kajian kuat tekan bebas stabilisasi tanah lempung dengan stabiizing

KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS STABILISASI TANAH
LEMPUNG DENGAN STABIIZING AGENTS SERBUK
KACA DAN SEMEN
Sri Wahyuni Hutagalung
Mahasiswa S1,Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Medan
Roesyanto
Staff Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Medan
ABSTRAK: Stabilisasi merupakan usaha memperbaiki tanah. Salah satu stabilisasi tanah yang biasa
dilakukan adalah dengan menambahkan bahan kimia. Dalam penelitian ini digunakan bahan pencampur
semen dan serbuk kaca. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan nilai kuat tekan tanah
yang dicampur dengan semen dan serbuk kaca dengan melakukan uji UCT (Unconfined Compression Test)
dan menetahui pengaruh waktu pemeraman terhadap kuat tekan tanah yang distabilisasi. Dari penelitian ini
diperoleh jenis tanah termasuk CL (Clay – Low Plasticity) berdasarkan klasifikasi USCS dan tergolong A –
6 berdasarkan klasifikasi AASHTO. Material campuran stabilisator paling efektif yaitu variasi campuran 2%
PC + 9% SK. Nilai kuat tekan tanah campuran dengan waktu pemeraman (curring time) 14 hari lebih besar
dibandingkan dengan 1 hari. Nilai kuat tekan tanah campuran pada waktu pemeraman 1 hari sebesar 2,72
kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari sebesar 2,79 kg/cm². Dengan naiknya kadar serbuk kaca, kuat
tekan bebas selalu naik sampai dengan kadar 2% PC + 9% SK kemudian menurun dan konstan pada serbuk
kaca yang lebih tinggi tetapi tetap di atas nilai kuat tekan tanah asli.
Kata Kunci: waktu pemeraman, uct, lempung, semen, serbuk kaca, stabilsasi
ABSTRACT: Stabilization is an effort to improve the engineering properties of soil. Soil stabilization is
usually done by adding chemical compounds. In this research used cement and glass powder as materials
mixing. The purpose of this research is to determine the compressive strength of soil mixed with cement and
glass powder by UCT (Unconfined Compression Test) and to determine the effect of curring time on the
compressive strength of stabilized soil. From this research, the type of soil is CL (Clay - Low Plasticity)
based USCS and classified as A - 6 based on AASHTO classification system. Most effective stabilizer
mixture is a mixture of 2% variation of PC + 9% SK. The unconfined compressive strength values obtained
with curring time of 14 days are greater than those of curring time of 1 day. The compressive strength soil
mixture on one day curing time is 2,72 kg / cm² and the curing time of 14 days amounted to 2.79 kg / cm².
With rising levels of glass powder, compressive strenght always increased to the level of 2% PC + 9% SK
then decreased and constant at higher glass powder but remained above the value of the compressive strength
of unstabilized soil.
Keywords: curring time, uct, clay, cement, glass pwder, stabilitation
1. PENDAHULUAN
Tanah merupakan hal penting dari suatu
konstruksi. Karena selain sebagai bahan
bangunan pada berbagai macam pekerjaan
teknik sipil, tanah juga berfungsi sebagai
pendukung pondasi dari bangunan. Pada
mulanya, seni rekayasa tanah dilaksanakan
hanya berdasarkan pengalaman di masa lalu
saja. Tetapi dengan pertumbuhan ilmu dan
teknologi, perancangan dan pelaksanaan
struktur yang lebih baik dan lebih ekonomis
adalah hal yang sangat diperlukan. Hal ini
menjadikan studi yang lebih rinci terhadap
sifat kondisi dasar dari tanah dalam
hubungannya dengan ilmu teknik pada awal
abad kedua puluh (Das, 1998)
Stabilisasi tanah adalah suatu usaha untuk
merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis
tanah agar memenuhi syarat teknis tertentu.
Stabilisasi tanah dapat dilakukan dengan 3
(tiga) cara, yaitu: stabilisasi mekanis
(compaction), stabilisasi fisis (perbaikan
gradasi tanah) dan stabilisasi kimiawi (dengan
penambahan stabilizing agents). Stabilizing
agents yang umumnya digunakan adalah
semen, kapur, dan fly ash. Pada penelitian ini
stabilizing agents yang digunakan adalah
semen Portland dan serbuk kaca.
Pemilihan semen dan serbuk kaca sebagai
stabilisator karena kandungan silika yang
dimilikinya dan mudah didapatkan di kota
Medan, juga untuk lebih memanfaatkan
limbah kaca yang selama ini masih kurang
dimanfaatkan masyarakat.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh penambahan semen dan serbuk kaca
pada tanah lempung terhadap index
properties,dan perkembangan nilai kuat tekan
tanah yang distabilisasi semen dan serbuk kaca
pada umur 1 hari dan 14 hari.
2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan pada sampel tanah
asli dan tanah yang diberikan bahan stabilsasi
berupa penambahan Portland Cement (PC)
dan serbuk kaca (SK) dengan berbagai variasi
campuran. Tanah yang digunakan dalam
penelitian ini berasal dari PTPN II, Patumbak,
Deli Serdang, Sumatera Utara. Semen yang
digunakan adalah semen Portland type I<
dengan merk dagang Holcim dan serbuk kaca
yang digunakan dari limbah kaca di Kota
Medan.
Penelitian ini dilakukan sesuai dengan
diagram alir dibawah ini (Gbr. 1):
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
1.1 Pengujian Serbuk Tanah Asli
Berikut adalah hasil dari pengujian sifat fisik
tanah asli.
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Tabel 1. Data uji sifat fisik tanah
Pengujian
Hasil
Kadar Air (Water Content)
12,53%
Berat Spesifik (Specific
2,65
Gravity)
Batas Cair (Liquid Limit)
48,90 %
Batas Plastis (Plastic Limit)
15,17 %
Indeks Plastisitas (Plasticity
33,74 %
Index)
Persen Lolos Saringan no.
50,04%
200
Kadar Air Optimum
21,40 %
Berat Isi Kering Maksimum 1,31 gr/cm3
1.2 Pengujian Serbuk Kaca
Berikut adalah hasil dari pengujian
komposisi kimia serbuk kaca dan sifat fisik
serbuk kaca.
Tabel 2. Komposisi kimia serbuk kaca
No
1
2
3
4
Mulai
Studi literatur
Persiapan
Komponen
SiO2
Al2O3
MgO
Fe2O3
% Hasil
90,06
2,78
0,00
0,01
Penyediaan
bahan
Semen
(PC)
Tanah
1.
2.
3.
4.
5.
6.
1.
2.
Serbuk Kaca
(SK)
Uji Kadar Air
Uji Berat Spesifik
Uji Atterberg
Uji Analisa Saringan
Uji Compaction
Uji Kuat Tekan Bebas
Pembuatan Benda Uji
Kombinasi campuran
2% PC + 0% SK 2% PC + 6% SK
2% PC + 11% SK
2% PC + 2% SK 2% PC + 7% SK
2% PC + 12% SK
2% PC + 3% SK 2% PC + 8% SK
2% PC + 13% SK
2% PC + 4% SK 2% PC + 9% SK
2% PC + 14% SK
2% PC + 5% SK 2% PC + 10% SK 2% PC + 15% SK
Lakukan pemeraman (curing time) 1 hari untuk 15 sampel dan
14 hari untuk 15 sampel lainnya..
Uji Compaction
Uji Kuat Tekan Bebas
Analisis Data
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gbr. 1 Diagram alir penelitian
Tabel 3. Data uji sifat fisik serbuk kaca
No.
1.
2.
3.
4.
5.
Pengujian
Berat Spesifik
(Specific Gravity)
Batas Cair (Liquid
Limit)
Batas Plastis
(Plastic Limit)
Indeks Plastisitas
(Plasticity Index)
Persen Lolos
Saringan no. 200
Hasil
2,65
Non
Plastis
Non
Plastis
Non
Plastis
15,60 %
1.3 Pengujian Sifat Fisik dan Mekanis Tanah
dengan Bahan Stabilisator
Dari penelitian diperoleh sampel yang telah
dicampur bahan stabilisasi menunjukan bahwa
penambahan semen dan serbuk kaca dapat
memperbaiki sifat fisik dan mekanis dari tanah
tersebut. Hal tersebut dapat dilihat pada Gbr. 2 dan
Gbr.3 yang menunjukan nilai batas-batas
Atterberg, Tabel. 5 data hasil uji pemadatan tanah
dan data hasil UCT tanah asli dengan berbagai
campuran semen dan serbuk kaca pada Tabel. 6.
Gbr 2. Grafik hubungan antara nilai batas cair
(LL) dengan variasi campuran 2%PC dan SK
Gbr 4. Grafik hubungan antara berat isi kering
maksimum (γd maks) tanah dengan variasi
campuran (1 hari)
Gbr 3. Grafik hubungan antara nilai Indeks
Plastisitas (IP) dengan variasi campuran 2%PC dan
SK
Gbr 5. Grafik hubungan antara berat isi kering
Pada Gbr. 2 berikut ini
menunjukkan
dengan penambahan bahan stabilisasi maka
nilai dari batas cair dan indeks plastisitas juga
akan menurun. Hal ini disebabkan tanah
mengalami proses sementasi oleh semen dan
serbuk kaca sehingga tanah menjadi butiran
yang lebih besar yang menjadikan gaya tarik
menarik antar partikel dalam tanah menurun.
Gbr. 4 menunjukkan bahwa dengan
penambahan bahan stabilisasi maka nilai
indeks plastisitas akan menurun. Penurunan
nilai indeks plastisitas tersebut dapat
mengurangi potensi pengembangan dan
penyusutan dari tanah. Hal ini disebabkan oleh
adanya proses hidrasi dari semen sebagai
bahan campuran. Proses ini memperkuat
ikatan antara partikel-partikel tanah, sehingga
terbentuk butiran yang lebih keras dan stabil.
Terisinya rembesan pada campuran tanahsemen tersebut berdampak pada berkurangnya
potensi kembang susut.
Pada Gbr.4 dan Gbr.5 nilai berat isi kering
meningkat sampai campuran 2%PC + 9%SK
dan mengalami penurunan ketika penambahan
kadar serbuk kaca selanjutnya. Peningkatan
berat isi kering terjadi karena bahan
stabilisator mengisi rongga pori tanah, yang
pada tanah asli rongga tersebut diisi oleh air
dan udara. bahan stabilisator yang mengisi
rongga tanah ini mengakibatkan persentase air
dalam tanah berkurang.
Sedangkan penurunan berat isi kering
terjadi karena tanah telah melewati
penambahan efektif bahan stabilisator yaitu
pada 2%PC +9%SK. Jumlah bahan stabilisator
yang semakin bertambah terhadap berat tanah
yang tetap akan membuat kemampuan
mengikatnya berkurang sehingga tanah
menjadi mudah pecah.
maksimum (γd maks) tanah dengan variasi
campuran (14 hari)
Gbr.6 Grafik hubungan antara kadar air
optimum tanah (wopt ) denganvariasi campuran
(1 hari)
Gbr.7 Grafik hubungan antara kadar air
optimum tanah (wopt ) denganvariasi campuran
(14 hari)
Pada Gbr. 6 dan Gbr. 7 menunjukkan
penuruanan kadar air seiring penambahan
bahan stabilisator. Penurunan ini disebabkan
bahan satbilosator mendesak air keluar dari
pori tanah dan rongga pada tanah yang berisi
air akan digantikan bahan stabilisator sehingga
air pun tidak dapat masuk kembali kedalam
mikropori tanah, akibatnya persentase air yang
terkandung pada tanah menjadi berkurang.
Gbr 8. Grafik kuat tekan 2% PC dengan
berbagai variasi penambahan SK (1 hari)
Gbr 9. Grafik kuat tekan 2% PC dengan berbagai
variasi penambahan SK (14 hari)
Berdasarkan Gbr 8 dan Gbr.9 te didapat
adanya penambahan campuran semen dan
serbuk kaca nilai kuat tekan semakin
meningkat tetapi hanya sampai variasi
campuran 2% PC + 9% SK, pada variasi
campuran tersebutlah nilai kuat tekan tanah
yang paling maksimum, pada waktu
pemeraman 1 hari yaitu sebesar 2,72 kg/cm²
dan pada waktu pemeraman 14 hari yaitu
sebesar 2,79 kg/cm².
Terjadinya kenaikan kuat tekan tanah ini
dikarenakan adanya absorbsi air oleh semen
dan reaksi pertukaran ion dan membentuk
kalsium silikat dan kalsium aluminat yang
mengakibatkan kekuatan tanah meningkat.
Adanya reaksi pozolan membuat partikelpartikel lempung menggumpal sehingga
mengakibatkan konsistensi tanah menjadi
lebih baik.
Reaksi antara silika (SiO2) dan alumina
(Al2O3) yang membentuk kalsium silikat
hidrat seperti: tobermorit, kalsium aluminat
hidrat 4CaO.Al2O3.12H2O dan gehlenit hidrat
2CaO.Al2O3.SiO2.6H2O yang tidak larut dalam
air. Pembentukan senyawa-senyawa ini
berlangsung lambat dan menyebabkan tanah
menjadi lebih keras, lebih padat dan lebih
stabil. Dimana serbuk kaca mengandung unsur
kimia seperti Al2O3, Fe2O3, CaO dan MgO
akan diserap oleh permukaan butiran lempung
yang memiliki kandungan yang berbentuk
halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti
ion hydrogen (H+), ion sodium (Na+), dan ion
kalium (K+), serta air yang berpolarisasi,
semuanya melekat pada permukaan butiran
lempung yang dapat mengakibatkan kenaikan
kekuatan konsistensi tanah tersebut.
Selanjutnya terjadi penurunan nilai kuat
tekan pada penambahan serbuk kaca 10% -
15%. Tetapi nilai qu pada variasi ini masih
lebih tinggi dari nilai qu tanah asli. Dengan
demikian semakin banyak penambahan semen
dan serbuk kaca justru semakin memperkecil
nilai qu tanah. Hal ini dikarenakan
penambahan kadar serbuk kaca pada tanah
memperkecil lekatan antara butiran tanah dan
air, sehingga tanah menjadi mudah pecah
ketika diberi tekanan vertikal.
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan
bahwa :
1. Berdasarkan klasifikasi USCS sampel
tanah termasuk tanah CL (Clay – Low
Plasticity) dan berdasarkan klasifikasi
AASHTO termasuk jenis tanah A-7-6.
2. Dari uji Atterberg pada tanah asli
diperoleh nilai Liquid Limit (LL) sebesar
48,90% dan Indeks Plastisitas (IP) sebesar
33,74%. Dengan adanya penambahan
semen dan serbuk kaca pada tanah
lempung dapat menurunkan batas cair dan
indeks plastisitas. Pada campuran 2% PC
+ 15% SK, dimana Liquid Limit (LL)
sebesar 31,87% dan indeks plastisitas
sebesar 13,68%.
3. Kadar air optimum tanah asli sebesar
21,40% dengan besar isi maksimumnya
sebesar 1,31 gr/cm³, sedangkan nilai berat
isi kering paling maksimum dari semua
campuran yaitu pada variasi campuran 2%
PC + 9% SK sebesar 1,51 gr/cm³ dengan
kadar air optimumnya sebesar 19,30%
pada waktu pemeraman 14 hari.
4. Dari uji Unconfined Compression Test
yang dilakukan diketahui bahwa nilai kuat
tekan (qu) tanah asli sebesar 1,36 kg/cm³,
sedangkan
pada
tanah
remoulded
diperoleh nilai kuat tekan (qu) sebesar 0,63
kg/cm³.
5. Dari hasil penelitian diketahui bahwa nilai
kuat tekan bebas tanah dengan waktu
pemeraman 14 hari lebih besar
dibandingkan dengan nilai kuat tekan
tanah dengan waktu pemeraman 1 hari.
Pada penambahan 2% PC + 9% SK
dengan waktu pemeraman 1 hari memiliki
kuat tekan (qu) sebesar 2,72 kg/cm² dan
pada waktu pemeraman 14 hari tanah
campuran 2% PC + 9% SK memiliki nilai
kuat tekan tanah (qu) yang paling besar
yakni 2,79 kg/cm².
6. Dari klasifikasi tanah berdasarkan USCS
menunjukkan bahwa tanah dengan
campuran 2% PC + 9% SK termasuk
dalam jenis CL (Clay-Low Platicity) dan
berdasarkan klasifikasi AASHTO
menunjukkan tanah dengan campuran 2%
PC + 9% SK termasuk dalam jenis tanah
A-6.
DAFTAR PUSTAKA
Batubara, M. H. 2016. Kajian Kuat Tekan Bebas Pada
Stabilisasi Tanah Lempung dengan Stabilizing
Agents Serbuk Kaca dan Semen. Program Studi
Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan.
Bowles, J. E. 1991. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis
Tanah (Mekanika Tanah). Jakarta: Erlangga.
Das, B. M. 1991. Mekanika Tanah, Prinsip-prinsip
Rekayasa Geoteknis, Jilid I. Jakarta: Erlangga.
Das, B. M. 1995. Mekanika Tanah, Prinsip-prinsip
Rekayasa Geoteknis, Jilid II. Jakarta: Erlangga.
Fadilla, N. 2014. Pengujian Kuat Tekan Bebas
(Unconfined Compression Test) Pada Stabilitas
Tanah Lempung Dengan Campuran Semen dan
Abu Sekam Padi. Program Studi Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara, Medan.
Hardiyatmo, H. C. 1992. Mekanika Tanah I. Jakarta:
PT. Gramedia Pustaka.
Huri, Andreas Dharmawan, dkk., Stabilisasi Tanah
Dengan Fly Ash Dan Semen Untuk Badan Jalan
PLTU Asam-Asam, Universitas Diponegoro,
Semarang.
Lambe, T. W. and Whitman, R. V. 1969. Soil
Mechanics. Wiley. J and Son, Inc, New York.
Modul Praktikum Laboratorium Mekanika Tanah,
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Nugraha, P. dan Antoni. 2007. Teknologi Beton.
Yogyakarta: Penerbit Andi.
Pakpahan, S. S. 2014. Kajian Efektifitas Abu Kayu
Bakar Dan Semen Portland Tipe I Sebagai
Bahan Stabilisasi Pada Tanah Lempung Dengan
Uji Kuat Tekan Bebas. Program Studi Teknik
Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pusat Litbang Prasarana Transportasi. 2001. Panduan
Geoteknik 1 : Proses Pembentukan dan Sifatsifat Dasar Tanah Lunak. Jakarta.
Rezki, A. 2014. Kajian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah
Lempung Yang Distabilisasi Dengan Abu Ampas
Tebu Dan Semen. Program Studi Teknik Sipil
Unversitas Sumatera Utara, Medan.
Soedarmo, G. D. dan Purnomo, S. J. E. 1997. Mekanika
Tanah I, Yogyakarta: Penerbit Kanisius.
Suardi, E. 2005. Kajian Kuat Tekan Bebas Tanah
Lempung Yang Distabilisasi Dengan Aditive
Semen Dan Kapur. Program Studi Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Politeknik Negeri Padang.
Sinaga, H. H. P. 2013. Pengujian Kuat Tekan Bebas
pada Stabilitas Tanah Lempung dengan
Campuran Semen dan Abu Cangkang Sawit.
Program Studi Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara, Medan.
Takaendengan, Pretty Prescilia, dkk., Pengaruh
Stabilisasi Semen Terhadap Swelling Lempung
Ekspansif, Universitas Sam Ratulangi, Jurnal
Sipil Statik Vol.1 No.6, Mei 2013 (382-389)
ISSN: 2337-6732, 2013