian pendahuluan yaitu indeks propertis, antara lain :
-
Analisa saringan ( Sieve
Analysis )
-
Berat jenis ( Spesific
Gravity )
-
Batas konsistensi ( Atterberg
Limit )
-
Pemadatan ( compaction
)
Pengujian pendahuluan ini bertujuan untuk mencari sifat –
sifat fisis tanah.
2.4. Pelaksanaan Pengujian Kuat Geser Langsung
Pelaksanaan pengujian kuat geser
langsung dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan.
Lamanya pelaksanaan penelitian ini disesuaikan dengan waktu yang diperlukan
untuk dapat memperoleh keseluruhan data data hasil pengujian. Untuk pelaksanaan
pengambilan contoh dilakukan dengan dua tahapan, yaitu :
-
Pengujian dengan tanah yang tidak terganggu ( Undisturbed Samples )
-
Pengujian dengan tanah yang terganggu ( Disturbed Samples ), yang telah dicampur dengan kapur padam dengan
masing – masing persentase panambahan kapur adalah 0 %, 2 %, 4 %, 6 %, 8 %, 10
%.
Maksud dari penelitian ini
adalah untuk mengetahui seberapa besar manfaat
kapur yang digunakan sebagai bahan stabilisasi pada tanah
lempung terhadap nilai kuat geser.
Pengujian kuat geser langsung dilakukan dengan menggunakan
kotak geser yang berbentuk lingkaran sesuai dengan gambar 3.2.1a. Contoh tanah
yang digunakan dalam penelitian ini berbentuk cincin 3.2.3a dan diletakkan
diantara dua buah batu berpori 3.2.2a ( porous stone ). Kemudian contoh tanah
diletakkan dalam kotak geser dan ditempatkan pada alat kuat geser langsung
dengan pembebanan sebesar 10 kg, 20 kg, 30 kg. Ada tiga buah dial yang
digunakan dalam pengujian ini yaitu dial deformasi horizontal, dial deformasi
vertikal, dan dial proving ring, dial deformasi vertikal diletakkan dibagian atas
kotak geser, sesuai dengan gambar 3.2b, dan laju pergerakan geser harus
diantara 0.02 sampai 0.1 inchi / menit ( 0.27 sampai 6.36 mm / menit ).
Pembacaan dial vertikal dilakukan berdasarkan waktu yang telah ditentukan, dan
pembacaan dial proving ring dilakukan berdasarkan pembacaan terhadap dial
horizontal. Pembacaan dial proving ring bertujuan untuk mendapatkan beban
horizontal pada contoh tanah.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Berat Jenis
Nilai berat jenis pada kondisi asli
adalah 2,71 dan setelah penambahan kapur 2 % berat jenis menjadi 2,72 , 4 % adalah 2,74 , 6 % adalah
2,76 , 8 % adalah.2,79 , 10 % adalah 2,83. Peningkatan nilai dari asli ke penambahan
kapur 2 % adalah 1 % , 2 % ke 4 % adalah 2 % , 4 % ke 6 % adalah 2 % , 6 % ke 8
% adalah 3 % , dan 8 % ke 10 % adalah 4 %.
Penambahan kapur terhadap tanah
menunjukkan kecenderungan adanya peningkatan nilai berat jenis seiring dengan
bertambahnya persentase kapur yang digunakan ( Gambar 1 ). Hal ini disebabkan,
karena bercampurnya antara dua bahan dengan berat jenis yang berbeda.
Selain itu, campuran kapur
dengan tanah mengakibatkan mengecilnya rongga –
rongga pori yang telah ada dan merekatkan partikel – partikel
tanah, sehingga sebagian tanah akan dikelilingi bahan kapur yang lebih keras
dan lebih sulit ditembus air. Rongga pori yang terisolasi oleh lapisan kapur
akan terukur sebagai volume butir sehingga memperbesar volume butir.
Tabel 1 Hasil Uji Penambahan Kapur Terhadap Berat Jenis
|
No
|
Kapur %
|
Berat Jenis
|
|
1
|
0
|
2.71
|
|
2
|
2
|
2.72
|
|
3
|
4
|
2.74
|
|
4
|
6
|
2.76
|
|
5
|
8
|
2.79
|
|
6
|
10
|
2.83
|
Gambar 1 Hubungan Antara %
Kapur dengan Berat Jenis
3.2. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Batas Konsistensi
Hasil uji batas
konsistensi menunjukkan bahwa penambahan kapur mampu
meningkatkan plastisitas tanah. Dari uji yang dilakukan
menunjukkan bahwa penambahan kapur dapat menurunkan plastisitas indeks tanah.
Hal ini disebabkan terjadinya penurunan nilai batas cair, meningkatkan nilai
batas plastis dan nilai batas susut. Penurunan indeks plastisitas dapat
menyebabkan penurunan nilai potensial pengembangan. Nilai batas konsistensi
dapat dilihat pada gambar 2 sampai gambar 5 dibawah ini.
Tabel 2 Hasil Uji Atterberg Terhadap Penambahan Kapur
|
No
|
Kapur %
|
Batas Cair LL
|
Batas Plastis
PL
|
Indeks
Plastisitas
PI
|
Batas
Susut
SL
|
|
1
|
0
|
80.62
|
17.71
|
62.91
|
22.39
|
|
2
|
2
|
75.12
|
21.13
|
53.99
|
27.37
|
|
3
|
4
|
73.11
|
23.18
|
49.93
|
30.09
|
|
4
|
6
|
66.34
|
31.68
|
34.66
|
36.61
|
|
5
|
8
|
65.66
|
34.84
|
30.82
|
40.27
|
|
6
|
10
|
62.89
|
39.13
|
23.76
|
47.75
|
3.3. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Gradasi Butiran.
Hasil uji gradasi uji
tanah untuk tanah asli menunjukkan bahwa jumlah butiran
halus lolos saringan nomor 200 adalah 38,34 % dan setelah
penambahan persentase kapur 10 % menjadi 33,64 %, menyebabkan perubahan
komposisi fraksi, yaitu bertambahnya fraksi tertahan saringan no. 200
Perubahan ini menyebabkan gradasinya
beragam. Salah satu penyebabnya adalah terjadinya penggumpalan akibat proses
penambahan kapur, sebagian partikel berubah ukuran menjadi lebih besar.
3.4. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Pemadatan.
Karakteristik pemadatan adalah
kepadatan ( densitas ) kering atau
volume kering maksimum ( MDD ) dan kadar air optimum ( OMC ). Hasil uji
pemadatan menunjukkan bahwa penambahan persentase kapur memperlihatkan
kecenderungan peningkatan berat volume kering maksimum, ( gambar 7 ). Dari
gambar dapat dilihat nilai kadar air maksimum, berat isi kering untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada tabel 3. Hal ini disebabkan karena mengecilnya
rongga – rongga antara partikel campuran tanah akibat penambahan kapur.
Kenaikan berat volume kering maksimum, salah satu penyebabnya adalah semakin
merapat jarak antara partikel tanah, sehingga tanah lebih padat dan terjadi
penurunan kadar air optimum.
Tabel 3. Hasil Uji Pemadatan
|
No
|
Kadar
Kapur
( % )
|
W optimum ( % )
|
γD Maksimum
( gr / cc )
|
|
1
|
0
|
27,5
|
1,414
|
|
2
|
2
|
26,6
|
1,424
|
|
3
|
4
|
26,0
|
1,471
|
|
4
|
6
|
25,8
|
1,476
|
|
5
|
8
|
25,5
|
1,516
|
|
6
|
10
|
25,0
|
1,528
|
3.5. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Kuat Geser Langsung
Pengujian kuat geser
langsung dilakukan untuk mengetahui nilai kohesi dan
sudut geser yang terjadi pada tanah. Pengujian di
laboratorium sangat dipengaruhi oleh metode pembuatan contoh tanah selain jenis
dan kepadatan contoh tanah.
Hasil pengujian kuat geser langsung terhadap panambahan kapur dapat
dilihat pada tabel4.
Tabel 4 Hasil pengujian kuat geser
|
No
|
Kadar
Kapur
( % )
|
Kohesi
(Kg/ cm2)
|
Sudut
Geser Dalam ( 0
)
|
|
1
|
0
|
0,16
|
22,8
|
|
2
|
2
|
0,28
|
26,4
|
|
3
|
4
|
0,46
|
28,5
|
|
4
|
6
|
0,59
|
32,7
|
|
5
|
8
|
0,52
|
36,0
|
|
6
|
10
|
0,41
|
39,6
|
Grafik hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser
untuk setiap variasi penambahan kapur dapat kita lihat pada gambar 8.
3.6. Hubungan Persentase Kapur Dengan Nilai Kohesi Dan Sudut Geser
Besarnya kuat geser tanah dipengaruhi
oleh kualitas dari bahan, lekatan antar butiran dan kepadatannya. Kualitas
bahan berhubungan erat dengan kekasaran dan kekuatan. Bahan keras artinya tidak
mudah hancur dan menjadi butir – butir yang lebih kecil atau berubah bentuk,
karena pengaruh perubahan kadar air.
Ikatan antara butir
merupakan kemampuan saling mengunci antar butiran, dan
adanya rekatan yang merekatakan permukaan butiran tersebut.
Semakin kuat ikatan antar butir akan menghasilkan nilai kuat geser semakin
tinggi dan begitu pula sebaliknya. Dapat dilihat bahwa hasil pengujian
menunjukkan nilai kuat geser efektif terjadi pada penambahan 6 % kapur sebesar
0.59, walaupun penambahan kapur lebih tinggi akan menghasilkan nilai kuat geser
tidak jauh berbeda. Maka penambahan kapur yang paling efektif adalah antara 0 % sampai 6 %.
Dari analisa yang
dilakukan sebagaimana diuraikan diatas, maka dapat
disimpulkan bahwa stabilisasi dengan kapur pada tanah lempung
ini dapat memperbaiki sifat fisis dan mekanis tanah. Penambahan kapur pada
tanah lempung akan mengakibatkan daya dukung sebanding dengan peningkatan kuat
geser tanah.
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan
pembahasan yang telah dilakukan, dapat
disimpulkan
beberapa hal sebagai berikut :
1.
Hasil uji Atterberg dengan variasi kapur 0 %, 2 %, 4 %, 6 %,
8 %, 10 % terjadi penurunan nilai indeks
plastisitas sebesar 39.15 % dari penambahan kapur 0 % ke 10 %.
2.
Hasil uji pemadatan diperoleh peningkatan berat isi kering (
MDD ) sebesar 0.114 gr / cc dari penambahan kapur 0 % ke
10 %, dan penurunan
terhadap kadar air optimum ( OMC ) sebesar 2.5 % dari penambahan kapur 0 % ke 10
%.
3.
Hasil uji kuat geser langsung terhadap penambahan kapur
adalah terjadinya peningkatan nilai sudut geser sebesar 4.20 0 dari
penambahan kapur 4 % ke 6%, dan menunjukkan peningkatan nilai kohesi maksimum
pada penambahan 6 % kapur
sebesar 0.59 kg / cm 2
DAFTAR PUSTAKA
Arfan Muhammad ( 2002 ), ” Pengaruh
Kapur Pada Tanah Eksfansif Mengandung Batu bara Terhadap Kuat Geser ”, Teknik
Sipil, UGM.
Bowles Joseph. E ( 1991 ), ” Mekanika Tanah ” edisi 2,
Erlangga, Jakarta.
Das. B. M ( 1991 ), ” Mekanika Tanah
( Prinsip – prinsip Rekayasa Geoteknis ) ”, jilid 1 dan 2, Erlangga, Jakarta.
Fitrianto Adi ( 2002 ), ” Perbaikan
Sifat Teknis Tanah Negeri Lama Rantau Parapat Dengan Stabilisasi Semen Tiga
Roda ”, Teknik Sipil, ITM.
Ingless. O. G dan Metcalf ( 1972 ), ” Soil Stabilization ”,
Sydney, Butterworth.
Sinaga Masdinar ( 2003 ), “
Meningkatkan Daya Dukung Tanah Lempung Besitang Dengan Cara Stabilisasi Semen
Padang “, Teknik Sipil, ITM.
Waruwu A’azokhi ( 2003 ) “ Pengaruh
Penambahan Semen Pada Tanah Lempung Terhadap Nilai CBR ”, Teknik Sipil, ITM.
