STABILISASI TANAH EKSPANSIF DENGAN BAHAN TAMBAH

STABILISASI TANAH EKSPANSIF DENGAN BAHAN TAMBAH GIPSUM
(STUDI KASUS DI KAWASAN INDUSTRI CANDI BLOK
K-18, SEMARANG) Ibnu Widiantoro, Fauzi Ahmad
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Soegijapranata
Jl. Pawiyatan Luhur IV/ 1, Bendan Dhuwur, Semarang 50234
ABSTRAK
Jenis tanah yang cukup banyak ditemui di Kota Semarang adalah tanah ekspansif. Tanah
ekspansif adalah tanah lempung yang memiliki karakteristik kembang susut yang cukup besar
serta tingkat plastisitas yang tinggi. Permasalahan bangunan yang berdiri di atas tanah
ekspansif salah satunya terdapat di Kawasan Industri Candi yang berada di Jalan Gatot
Subroto Semarang pada lokasi Blok K-25. Permasalahan yang terjadi terletak pada tembok
yang pecah dan retak retak serta lantai yang bergelombang. Salah satu upaya yang akan
dilakukan oleh penulis untuk meningkatkan kestabilan tanah ekspansif adalah melakukan
penelitian terhadap penambahan bahan tambah gipsum dengan persentase penambahan yang
berbeda. Dalam penelitian ini digunakan penambahan gipsum dengan persentase gipsum
sebanyak 0%, 15%, 20% dan 25% dari berat tanah kering. Uji yang dilakukan di laboratorium
meliputi uji mineral tanah, index properties, atterberg limit, uji saringan, uji hidrometer, uji
kompaksi, uji swelling dan direct shear. Berdasarkan uji yang telah dilakukan dengan
penambahan gipsum, dapat disimpulkan bahwa gipsum memiliki pengaruh yang cukup baik
dalam meningkatkan stabilisasi tanah lempung ekspansif.
Kata kunci: stabilisasi tanah ekspansif, bahan tambah gipsum
I.
bahwa tanah
PENDAHULUAN
lempung
1.1.Latar Belakang
Di
Indonesia,
khususnya
Kota
yang
ekspansif
adalah
memiliki
tanah
karakteristik
kembang susut yang cukup besar serta
Semarang dengan berbagai jenis dan
tingkat
karakteristik tanah yang ada menjadikan
pembangunan
proses pembangunan sebuah konstruksi di
pekerjaan yang sangat utama yaitu pada
dalamnya menjadi semakin bervariasi.
bagian
Salah satu jenis tanah yang cukup banyak
pemadatan tanah, galian dan timbunan.
ditemui di Kota Semarang adalah tanah
Untuk mengatasi kestabilan konstruksi
ekspansif. Sudjianto (2006) menyatakan
perlu adanya daya dukung tanah yang di
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
plastisitas
tanah,
yang
tinggi.
konstruksi
meliputi
Pada
terdapat
pekerjaan
33
dalamnya
terdapat
pekerjaan
tanah
digunakan sebagai tanah timbunan
timbunan.
Sebelumnya telah dilakukan upaya
penelitian perbaikan secara kimiawi dengan
menggunakan bahan tambah kapur (Dedy
Irwanto dan Heryamto Sinaga, 2014). Salah
satu upaya yang akan dilakukan oleh
penulis untuk meningkatkan kestabilan
tanah
ekspansif
adalah
gipsum
atau tidak.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Tanah lempung ekspansif
Tanah lempung ekspansif adalah tanah
yang mempunyai tingkat kembang dan
susut yang besar (Sudjianto, 2006).
melakukan
penelitian terhadap penambahan bahan
tambah
5. Mengetahui tanah ekspansif dapat
dengan
persentase
2.2.Gipsum
Gipsum
CaSO4.2H2O.
penambahan yang berbeda.
mempunyai
Secara
teknik,
senyawa
gipsum
disebut sebagai zat kapur sulfat. Gipsum
1.2.Tujuan Penelitian
sendiri merupakan batuan berwarna putih
Berdasarkan latar belakang yang telah
dibuat,
penulis
melakukan
penelitian
dengan tujuan sebagai berikut:
yang terbentuk dari proses pengendapan air
laut. Gipsum merupakan mineral terbanyak
dalam batuan sedimen dan lunak bila
1. Mengetahui karakteristik dari tanah
ekspansif.
murni. Vemmy Kurniawan dkk. (2014)
mengatakan beberapa pengaruh positif
2. Mengetahui
kandungan
mineral
yang terdapat pada tanah ekspansif.
3. Mengetahui
besarnya
gipsum pada tanah lempung ekspansif.
1. Gipsum
dapat
meningkatkan
nilai
stabilitas tanah karena mengandung
pengembangan tanah ekspansif di
kalsium yang mampu mengikat
Kawasan Industri Candi Blok K-18
tanah lempung ekspansif
tanpa penambahan bahan gipsum
dipengaruhi oleh agregat tanah.
dan dengan penambahan bahan
2. Gipsum yang dicampur pada tanah
yang
gipsum sebanyak 15%, 20% dan
lempung
25%.
mengurangi retak karena sodium
ekspansif
dapat
4. Mengetahui nilai kohesi dan sudut
pada tanah dapat tergantikan oleh
geser dari tanah ekspansif asli dan
kalsium pada gipsum sehingga
dengan
pengembangannya menjadi lebih
pencampuran
gipsum.
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
bahan
kecil.
34
3. Gipsum
mampu
meningkatkan
kecepatan rembesan air karena
gipsum itu sendiri lebih menyerap
banyak air.
Tanah yang diambil berada pada kedalaman
± 100 cm.
3.2.Proses Penelitian
Berikut merupakan tahapan penelitian
yang dilakukan oleh penulis.
2.3.Stabilisasi Tanah
Stabilisasi tanah merupakan salah satu
1.
Lakukan uji mineral tanah dan uji
upaya yang dilakukan untuk mengubah atau
klasifikasi tanah yang meliputi
memperbaiki sifat tanah terutama pada
Index Properties, Atterberg Limit,
tingkat kestabilannya. Definisi menurut
Uji Saringan dan Hidrometer.
Bowles
(1989)
mengatakan
bahwa
2.
stabilisasi tanah dapat terdiri dari salah satu
atau kombinasi dari pekerjaan mekanis dan
Lakukan proses analisa yang akan
menentukan tanah ekspansif.
3.
Jika terbukti sampel tanah yang
bahan campuran (additive). menurut Ingles
akan digunakan adalah tanah
dan Metcalf (1972), proses stabilisasi dapat
ekspansif, maka dapat dilakukan
dilakukan dengan menggunakan beberapa
proses
metode sebagai berikut :
persiapan uji standar proctor.
4.
1. Stabilisasi Mekanis
pengayakan
untuk
Lakukan uji standar proctor dari
2. Stabilisasi Fisik
tanah asli untuk mendapatkan
3. Stabilisasi Kimiawi
kadar air optimum yang akan
Pada penelitian ini usaha stabilisasi
digunakan pada saat proses curing.
tanah yang digunakan adalah stabilisasi
5.
Persiapkan sampel tanah yang
kimiawi dengan penambahan zat aditif
akan diberikan penambahan kadar
berupa
gipsum 15%, 20% dan 25%.
gipsum.
diharapkan
Gipsum
mampu
tersebut
meningkatkan
6.
Lakukan
pencampuran
dan
gipsum
sampel
stabilisasi tanah ekspansif di Kawasan
tanah
dengan
Industri Candi Blok K-18, Semarang.
persentase yang sudah ditentukan,
lalu campurkan air sesuai dengan
III. METODOLOGI PENELITIAN
kadar air optimum yang sudah
3.1.Pengambilan Sampel Tanah
Sampel tanah yang digunakan pada
penelitian ini adalah tanah ekspansif yang
berasal dari daerah Kawasan Industri Candi
Jalan Gatot Subroto Blok K-18, Semarang.
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
diperoleh sebelumnya.
7.
Lakukan
pemadatan
dengan
metode standar proctor, tanah
dalam
kondisi
dilakukan
padat
tersebut
perawatan
(curing)
35
dengan cara dilapisi plastik agar
3.3.Bagan Alir
berada pada kondisi kedap udara
lalu
dibungkus
pula
dengan
plastik.
8.
Curing tersebut akan digunakan
untuk
uji
swelling.
Curing
dilakukan selama 14 hari.
9.
Setelah proses curing selesai,
lakukan
uji
swelling
dengan
menggunakan pemadatan standar
proctor
kemudian
rendam
di
dalam air selama 4 hari.
10. Analisa persentase pengembangan
dari masing-masing sampel yang
digunakan.
11. Lakukan
pengambilan
sampel
direct shear dari sampel tanah
yang telah direndam tersebut.
Cetak tanah dengan menggunakan
silinder ring.
12. Lakukan uji direct shear untuk
masing-masing sampel tanah.
13. Analisa nilai tahanan geser dari
masing-masing
sampel
yang
digunakan.
14. Buat
kesimpulan
berdasarkan
analisa dari tiap uji yang telah
dilakukan.
15. Berikan
saran
untuk
penelitian ke depannya.
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
proses
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian
36
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.Hasil Uji Klasifikasi Tanah
Berdasarkan pengujian di laboratorium
yang meliputi uji klasifikasi tanah (index
properties, atterberg limit, uji saringan dan
hidrometer) dengan hasil sebagai berikut:
Tabel 4.1. Hasil Uji Klasifikasi Tanah
Gambar 4.1. Grafik Uji Pemadatan Semua Sampel
Tanah
Dari
pengaruh
hasil
menunjukkan
perubahan
hasil
bahwa
grafik
uji
pemadatan tanah lempung di Kawasan
Industri Candi Blok K-18, Semarang paling
Untuk uji saringan dan hidrometer
didapatkan hasil sebagai berikut:
Gravel : 0%
Sand
: 3,4%
Silt
Clay
: 52 %
: 43,4%
Berdasarkan hasil sesuai dengan uji
klasifikasi di atas menurut USCS dapat
signifikan pada kadar penambahan 15%.
Perubahan
hasil
yang
terjadi
adalah
penurunan nilai kadar air optimum dan
peningkatan
nilai
berat
isi
kering
maksimum (γdry maks).
4.3.Uji Swelling
disimpulkan bahwa tanah di Kawasan
Uji pengembangan tanah dilakukan
Industri Candi Blok K-18 Semarang
setelah melaksanakan proses pemadatan
tergolong ke dalam tanah klasifikasi CH
dengan penambahan air sesuai kadar air
dimana tanah tersebut merupakan tanah
optimum dan dilakukan perawatan (curing)
lempung anorganik dengan tingkat plastitas
selama 14 hari kecuali untuk tanah asli.
yang tinggi.
Dilakukan perendaman di air selama 4 hari.
4.2.Uji Pemadatan (Standar Proctor)
Uji pemadatan meliputi tanah asli serta
tanah campuran gipsum dengan kadar
penambahan 15%, 20% dan 25% sesuai
berat kering tanah. Berikut merupakan hasil
dari uji pemadatan.
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
37
Berikut merupakan hasil persentase
swelling untuk semua sampel tanah.
gipsum 25 %. Dapat dikatakan tanah yang
digunakan untuk direct shear merupakan
tanah dengan kondisi paling jenuh air.
Gambar 4.2. Grafik Uji Persentase Swelling
Dari data tabel diatas, didapatkan nilai
persentase swelling untuk tanah asli sebesar
3,596 %, untuk campuran gipsum 15 %
sebesar 1,011 %, untuk campuran gipsum
Gambar 4.3. Grafik Uji Geser Langsung (Direct
20 % sebesar 1,067 %, dan untuk campuran
Shear)
gipsum 25 % sebesar 1,573 %. Dari data
Dari
tabel
gabungan
di
atas
tersebut dapat dikatakan bahwa nilai
didapatkan hasil yang cukup bervariasi.
persentase potensi swell terbaik berada
Peningkatan nilai c paling signifikan terjadi
pada kadar pencampuran gipsum 15 %
pada kadar penambahan 15%. Pada kadar
karena mampu menurunkan nilai swell dari
penambahan 20% dan 25% pengaruh
tanah asli yang diuji.
terhadap nilai c dan φ nilai yang didapatkan
4.4.Direct Shear
bervariasi.
Pengujian direct shear dilakukan pada
sampel tanah yang sudah melalui proses
pemadatan proktor standar, kemudian di
curing selama 14 hari (kecuali untuk tanah
asli) dan dilakukan perendaman di air
V. PENUTUP
5.1.Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang sudah
dilakukan di laboratorium, dapat diperoleh
beberapa kesimpulan sebagai berikut.
selama 4 hari. Setelah itu tanah dapat
dicetak untuk dilakukan pengujian direct
shear. Pengujian ini dilakukan pada 4
sampel yaitu tanah asli, campuran gipsum
15 %, campuran gipsum 20% dan campuran
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
1. Penelitian yang dilakukan terhadap
sampel tanah memiliki sifat fisik
meliputi kadar air alami sebesar
28,14%, berat jenis (Gs) sebesar
38
2.42, batas susut sebesar 11.16%,
4. Pada uji pengembangan untuk
batas cair 50,10%, batas plastis
kadar
sebesar 25.00% serta indeks plastis
pengembangannya 3.596%, pada
sebesar 25.10%. Dari data tersebut
kadar 15% gipsum sebesar 1.011%,
dapat dikatakan bahwa sampel
pada kadar 20% gipsum sebesar
tanah di daerah Kawasan Industri
1.067% serta pada kadar 25%
Candi
Semarang
gipsum sebesar 1.573%. Hasil uji
termasuk kedalam tanah jenis
pengembangan terbaik terjadi pada
lempung ekspansif.
saat
Blok
K-18,
2. Pada uji pemadatan standar untuk
0%
gipsum
penambahan
tingkat
kadar
15%
gipsum.
kadar 0% gipsum nilai kadar air
5. Pada uji geser langsung diperoleh
optimum sebesar 27%, kadar 15%
nilai untuk kohesi (c) pada kadar
gipsum sebesar 24%, kadar 20%
0% gipsum sebesar 0,23 kg/cm2,
gipsum sebesar 22,9% serta kadar
pada kadar 15% gipsum sebesar
20%
22,0%.
0,38 kg/cm2, pada kadar 20%
mampu
gipsum sebesar 0,33 kg/cm2 serta
gipsum
sebesar
Penambahan
gipsum
menurunkan
nilai
optimum.
kadar
Penurunan
air
terbaik
pada kadar 25% gipsum sebesar
0,35
kg/cm2.
Hasil
terbaik
diperoleh pada saat penambahan
diperoleh saat penambahan 15%
15% gipsum.
gipsum.
3. Penambahan
penelitian
gipsum
ini
pada
mampu
6. Pada uji geser langsung diperoleh
nilai untuk sudut geser ( φ ) pada
meningkatkan nilai dari berat isi
kadar 0% gipsum sebesar 26.56o,
kering maksimum ( γdry maksimal).
pada kadar 15% gipsum sebesar
Pada kadar 0% gipsum nilai γdry
28.61 o, pada kadar 20% gipsum
maksimal sebesar 1,36 gr/ cm3,
sebesar 35.31o serta pada kadar
kadar 15% gipsum sebesar 1,43 gr/
25% gipsum sebesar 26.56o. Hasil
cm3, kadar 20% gipsum sebesar
terbaik diperoleh saat penambahan
1,45 gr/ cm3, serta kadar 25%
20% gipsum.
gipsum sebesar 1,47 gr/ cm3.
7. Berdasarkan
Peningkatan terbaik diperoleh pada
penambahan
saat penambahan 25% gipsum.
terhadap kualitas tanah, kadar 15%
gipsum
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
pengaruh
kadar
merupakan
gipsum
kadar
39
penambahan yang paling baik
DAFTAR PUSTAKA
dibandingkan kadar 20% dan 25%.
Altmeyer, W.T. 1955. Discussion of
8. Tanah di Kawasan Industri Candi
Engineering Properties of Expansive
Blok K-18, Semarang dengan nilai
Clays. Proc. AmSoc. Civil Eng. 81.
berat isi kering sebesar 1,43 gr/ cm3
New York.
tidak
memenuhi
persyaratan
sebagai tanah timbunan.
Stabilisasi
Industri
tanah
di
Candi
Blok
Atkins,
Harold
N.
Highway
1997.
Materials, Soils and Concretes. New
Kawasan
Jersey : Prentice Hall Inc.
K-18,
Bowles, Joseph E. 1991. Sifat-sifat Fisis
Semarang dengan menggunakan
dan Geoteknis Tanah. Jakarta :
bahan tambah gipsum memberikan
Erlangga.
pengaruh yang cukup baik, namun
tidak terlalu signifikan.
Bowles, Joseph E. 1992. Engineering
Properties
5.2.Saran
of
Soils
and
Their
Measurement. Singapore : McGraw-
Berdasarkan penelitian yang telah
dilakukan dapat disampaikan saran sebagai
berikut.
Hill Book.
Chen, F.H. 1975. Foundation on Expansive
Soil. Development in Geotechnical
1. Perlu dilakukan penelitian lebih
lanjut dengan waktu curing yang
lebih bervariasi.
Engineering12. Esevier
Publishing Company. Amsterdam.
Das, Braja M. 1997. Mekanika Tanah
2. Disarankan melakukan pengujian
kuat geser tanah yang lebih variatif
selain direct shear.
(Prinsip-Prinsip
Rekayasa
Geoteknis), Jakarta : Erlangga.
Grim, R.E. 1953. Clay mineralogy. Mc
3. Disarankan melakukan penelitian
lain pada tanah ekspansif dengan
menggunakan bahan tambah yang
Graw Hill Book Company Inc. New
York.
Hardiyatmo,
berbeda.
Hary
Christady.
2006.
Mekanika Tanah I. Yogyakarta :
4. Disarankan memilih bahan tambah
lain yang mudah dijangkau dan
lebih
Scientific
ekonomis,
mempermudah
pada
sehingga
saat
Gajah Mada University Press.
Holtz,
W.G.
and
Gibbs,
H.J.
1956.
Engineering Properties of Expansive
Clay Transactions. ASCE.
pelaksanaan di lapangan.
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
40
Ingles dan Metcalf. 1972. Soil Stabilization
Sentono Kunrat, Toton. 1992. Diktat
: Principles And Practice. USA.
Gypsum Jakarta.
Irwanto, Dedy dan Sinaga, H. (2014).
Simatupang,
M. H. 1985. Petunjuk
Pengaruh Kapur Terhadap Tingkat
Membuat Panel
Kepadatan dan Kuat Geser Tanah
Perekat Gipsum. Pusat Penelitian
Ekspansif. Program Studi Teknik
Dan Pengembangan Hasil Hutan
Sipil
Fakultas
Teknik
Unika
Soegijapranata Semarang.
Krebs,
R.D.and
Walker, R.D.
Kayu Dengan
Bogor.
SNI
1971.
03-2417-1991. Agregat,
Metode
pengujian keausan dengan mesin
Highway Materials. New York :
McGraw-Hill Book Company.
abrasi Los Angeles
SNI 1964-2008 Cara Uji Berat Jenis Tanah.
Kurniawan Vemmy, dkk. (2014). Pengaruh
Penambahan Serbuk Gypsum dengan
Lamanya
Waktu
Pengeraman
(Curing)
terhadap
Karakteristik
Tanah
Lempung
Ekspansif
di
SNI 1965-2008 Cara uji penentuan kadar
air untuk tanah dan
laboratorium
SNI 1966-2008 Cara Uji Penentuan Batas
Plastis dan Indeks Plastisitas Tanah.
Bojonegoro. Jurusan Teknik Sipil
Fakultas
Teknik
Universitas
batuan di
SNI 1967-2008 Cara Uji Penentuan Batas
Cair Tanah.
Brawijaya Malang.
Lestari, I Gusti A.A.I. (2014). Karakteristik
SNI 1968-1990 Metode Pengujian Analisis
Saringan
Tanah Lempung Ekspansif Studi
Kasus di Desa Tanah Awu, Lombok
SNI 3423-2008 Cara Uji Analisis Ukuran
Tengah. Fakultas Teknik Universitas
Islam
Butir Tanah
SNI 1742-2008 Cara Uji Kepadatan Ringan
Al-Azhar Maratam
Untuk Tanah
O’Neill, M.W. and Poormoayed, N. 1980.
SNI
6424-2008
Cara
Uji
Potensi
Methodology for foundations on
Pengembangan atau Penurunan Satu
expansive clays. J. Geotechnical Eng.
Dimensi Tanah Kohesif
Divis. Dec. GT12. PP: 1345-1366.
SNI 2813-2008 Cara uji kuat geser
S, G. Djatmiko dan Purnomo, S.J. Edy.
1997.
Mekanika
Yogyakarta. Kanisius.
Tanah
1.
langsung tanah terkonsolidasi dan
terdrainase
Sudjianto, dkk. (2006). Pengaruh Matric
Suction Terhadap Perilaku Kembang
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
41
Bebas Tanah Lempung Ekspansif.
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Widyagama Malang.
Sutikno dan Darmianto Budi (2009).
Stabilisasi Tanah Ekspansif dengan
Penambahan Kapur (Lime) Pada
Pekerjaan Timbunan. Jurusan Teknik
Sipil Politeknik Negeri Jakarta.
Suryawan (2013). Pengaruh Penambahan
Clean Set Cement Terhadap Potential
Swelling
pada
Tanah
Lempung
Kembang-Susut. Pendidikan Teknik
Bangunan
Universitas
Negeri
Surabaya.
Wesley, L. D. 1973. Mekanika Tanah.
Jakarta : Badan Penerbit Pustaka
Umum.
G-SMART Volume 1 | Nomor 1 | 2017
42