PENGARUH BESARAN VOLTASE METODE ELEKTROKINETIK TERHADAP PENGEMBANGAN TANAH LEMPUNG EKSPANSIF

LEMPUNG EKSPANSIF

Disusun Oleh :

VENDY YOGA DIMAS ANDHIEPSA 20120110045

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

LEMPUNG EKSPANSIF

Disusun guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat kesarjanaan Strata-1

Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh :

VENDY YOGA DIMAS ANDHIEPSA 20120110045

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

iii

(Jadilah kreatif)

Ambisi selalu membawa diri menuju hal baru.

I’ve Done The Best And Will So On

(Saya sudah melakukan yang terbaik dan akan begitu seterusnya)

iv

Allah SWT yang telah melimpahkan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi setiap umat-Nya

Nabi Muhammad SAW yang selalu menjadi suri teladan bagi kita

Ayahanda Septadi Parholongan Yahya dan Ibunda Dijah Aju Ratnasari atas segala doa, dukungan serta peluh demi kasih untuk ananda

Adikku Candra Sagita Gilang Permana yang selalu memberikan semangat dan sayangnya serta menjadi tujuan hidupku

Eyang Murni Hutagalung yang aku cintai yang tiada henti memperlihatkan bagaimana seharusnya sebuah keluarga

(Bagaimanapun keluargamu kamu harus membelanya, selalu ada untuk keluargamu, kitapun tidak sepenuhnya baik, tapi untuk keluarga selalu berikan

yang baik dan terbaik, lindungilah dan tuntunlah keluargamu entah seberapa buruknya itu, bukan mencela bahkan memusuhinya)

Untuk terkasih yang selalu menemani saat suka dan duka

Saudara-saudaraku tersayang yang selalu memberikan dukungan serta semangat

Dosen terbaik, bapak Agus Setyo Muntohar, yang selalu menginspirasi dan tak pernah enggan membagi ilmunya yang luar biasa. Beliau tak hentinya membuat

saya kagum.

Semua teman-temanku serta orang yang terlibat langsung maupun tidak langsung yang tak bias disebutkan satu persatu. Terimakasih atas bantuan dan doanya,

v

SURAT PERNYATAAN

Tugas Akhir “Pengaruh Besaran Voltase Metode Elektrokinetik Terhadap

Pengembangan Tanah Lempung Ekspansif” merupakan bagian dari penelitian payung

“SISTEM KOLOM DARI CAMPURAN MIKROKALSIUM DAN MIKROSILIKA

UNTUK FONDASI PERKERASAN LENTUR JALAN PADA TANAH

EKSPANSIF” yang didanai melalui skim Riset Pengembangan IPTEK oleh Direktorat

Riset dan Pengabdian Pada Masyarakat, Direktorat Jenderal Riset dan Pengembangan, Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi, Republik Indonesia Tahun Anggaran 2016/2017.

Yogyakarta, 31 Agustus 2016 Mahasiswa

(Vendy Yoga Dimas Andhiepsa) NIM. 20120110045

Ketua Peneliti

(Dr.Eng. Agus S. Muntohar, M.Eng.Sc.) NIK. 19750814 199904 123 040

vi NIM : 20120110045

Menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul “Pengaruh Besaran Voltase

Metode Elektrokinetik Terhadap Pengembangan Tanah Lempung Ekspansif” tidak

terdapat pada karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi manapun. Sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis dalam naskah ini dan disebutkan dalam Daftar Pustaka. Apabila ternyata dalam tugas akhir ini diketahui terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, maka saya bersedia karya ini dibatalkan.

Yogyakarta, Agustus 2016

vii

Segala puji bagi Allah SWT. yang telah memberikan kemudahan, karunia dan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat melaksanakan dan menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul “Pengaruruh Besaran Voltase Metode Elektrokinetik

Terhadap Pengembangan Tanah Lempung Ekspansif”.

Dalam menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini, penyusun membutuhkan kerjasama, bantuan, bimbingan, pengarahan, saran-saran serta dukungan dari berbagai pihak. Terima kasih penyusun haturkan kepada :

1. Bapak Agus Setyo Muntohar, S.T., M.Eng.Sc., Dr. Eng. selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan pengarahan dan bimbingan serta petunjuk dan koreksi yang sangat berharga bagi Tugas Akhir ini.

2. Bapak Jaza’ul Ikhsan, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

3. Ibu Ir. Hj. Anita Widianti, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

4. Ibu Willis Diana, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji I. Terima kasih atas masukan, saran dan koreksi terhadap Tugas Akhir ini.

5. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Sipil Universitas Muhammadiyah Yogyakarta atas ilmu yang bermanfaat yang telah diberikan pada penyusun.

6. Kedua orang tua, Ayah, Ibu dan Adik, serta keluarga besarku yang tercinta. 7. Para staf dan karyawan Fakultas Teknik yang banyak membantu dalam

administrasi akademis.

8. Rekan-rekan seperjuangan Teknik Sipil Angkatan 2012, terima kasih atas bantuan dan kerjasamanya. Terbaik.

Demikian semua yang disebut di atas, telah turut andil dalam kontribusi dan dorongan semangat guna kelancaran penyusunan Tugas Akhir ini, semoga menjadi

viii dapat bermanfaat bagi kita semua.

Yogyakarta, Agustus 2016

ix

HALAMAN PERSEMBAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN ... v

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Rumusan Masalah ... 2

C. Tujuan Penelitian ... 2

D. Batasan Penelitian ... 2

E. Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

A. Tanah Lempung Ekspansif ... 4

B. Elektrokinetik ... 5

C. Stabilisasi Tanah Dengan Metode Elektrokinetik ... 6

D. Pengujian-pengujian Tanah ... 10

BAB III METODE PENELITIAN ... 17

A. Tahapan Penelitian ... 17

B. Bahan ... 19

C. Alat ... 21

D. Pelaksanaan Penelitian ... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 30

A. Hasil Penelitian ... 30

B. Pembahasan ... 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 47

A. Kesimpulan ... 47

B. Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

x

Tabel 2.3 Kapasitas daya dukung tanah (Tjandra dan Wulandari, 2006) ... 9

Tabel 2.4 Berat jenis tanah ... 11

Tabel 2.5 Nilai indeks plastisitas dan macam tanah ... 12

Tabel 2.6 Susunan dan Ukuran Saringan ... 13

Tabel 3.1 Sifat fisik dan indeks tanah ... 20

Tabel 4.1 Hasil pengembangan tanah tanpa elektrokinetik ... 31

Tabel 4.2 Hasil pengembangan dengan elektrokinetik 6 volt, 10 cm ... 32

Tabel 4.3 Hasil pengembangan dengan elektrokinetik 9 volt, 10 cm ... 33

Tabel 4.4 Hasil pengembangan dengan elektrokinetik 12 volt, 10 cm ... 34

Tabel 4.5 Pengembangan pada setiap besaran voltase terhadap jarak dari anoda (+) ... 35

Tabel 4.6 Kadar air pada permukaan (0 cm) pada setiap beda besaran voltase (V) ... 36

Tabel 4.7 Kadar air pada permukaan (0 cm) pada setiap beda besaran voltase (V) ... 37

Tabel 4.8 Kadar air pada permukaan (0 cm) pada setiap beda besaran voltase (V) ... 38

Tabel 4.9 Jumlah air keluar pada anoda dan katoda ... 39

Tabel 4.10 Selisih pengembangan setelah pengujian 4 hari dengan 1 hari tambahan ... 42

Tabel 4.11 Kadar air rata-rata pada setiap letak pengambilan sampel ... 43

Tabel 4.12 Rumus dan nama ion positif (kation) ... 45

xi

Gambar 2.3 Kapasitas daya dukung tanah terhadap pondasi tiang (Tjandra dan

Wulandari, 2006) ... 10

Gambar 2.4 Grafik Hubungan Kadar Air dan Berat Volume Kering (Hardiyatmo, 2002) ... 16

Gambar 3.1 Bagan Alir Tahapan Penelitian ... 17

Gambar 3.2 Lanjutan Bagan Alir Penelitian ... 18

Gambar 3.3 Grafik distribusi ukuran butir tanah ... 19

Gambar 3.4 Grafik plastisitas menurut ASTM D4318 untuk klasifikasi tanah berbutir halus ... 20

Gambar 3.5 Box Uji ... 21

Gambar 3.6 Elektroda ... 21

Gambar 3.7 Voltage Regulator ... 22

Gambar 3.8 Kabel dan Penjepit ... 22

Gambar 3.9 Multimeter ... 23

Gambar 3.10 Magnetic Dial Gauge ... 23

Gambar 3.11 Selang ... 24

Gambar 3.12 Kertas Filter ... 24

Gambar 3.13 Gelas Ukur ... 25

Gambar 3.14 Besi Silinder Kecil ... 25

Gambar 3.15 Skema Penyusunan Alat ... 26

Gambar 3.16 Pencampuran Tanah ... 27

Gambar 3.17 Tanah setelah dimasukan dalam box uji ... 27

Gambar 3.18 Pemasangan Elektroda ... 28

Gambar 3.19 Pemasangan Plat Mika, Magnetic Dial Gauge dan kabel beserta penjepit ... 28

Gambar 3.20 Pengujian besaran voltase setiap titik... 29

Gambar 4.1 Grafik pengembangan (swelling) tanah dan waktu tanpa elektrokinetik ... 30

Gambar 4.2 Kurva pengembangan (swelling) dan waktu dengan kedalaman 10 cm pada besaran voltase 6 volt ... 31

Gambar 4.3 Kurva pengembangan (swelling) dan waktu dengan kedalaman 10 cm pada besaran voltase 9 volt ... 32

Gambar 4.4 Kurva pengembangan (swelling) dan waktu dengan kedalaman 10 cm pada besaran voltase 12 volt ... 33

xii

Gambar 4.9 Kurva jumlah air keluar pada setiap elektroda pada pengujian

elektrokinetik selama 5 hari ... 39 Gambar 4.10 Perthitungan jarak dari katoda (-)... 40 Gambar 4.11 Kurva pengujian besaran voltase... 40 Gambar 4.12 Kurva pengujian besaran voltase maksimal pada setiap titik dengan

(V) dan jarak (cm) ... 41 Gambar 4.13 Kurva kadar air rata-rata pada setiap pengambilan sampel... 47 Gambar 4.14 Elektroda anoda (besi) dan katoda (tembaga) mengalami keropos

... 44 Gambar 4.15 Elektroda anoda (besi stainless) dan katoda (tembaga) mengalami

xiv

metode stabilisasi dengan memberikan gradien listrik searah (DC) dengan beda potensial pada tanah, seperti pada tanah lempung ekspansif. Metode ini dikenal sebagai elektrokinetik. Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji pengaruh elektrokinetik terhadap pengembangan (swelling) pada tanah lempung ekspansif.

Pada penelitian ini benda uji yang digunakan adalah tanah lolos saringan No.4 sebanyak 12,5 kg yang dicampur dengan air 1750 ml secara merata yang dimasukan dalam box plexiglass dengan volume tanah 40 cm x 20 cm x 15 cm. Besaran voltase yang digunakan bervariasi yaitu 6 volt, 9 volt dan 12 volt DC dengan arus 5A. Metode elektrokinetik dilakukan dengan menancapkan elektroda pada tanah dengan anoda (+) bahan dari besi stainless dan katoda (-) dari tembaga pada kedalaman 10 cm. Dengan adanya arus listrik searah dalam tanah, aliran elektron pada elektroda akan menarik ion yang terdapat pada tanah lempung, yaitu anion (-) yang akan tertarik menuju anoda (+) dan kation (+) menuju katoda (-). Jika ion seperti H2O dalam tanah lempung ditarik dan dikeluarkan maka kadar air akan semakin berkurang, dengan berkurangnya kadar air akan mengurangi potensi pengembangan yang terjadi pada tanah lempung ekspansif.

Dari penelitian yang dilakukan, hasil menunjukkan, tanah yang di elektrokinetik mengalami pengembangan lebih kecil serta kadar air yang lebih sedikit daripada tanah yang tidak di elektrokinetik. Hal ini dapat dilihat dari hasil pengujian setelah dielektrokinetik selama 4 hari dengan 1 hari tambahan untuk mengetahui seberapa efektif metode elektrokinetik dalam menahan pengembangan tanah dan pengujian kadar air yang dilakukan.

Kata Kunci: Stabilisasi tanah, tanah lempung ekspansif, metode elektrokinetik, voltase, pengembangan (swelling), kadar air

1

A. Latar Belakang

Banyak metode perbaikan tanah yang telah dilaksanakan termasuk preloading

dengan instalasi saluran air vertikal, dan stabilisasi kimia sebagai perbaikan tanah. Stabilisasi tanah lempung menggunakan stabilisator berbasis kalsium, seperti kapur dan semen telah dipraktekkan secara rutin selama beberapa dekade. Manfaatnya secara keseluruhan mencakup peningkatan kekuatan tanah, kekakuan, daya tahan, pengurangan plastisitas tanah dan pengembangan serta potensi penyusutan. Namun, metode ini sulit dilakukan untuk menstabilkan tanah di bawah struktur yang sudah ada. Karena perlunya dilakukan pembongkaran serta penggunaan alat berat yang dapat mengganggu struktur atau bangunan untuk mengganti atau memperbaiki tanah yang buruk dengan stabilisator.

Tanah lempung ekspansif adalah jenis tanah yang memiliki potensi pengembangan dan penyusutan sangat besar akibat pengaruh dari perubahan kadar airnya. Potensi tanah inilah yang sering menyebabkan kerusakan pada struktur bangunan dan jalan, seperti jalan bergelombang, retak, dan lain-lain.

Dari banyaknya metode perbaikan tanah untuk tanah lempung yang sudah ada, pemilihan metode perbaikan tanah yang praktis, efektif serta efisien semakin dicari dan diteliti. Pada penelitian ini, metode perbaikan tanah lempung ekspansif yang dilakukan adalah dengan menancapkannya sepasang elektroda yaitu dengan anoda sebagai kutub (+) dan katoda sebagai kutub (-) pada tanah dan mengalirkan listrik beda potensial atau searah (DC). Pada tanah lempung terdapat ion-ion (kation (+) dan anion (-)) yang tertarik menuju elektroda, dengan anion (-) tertarik menuju anoda (-) dan kation (+) tertarik menuju katoda (-). Penggunaan metode ini dipilih karena penggunaannya yang lebih praktis dan efisien. Metode ini lebih dikenal dengan metode elektrokinetik.

Dengan metode elektrokinetik yang dapat menarik ion, metode ini dapat mengurangi kadar air pada tanah dengan menarik ion menuju elektroda dan menyalurkannya menuju pembuangan. Dengan berkurangnya kadar air pengembangan pada tanah lempung ekspansif semakin kecil.

Metode ini merupakan metode perbaikan tanah yang biasanya digunakan untuk tanah berbutir halus, seperti lanau dan lempung. Metode ini telah berhasil digunakan untuk stabilisasi lereng, tanggul dan bendungan (Cassagrande 1952, Bjerrum et al. 1967, Fetzer 1967, Wade 1976, Chappell dan Burton 1975).

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah bagaimana pengaruh beda besaran voltase dengan metode elektrokinetik terhadap pengembangan tanah lempung ekspansif.

C. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah mengetahui pengaruh beda besaran voltase dengan metode elektrokinetik terhadap pengembangan tanah lempung ekspansif.

D. Batasan Masalah Batasan masalah dari penelitian yang dilakukan adalah:

1. Model alat uji yang digunakan untuk pengujian dengan metode elektrokinetik berukuran 40 x 20 x 20 cm.

E. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah:

1. Diharapkan dapat menjadi bahan pertimbangan dalam melakukan perbaikan tanah lunak (stabilisasi) dengan proses elektrokinetik untuk mengurangi pengembangan yang besar pada tanah.

2. Menjadikan elektrokinetik sebagai metode perbaikan tanah lunak yang praktis, efektif dan efisien.

3. Memberikan kontribusi dalam menambah wawasan mengenai stabilisasi tanah dengan menggunakan proses elektrokinetik.

4

A. Tanah Lempung Ekspansif

Tanah ekspansif merupakan tanah yang memiliki ciri-ciri kembang susut yang besar, mengembang pada saat hujan dan menyusut pada musim kemarau (Muntohar, 2014). Proses pengembangan (swelling) dan penyusutan (shrinking) tanah sebagaian besar adalah akibat peristiwa kapiler atau perubahan kadar air pada tanah ekspansif. Seed et al. (1962) menyebutkan bahwa besarnya pengembangan dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain jenis dan jumlah lempung, struktur tanah, kepadatan, perubahan kadar air, meetode pemadatan, konsentrasi elektrolit dalam air dan tekanan di permukaan tanah (surcharge pressure).

Identifikasi dan klasifikasi tanah lempung ekspansif dapat didasarkan pada hasil pengujian sifat-sifat indeks tanah. Beberapa peneliti seperti van der Werve (1964), Daksanamurthy dan Raman (1973), Sridharan ((2000) memanfaatkan grafik plastisitas tanah untuk menentukan derajat pengembangan suatu tanah lempung. Indeks plastisitas dan perubahan volume tana berhubungan erat dengan jumlah partikel yang berukuran lebih kecil dari 0,002 mm. Menurut Seed et al. (1962), indeks plastisitas tanah dapat digunakan sebagai indikator awal untuk mengetahui potensi pengembangan tanah lempung seperti disajikan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Derajat pengembangan tanah ekspansif berdasarkan indeks plastisitas Derajat Pengembangan Indeks Plastisitas

Sangat tinggi (Very high) >55

Tinggi (High) 20 – 55

Sedang (Medium) 10 – 35

Rendah (Low) 0 – 5

Sumber : Seed et al., 1962

Penelitian yang dilakukan oleh Basma et al. (1995) berdasarkan eksperimental di laboratorium dan pengamatan di lapangan, pengembangan tanah ekspansif juga sangat dipengaruhi oleh kadar air awal (initial water content), kepadatan (dry

density) dan jenis tanah. Perubahan kadar air hanya 1% atau 2% cukup untuk menyebabkan pengembangan yang mengakibatkan kerusakan. El-Sohby dan Rabba (1981) menyebutkan bahwa kadar air awal tanah juga sangat mempengaruhi persentase pengembangan untuk tanah yang dipadatkan kembali (remoulded). Kadar air tanah secara langsung akan mempengaruhi kepadatan tanah yang dinyatakan dengan berat volume kering tanah.sehingga derajat pengembangan tanah ekspansif dapat pula dinyatakan sebagai fungsi dari berat volume kering. Muntohar (2010) menjelaskan bahwa pada kepadatan yang sama, pengembangan (swelling) tidak dipengaruhi oleh kadar air tanah awal, tetapi ditentukan oleh derajat kejenuhannya. Sedangkan kadar air tanah awal mempengaruhi kecepatan pengembangan (rate of swelling) dan besarnya pengembangan maksimum tanah.

B. Elektrokinetik

Metode elektrokinetik adalah suatu metode perbaikan tanah dengan cara memberikan tegangan listrik pada elektroda yang ditanam di tanah untuk memperbaiki karakteristik geoteknik dari tanah lunak.

Pada saat dua kutub elektroda (anoda (+) dan katoda(-)) ditanam dan diberikan beda potensial, maka akan terjadi pergerakan elektron dan ion (kation bermuatan positif dan anion bermuatan negatif), menuju elektroda yang berbeda muatan dengan muatan elektron dan ion-ion tersebut. Selama proses elektrokinetik berlangsung, terjadi beberapa fenomena dan reaksi, seperti medan listrik, fenomena elektrokimia, elektroosmosis, elektroforesis dan elektromigrasi. (Van Olphen, 1963).

Sumber : Mosavat, dkk., 2012

Gambar 2.1 Fenomena Elektrokinetik ()

Pada saat dua kutub elektroda (anoda dan katoda) ditanam di dalam tanah dan dialiri dengan arus listrik, maka akan terjadi proses elektrolisis di elektroda dengan persamaan sebagai berikut :

Anoda : 2H2O – 4e- O2 + 4H+ ... (2.1)

Katoda : 2H2O + 2e- H2 + 2OH- ... (2.2)

Proses elektrolisis di atas diikuti dengan perpindahan H+ ke kutub katoda dan OH- ke kutub anoda (electromigration) serta perpindahan air pori tanah menuju elektroda (electroosmosis). Perpindahan air pori tanah ini mempunyai pengaruh yang besar dalam peningkatan daya dukung tanah.

C. Stabilisasi Tanah Dengan Metode Elektrokinetik

Elektrokinetik merupakan teknik perbaikan yang efektif dan efisien untuk memperbaiki sifat geoteknik dan meningkatkan kapasitas beban pondasi pada tanah lunak, dengan gangguan minimum pada struktur tanah yang ada. Mosavat, dkk. (2012) melakukan pengkajian ulang tentang teknik perawatan elektrokinetik dalam memperbaiki karakteristik tanah yang mempunyai permeabilitas rendah. Dari pengkajian ini menunjukkan bahwa penelitian-penelitian laboratorium dan aplikasi di lapangan terbukti mempunyai aplikasi praktis dan teknik efektif pada perawatan elektrokinetik.

Agustina (2014) meniliti tentang analisis kombinasi preloading mekanis dan elektrokinetik terhadap pemampatan tanah lunak pontianak. Penelitian ini bertujuan mengurangi kadar air dan mempercepat proses pemampatan tanah. Penelitian menggunakan 7 sampel dengan perbedaan pada sistem pembebanan, pengukuran dan variasi sistem pengaliran. Arus yang diberikan adalah 15 mA dan 30 mA. Tanah dimasukkan ke dalam sel konsolidasi, yang telah dirancang khusus untuk metode elektrokinetik, dan dijenuhkan dengan air selama 24 jam. Pembebanan awal (preloading) yang diberikan sebesar 0,014 kg/cm2_{, kemudian beban bertambah}

sebesar 0.025 kg/cm2 ; 0.05 kg/cm2 ; 0,075 kg/cm2 ; 0,1 kg/cm2. Pembacaan arloji pengukuran penurunan dilakukan dengan waktu: 0,5 ; 1,0 ; 2,25 ; 4,0 ; 6,25 ; 9,0 ; 12,25 ; 16,0 ; 20,25 ; 25,0 ; 36,0 ; 49,0 ; 64,0 ; 81,0 ; 100 ; 121 ; 144 ; 225 ; 400 ; 1440 menit dan seterusnya setiap penambahan beban dilakukan setelah 24 jam. Hasil uji laboratorium pada pengujian konsolidasi dengan preloading 144 jam dikombinasikan dengan arus 15 mA menunjukkan adanya penurunan pada nilai indeks pemampatan sebesar 37.16% efisiensi waktu sebesar 18.18% dan pada pengujian konsolidasi dengan preloading 144 jam dikombinasikan dengan arus 30 mA penurunan nilai indeks pemampatannya sebesar 42.66% efisiensi waktu sebesar 36.36%. Hasil tersebut menunjukkan bahwa akibat pengaruh listrik, kekakuan tanah dapat meningkat dan proses pemampatan tanah yang terjadi dapat dipercepat.

Atmaja, dkk. (2013) meneliti tentang pengaruh penggunaan elektroosmosis terhadap parameter kuat geser tanah lempung. Pengujian dilakukan dengan pemberian tegangan yang berbeda-beda, yaitu 3, 6, 9 dan 12 volt, serta preloading berupa tanah timbunan dengan ketebalan 1,3 cm. lama pengujian selama 3 hari pada sampel tanah yang telah dijenuhkan selama 96 jam. Jumlah sampel yang diambil untuk menguji niai kuat geser adalah 3 pada setiap titik pengamatan, dengan jumlah titik pengamatan 3 yaitu pada posisi disekitar anoda, di tengah, dan di sekitar katoda. Dari hasil pengujian, didapatkan nilai kohesi mengalami kenaikan sebesar 9,52-118,75% dan sudut geser dalam naik sebesar 4,98-8,85% setelah pemberian beda potensial 3 volt. Semakin besar variasi beda potensial yang diberikan, kohesi dan sudut geser dalam juga semakin besar. Penggunaan preloading memberikan

dampak kenaikan parameter kuat geser tanah yang cukup signifikan dari pada tanpa preloading. Semakin besar beda potensial, semakin optimal pula penggunaan preloading.

Tjandra dan Wulandari (2006) meneliti tentang pengaruh elektrokinetik terhadap daya dukung pondasi di lempung marina. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki peningkatan tahanan friksi dan ujung dari pondasi tiang di lempung marina setelah dilakukan proses elektrokinetik. Pengujian dilakukan dengan cara memberi tegangan sebesar 20 volt secara kontinu selama 3, 6, 12 dan 24 jam. Model pondasi tiang diwakili oleh tiang bulat yang terbuat dari stainless steel yang juga berfungsi sebagai anoda. Sedangkan untuk katoda, digunakan bahan dari tembaga. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa adanya peningkatan daya dukung dari model pondasi tiang setelah proses elektrokinetik, dimana daya dukung meingkat 5, 7, 11 dan 14 kali setelah 3, 6, 12 dan 24 jam seperti terlihat pada Tabel 2.2 dan Gambar 2.2. Selain itu ditunjukkan pula bahwa rasio peningkatan tahanan friksi lebih besar dari pada tahanan ujung pada setiap durasi waktu.

Tabel 2.2 Daya dukung pondasi tiang

Durasi Waktu (Jam)

Tahanan friksi

(kg) _Rasio

Tahanan ujung

(kg) _Rasio

Tahanan total

(kg) _Rasio

Awal* Akhir** Awal* Akhir** Awal* Akhir**

3 1.10 5.63 5.1 1.5 7.4 4.9 2.6 13.03 5.0

6 1.0 7.6 7.6 1.5 9.8 6.5 2.5 17.4 7.0

12 1.13 13.81 12.2 1.8 19.1 10.6 2.93 32.91 11.2

24 1.04 16.87 16.2 1.6 21.8 13.6 2.64 38.67 14.6

*Sebelum proses elektrokinetik; **Setelah proses elektrokinetik Sumber : Tjandra dan Wulandari, 2006

Sumber : Tjandra dan Wulandari, 2006

Gambar 2.2 Peningkatan daya dukung pondasi tiang

Pada Tabel 2.3 dan Gambar 2.3 dapat dilihat peningkatan daya dukung tiang dan kapasitas daya dukung tanah yang signifikan setelah proses elektrokinetik selama 3, 6, 12, dan 24 jam. Didapatkan juga peningkatan kuat geser undrained

tanah. Semakin dekat dengan anoda (tiang), kuat geser undrained semakin meningkat. Dari semua hasil yang didapatkan, proses elektrokinetik lebih efektif setelah durasi 6 jam.

Tabel 2.3 Kapasitas daya dukung tanah Durasi waktu

(jam)

Kapasitas friksi (kg/cm2₎

Kapasitas ujung (kg/cm2₎

Kapasitas Total (kg/cm2₎

3 0,06 1,20 1,27

6 0,09 1,59 1,68

12 0,16 3,10 3,26

24 0,19 3,54 3,73

Sumber : Tjandra dan Wulandari, 2006

Gambar 2.3 Kapasitas daya dukung tanah terhadap pondasi tiang

D. Pengujian – Pengujian Tanah Pengujian-pengujian yang dilakukan meliputi :

1. Uji kadar air (ASTM D2216-10)

Kadar air tanah adalah perbandingan antara berat air yang terkandung dalam tanah dengan berat tanah kering (berat bagian yang padat) dan dinyatakan dalam persen. Kadar air dihitung dengan rumus sebagai berikut (Hardiyatmo, 1992) : w = Ww

Ws x % ... (2.3) dengan, w = kadar air (g),

ww = berat air (g)

ws = berat butiran (g)

2. Uji berat jenis (ASTM D854-10)

Berat jenis tanah adalah perbandingan antara berat butir-butir tanah dengan berat air destilasi di udara dengan volume yang sama dan pada temperatur tertentu. Berat jenis dihitung menggunakan rumus sebagai berikut (Hardiyatmo, 1992) :

dengan, Gs = berat jenis

γs = berat volume butiran padat

γw = berat volume air

Berat jenis dari berbagai jenis tanah berkisar antara 2,65 – 2,75. Nilai – nilai berat jenis dari berbagai jenis tanah diberikan dalam Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Berat jenis tanah

Jenis Tanah Berat Jenis (Gs)

Kerikil 2,65 – 2,68

Pasir 2,65 – 2,68

Lanau organik 2,62 – 2,68

Lempung organik 2,58 – 2,65 Lempung non organik 2,68 – 2,75

Humus 1,37

Gambut 1,25 – 1,80

Sumber : Hardiyatmo, 1992

3. Uji batas konsistensi (Atterberg limit)

Suatu hal yang penting pada tanah berbutir halus adalah sifat plastisitasnya. Plastisitas disebabkan oleh adanya partikel mineral lempung dalam tanah. Istilah plastisitas digambarkan sebagai kemampuan tanah dalam menyesuaikan perubahan bentuk pada volume yang konstan tanpa retak-retak.

Kadar air tanah mempengaruhi batas konsistensi tanah yaitu batas cair, plastis, semi padat, atau padat. Kedudukan fisik tanah berbutir halus pada kadar air tertentu disebut konsistensi. Cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi dari tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya (Atterberg,1991).

Uji batas konsistensi (Atterberg limit) meliputi :

a. Uji batas cair (ASTM D4318-10)

Batas cair adalah nilai kadar air dimana tanah dalam keadaan antara cair dan plastis. Pemeriksaan ini bertujuan untuk menentukan kadar air

suatu sampel tanah pada batas cair. Batas cair ditentukan dari pengujian

Cassagrande (1948).

b. Uji batas plastis (ASTM D4318-10)

Batas plastis didefinisikan sebagai kadar air pada kedudukan antara daerah plastis dan semi padat, yaitu kadar air dimana tanah dengan

diameter 3,2 mm mulai retak – retak ketika digulung (Hardiyatmo, 1992). c. Uji indeks plastisitas (ASTM D4318-10)

Indeks plastisitas adalah selisih antara batas cair dan batas plastis. PI = LL – PL ... (2.5) dengan, PI = indeks plastisitas

LL = batas cair PL = batas plastis

Batasan mengenai indeks plastis, sifat tanah, macam tanah dan kohesinya terdapat pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Nilai indeks plastisitas dan macam tanah

PI Sifat Macam Tanah Kohesi

0 Non plastis Pasir Non kohesi

<7 Plastisitas rendah Lanau Kohesi sebagian 7 – 17 Plastisitas sedang Lempung Berlanau Kohesif

>17 Plastisitas tinggi Lempung Kohesif Sumber : Hardiyatmo, 1992

4. Uji analisis ukuran butiran (ASTM D6913-04)

Analisis ukuran butiran tanah adalah penentuan presentase berat butiran pada satu unit saringan, dengan ukuran diameter tertentu. Sifat – sifat tanah sangat tergantung pada ukuran butirannya. Besarnya ukuran butiran dijadikan dasar untuk pemberian nama dan klasifikasi tanahnya. Oleh karena itu, analisis butiran merupakan pengujian yang sangat sering dilakukan.

Pada dasarnya partikel-partikel pembentuk srtruktur tanah mempunyai ukuran dan bentuk yang beraneka ragam, baik pada tanah kohesif maupun tanah non kohesif. Sifat suatu tanah banyak ditentukan oleh ukuran butir dan distribusinya. Distribusi ukuran butir dari tanah berbutir kasar dapat ditentukan dengan cara menyaringnya. Sampel tanah disaring menggunakan saru unit saringan standar unutk pengujian tanah. Berat tanah yang tertinggal pada masing – masing saringan ditimbang dan menghitung presentase terhadap berat kumulatif pada tiap saringan. Susunan dan ukuran saringan disajikan pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Susunan dan Ukuran Saringan No. Saringan (ASTM) Ukuran (mm)

No. 10 2,000

No. 20 0,850

No. 40 0,425

No. 60 0,250

No. 140 0,105

No. 200 0,075

Sumber : Hardiyatmo, 1992

b. Uji analisis hidrometer

Analisis hidrometer didasarkan pada prinsip sedimentasi (pengendapan) butir-butir tanah dalam air. Bila suatu contoh tanah dilarutkan dalam air, pertikel-partikel tanah mengendap dengan kecepatan yang berbeda-beda tergantung paada bentuk, ukuran dan bertanya. Tujuan dari pengujian ini adalah menentukan pembagian butiran tanah yang lolos saringan nomor 200 dengan persamaan dari hukum Stokes berikut :

� = � √� ... (2.6) dengan, D = diameter butir tanah (mm)

L = kedalaman efektif yaitu jarak vertikal dari permukaan ke dalam suspensi yang diukur. Nilainya ditentukan oleh jenis hidrometer yang dipakai dan pembacaan hidrometer sebelum dikoreksi (R1)

t = waktu pembacaan (menit) 5. Uji pemadatan tanah

Pemadatan tanah telah umum dilakukan untuk menambah kekuatan tanah dengan meningkatkan unit beratnya. Pemadatan tanah atau compaction

merupakan proses desinfikasi tanah dengan mengurangi rongga udara menggunakan peralatan mekanis. Derajat pemadatan tanah diketahui dalam parameter pengukuran unit berat kering.

Adapun tujuan dari pemadatan adalah : (Ariyanto, 2015, Perbaikan tanah residu menggunakan semen pada tanah dasar (Sugrade) jalan rel)

1. Meningkatkan kapasitas daya dukung tanah 2. Mengurangi penurunan (settlement) pada struktur 3. Mengontrol perubahan volume yang tidak diinginkan 4. Mereduksi konduktivitas hidrolik

5. Meningkatkan kestabilan suatu lereng

Dalam pemadatan tanah, ada 4 faktor yang mempengaruhi kontrol pemadatan, yaitu : (Ariyanto, 2015, Perbaikan tanah residu menggunakan semen pada tanah dasar (Sugrade) jalan rel)

1. Energi pemadatan (compaction effort) 2. Tipe tanah dan gradasi

3. Kadar air

4. Unit berat kering (dry unit weight)

Pada tanah, pemadatan merupakan fungsi dari kadar air. Air pada tanah berperan sebagai pelembut (softening agent) saat pemadatan, sehingga air akan membantu menyusun partikel tanah dalam mengisi rongga udara menjadi padat. Namun, kelebihan air tidak akan membantu tanah mencapai densitas yang padat, hal ini karena rongga udara telah terisi oleh air yang bersifat

inkompresibel yang membuat partikel tanah akan mengalir atau kehilangan friksi dan energi pemadatan langsung diterima oleh air.

Energi pemadatan tanah akan mempengaruhi suatu karakteristik kurva pemadatan, dimana semakin besar energi pemadatan yang diterima tanah maka efek desinfikasinya akan semakin besar, sehingga nilai optimum kadar air akan bergeser lebih kecil namun akan diperoleh nilai maksimum unit berat kering lebih besar.

Tipe tanah serta gradasi juga akan mempengaruhi kurva pemadatan. Umumnya tanah yang dominan berbutir halus (fine grain) akan membutuhkan kadar air lebih untuk mencapai pemadatan optimum, sebaliknya tanah dominan berbutir kasar (coarse grain) membutuhkan sedikit kadar air untuk mencapai kadar air pemadatan optimum. Hal ini juga terkait pada sifat plastisitasnya dimana tanah berbutir halus atau fine grain seperti lempung kelanauan memiliki sifat plastis dibanding tanah berbutir kasar atau coarse grain seperti pasir kelanauan yang memiliki indeks plastisitas rendah.

Dalam pengujian pemadatan tanah ada dua jenis pemadatan proctor, yaitu AASHTO T99, ASTM D698 standard proctor dan AASHTO T180, ASTM 1557 modified proctor.

Dalam pengujian pemadatan, Proctor (1993) telah mengamati bahwa ada hubungan antara kadar air dengan berat volume tanah supaya menjadi padat. Selanjutnya, terdapat satu nilai kadar air optimum tertentu untuk mencapai berat volume kering maksimum.

Derajat kepadatan tanah diukur dari berat volume kering tanah. Hubungan berat volume kering dengan berat volume basah dan kadar air, dinyatakan dalam persamaan 2.7.

�� = _1+��� ... (2.7) dengan, γd = berat volume kering (gram/cm3)

γb = berat volume basah (gram/cm3)

Berat volume kering tanpa rongga udara atau berat volume kering jenuh dapat dihitung dengan persamaan 2.8.

�� = � � �_{1+� �}� ... (2.7) dengan, γd = berat volume kering (gram/cm3)

γb = berat volume basah (gram/cm3)

ω = kadar air (%) Gs = berat jenis tanah

Karakteristik kepadatan tanah dapat dinilai dari pengujian standar laboratorium yang disebut dengan Pengujian Proctor. Dalam pengujian pemadatan, percobaan diulang sedikitnya 5 kali dengan kadar air tiap percobaan divariasikan. Selanjutnya, digambar dalam sebuah grafik hubungan kadar air dan berat volume kering, seperti pada Gambar 2.4.

Sumber : Hardiyatmo, 2002

17

A. Tahapan Penelitian

Pada penelitian metode elektrokinetik untuk tanah lempung ekspansif, variabel utama yang akan dibahas adalah pengaruh besaran voltase terhadap pengembangan tanah lempung ekspansif. Variasi besaran voltase yang dipakai adalah 6 V, 9 V dan 12 V. Proses elektrokinetik dilakukan selama 4 hari setiap pembacaan waktu 15 menit, 30 menit, 45 menit, 1 jam, 2 jam, 4 jam, 8 jam, 12 jam, 24 jam, 36 jam, 48 jam, 72 jam dan 96 jam. Setelah proses selama 4 hari selesai, tanah kembali diberi air selama 1 hari untuk diamati apakah metode elektrokinetik dapat menahan pengembangan yang terjadi.

Tahapan penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada bagan alir (lihat Gambar 3.1).

Gambar 3.1 Bagan Alir Tahapan Penelitian Persiapan Alat dan Bahan

Pengambilan Sampel Tanah Mulai

Studi Literatur

Gambar 3.2 Lanjutan Bagan Alir Penelitian A

Analisis Data

1. Data tanah awal (sebelum proses elektrokinetik) 2. Data tanah sesudah proses elektrokinetik

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai Pengujian Utama :

Pengujian Sampel Tanah dengan Metode Elektrokinetik 1. Tegangan listrik yang diberikan : 6 volt, 9 volt dan 12 volt

2. Waktu proses elektrokinetik : 4 hari + 1 hari 3. Jarak antar elektroda : 20 cm

4. Kedalaman elektroda : 10 cm 5. Pengujian besaran voltase pada setiap titik

Pengujian Awal : 1. Uji Kadar Air

2. Uji Berat Jenis

3. Uji Batas-Batas Atterberg (Batas Cair, Batas Susut, Batas Plastis)

4. Uji Distribusi Ukuran Butir Tanah 5. Uji Pemadatan Tanah

B. Bahan 1. Tanah

Tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah yang berasal dari daerah Ngawi, Jawa Timur. Sifat-sifat fisik dan indeks tanah dapat dilihat pada tabel (lihat Tabel 3.1). Distribusi ukuran butir tanah disajikan oleh grafik (lihat Gambar 3.3). Berdasarkan grafik tersebut, tanah yang digunakan mengandung fraksi tanah berbutir halus sebanyak 84% dan fraksi tanah berbutir kasar sebanyak 16%. Karena fraksi tanah berbutir halus lebih dari 50%, maka dikategorikan tanah berbutir halus. Selanjutnya dari hasil pengujian batas cair dan batas plastis (lihat Tabel 3.1), menurut sistem klasifikasi tanah Unified Soil Classification System (ASTM D422), tanah diklasifikasikan sebagai tanah lempung plastisitas sedang sampai tinggi dengan symbol OH (lihat Gambar 3.4)

Tabel 3.1 Sifat fisik dan indeks tanah

Parameter Nilai

Kadar air tanah, 0

Berat jenis tanah, Gs 2,61 – 2,68 Batas-batas konsistensi :

Batas cair, LL (%) 94,39

Batas plastis, PL (%) 34,58

Indeks plastisitas, PI (%) 59,81

Pemadatan proctor standar :

Berat volume kering, γdmax 12,2

Kadar air optimum, OMC (%) 27

Gambar 3.4 Grafik plastisitas menurut ASTM D4318 untuk klasifikasi tanah berbutir halus

C. Alat 1. Box Uji

Alat yang digunakan untuk stabilisasi tanah dengan metode elektrokinetik adalah berbentuk persegi panjang yang terbuat dari akrilik berukuran 40x20x20 cm. Dengan diperkuat oleh plat besi dengan ketebalan 3mm dan besi siku dengan ketebalan 3mm. Pada dasar alat uji akrilik yang diberi kayu dengan ketebalan 2 cm untuk memperkuat alat ketika dilakukan pemadatan. Pada samping kanan dan kiri box uji diberi lubang 5 mm untuk selang setinggi 15 cm sebanyak 2 lubang disetiap sisi dan diberi kertas filter agar tanah dan pasir yang tercampur dengan air tidak ikut keluar (lihat Gambar 3.5).

Gambar 3.5 Box Uji

2. Elektroda

Elektroda yang terdiri dari anoda (muatan postif (+)), dan katoda (muatan negatif (-)) dengan panjang 25 cm. Untuk anoda bahan terbuat dari besi

stainless yang berdiameter 12 mm, sedangkan katoda bahan terbuat dari tembaga yang berdiameter 10 mm (lihat Gambar 3.6)

Gambar 3.6 Elektroda

Akrilik Ketebalan 5 mm

Besi Siku Ketebalan 3 mm Kayu

Ketebalan 2 cm Baut Diameter 5 mm

Plat Besi Ketebalan 3 mm

Anoda (+) Besi Stainless

Diameter 12 mm

Katoda (-) Tembaga Diameter 10 mm

3. Voltage Regulator

Sumber tegangan listrik yang digunakan dalam penelitian adalah listrik searah (Direct Current/DC) yang berasal dari regulator yang dapat mengubah listrik AC ke DC dengan kapasitas 3 – 12 volt, 5 Ampere (lihat Gambar 3.7).

Gambar 3.7 Voltage Regulator

4. Kabel

Kabel digunakan sebagai penghantar listrik dari regulator menuju elektroda yang telah ditanam ke dalam tanah untuk dilakukan proses elektrokinetik. Kabel yang digunakan berukuran 4 (lihat Gambar 3.8).

Gambar 3.8 Kabel dan Penjepit

Sumber Arus (-)

Output DC

Sumber Arus (+)

Output DC Power On/Off

Knob Pengatur besaran

voltase 3 V- 12 V

Penjepit (+) Untuk Anoda

Penjepit (-) Untuk Katoda

5. Multimeter

Multimeter yang digunakan dalam penelitian ini dimaksudkan untuk mengukur tegangan listrik yang terdapat pada elektroda selama proses elektrokinetik berlangsung (lihat Gambar 3.9).

Gambar 3.9 Multimeter

6. Magnetic Dial Gauge

Pada penelitian ini pengamatan tentang pengembangan tanah (swelling)

menggunakan magnetic dial gauge untuk mengetahui besar pengembangan maupun penyusutan yang terjadi pada tanah (lihat Gambar 3.10).

Gambar 3.10 Magnetic Dial Gauge Dial Gauge

Maksimal 3 cm

Stand Dial Gauge

7. Selang

Pada lubang air yang terdapat di box uji, diberi selang untuk mengalirkan air ke dalam gelas ukur. Selang yang digunakan berukuran 5 mm (lihat Gambar 3.11).

Gambar 3.11 Selang

8. Kertas Filter

Kertas filter digunakan untuk menahan benda padat yang tercampur dengan air yang keluar saat pengujian, seperti butiran pasir dan tanah (lihat Gambar 3.12)

9. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk menampung air yang keluar dari box uji (lihat Gambar 3.13).

Gambar 3.13 Gelas Ukur

10.Besi Silinder Kecil

Besi silinder dengan ukuran 6 mm ini digunakan untuk melihat berapa besaran voltase yang terjadi pada setiap titik dengan menancapkannya pada setiap titik (lihat Gambar 3.14).

Gambar 3.14 Besi Silinder Kecil

D. Pelaksanaan Penelitian 1. Tahap Persiapan Pendahuluan

Pada tahap ini dilakukan persiapan bahan dan alat. Bahan yang disiapkan yaitu tanah lempung. Tanah yang digunakan lolos saringan No. 4. Alat uji disusun beserta perlengkapannya (lihat Gambar 3.15)

Besi Silinder Kecil Diameter 6 mm Gelas Ukur Kapasitas 100 ml Gelas Ukur

Gambar 3.15 Skema penyusunan alat

2. Tahap Pengujian Awal

Pengujian awal ini dilakukan agar mengetahui sifat-sifat fisik dan indeks tanah yang digunakan. Pengujian ini meliputi pengujian kadar air, berat jenis, batas cair, batas plastis, distribusi ukuran butir tanah dan pemadatan tanah. Hasil-hasil pengujian awal ini terdapat pada Lampiran A.

3. Tahap Pengujian Utama

Pengujian utama ini adalah pengujian tanah menggunakan elektrokinetik. Adapun tahapan pengujian utama ini adalah :

a. Siapkan tanah dengan kapasitas 12,5 kg dan air sebanyak 1750 ml. Didapat dari perhitungan :

1) MDD=12,2 kN/m³ (pada grafik pemadatan, lihat Lampiran A)

2) Berat volume kering = 95% (syarat kepadatan tanah dilapangan) x 12,2 = 11,59 kemudian ditarik garis, didapat kadar air kering optimum 14% (pada grafik pemadatan, lihat Lampiran A)

3) V tanah = (0,4-0,04) x 0,15 x 0,2 = 0,0108 m³ (tanah yang dinginkan setinggi 15 cm)

4) Berat tanah untuk benda uji (Wd) = 95% MDD x V = 95% x 12,2 x 0,0108 = 12,5 kg

5) Berat Air (Ww) = W x Wd = 14% x 12,5 = 1,75 kg ≈ 1750 ml

Katoda (-) Bahan Tembaga

Voltage Regulator

3- 12 V DC Kabel Output (+)

Untuk Anoda

Selang Diameter 5 mm

Penjepit (-) Untuk Katoda

Kabel Output (-) Untuk Katoda Penjepit (+) Untuk Anoda Anoda (+) Bahan Besi Stainless Gelas Ukur

Dial Gauge

Maksimal 3 cm

Box Uji

Ukuran 40 x 20 x 20 cm

b. Campur tanah dengan air secara merata. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan tanah dengan kadar air kering optimum (lihat Gambar 3.16).

Gambar 3.16 Pencampuran tanah dengan air

c. Tanah yang sudah dicampur dipadatkan ke dalam box uji hingga mencapai 36 x 20 x 15 cm. Dengan pasir setebal 2 cm pada setiap sisi sebagai jalan merembesnya air keluar menuju selang. Pada hal ini penggunaan pasir berfungsi untuk menyerap air pada tanah yang terjadi akibat proses elektrokinetik yang mengikat ion pada tanah sehingga air yang terkumpul pada elektroda dapat disalurkan keluar melalui rembesan oleh pasir menuju selang. (lihat Gambar 3.17).

Gambar 3.17 Tanah setelah dimasukan dalam box uji

Bak Tanah Tempat untuk

mencampur tanah dengan air Untuk mendapat kadar air kering

optimum

Tanah Tanah dengan kadar air kering

optimum

Box Uji

Pasir Sebagai jalan merembesnya air keluar menuju selang

setebal 2 cm

Tanah Yang Sudah Dipadatkan Tanah dengan kadar air kering

optimum

36 cm

2 cm 2 cm

Pasir Sebagai jalan merembesnya air keluar menuju selang

d. Pemasangan elektroda dengan kedalaman 10 cm dengan jarak 20 cm. (lihat Gambar 3.18)

Gambar 3.18 Pemasangan Elektroda

e. Pemasangan plat mika dan 5 buah dial gauge di atas permukaan tanah dengan jarak 5 cm setiap dial gauge. (lihat Gambar 3.19)

f. Pemasangan kabel dengan penjepit pada elektroda. (lihat Gambar 3.19)

Gambar 3.19 Pemasangan Plat Mika, Magnetic Dial Gauge dan kabel beserta penjepit

g. Pengaliran arus DC ke elektroda dengan tegangan sebesar 12 volt.

5cm 5cm 5cm 5cm 5cm 5cm 20 cm

Anoda (+) Bahan Besi

Stainless Katoda (-)

Bahan Tembaga

Plat mika Tebal 1 mm Penjepit (-) Untuk Katoda

Dial Gauge

Maksimal 3 cm

Penjepit (+) Untuk Anoda

h. Setelah semua pemasangan selesai dan alat dinyalakan, tanah diberikan air hingga tergenang (air yang diberikan 6400 ml) selama 4 hari dan dilakukan pembacaan arloji.

i. Waktu pembacaan arloji, yaitu 15 menit, 30 menit, 45 menit, 1 jam, 2 jam, 4 jam, 8 jam, 12 jam, 24 jam, 36 jam, 48 jam, 72 jam dan 96 jam.

j. Setelah proses elektrokinetik selama 4 hari selesai, tanah diberikan air lagi hingga tergenang (air yang diberikan 1850 ml) selama 1 hari untuk melihat apakah tanah yang telah dielektrokinetik selama 4 hari mampu menahan pengembangan tanah.

k. Setelah proses elektrokinetik selama 5 hari, tanah diambil sampel dengan variasi kedalaman 0 cm, 7,5 cm dan 15 cm setiap titik, untuk diukur kadar airnya.

l. Bersihkan alat untuk dilakukan pengujian baru dengan langkah-langkah yang sama dengan variasi besaran voltase berbeda, yaitu 9 volt dan 12 volt.

m. Lakukan pengujian untuk menghitung besaran voltase yang terjadi pada setiap titik menggunakan besi silinder kecil. (lihat Gambar 3.20).

Gambar 3.20 Pengujian besaran voltase setiap titik

n. Untuk penerapan dilapangan, kita bisa menancapkan elektroda dengan jarak anoda (+) dan katoda (-) yang diinginkan, pada beda potensial tertentu dengan vertical drain atau sand drain untuk mengeluarkan air tanah yang tertarik dan terkumpul pada elektroda selama proses

Besi Silinder Kecil Diameter 6 mm

5cm 5cm 5cm

5cm 5cm 5cm

elektrokinetik. Pada penelitian yang dilakukan jarak elektroda yang digunakan adalah 20 cm dengan besaran voltase maksimum 12 V. Jika penerapan untuk melakukan stabilisasi dengan metode elektrokinetik pada tanah lempung dilapangan dengan jarak lebih dari 20 cm perlu dilakukan penelitian berapa tegangan dan arus yang dapat diaplikasikan hingga tegangan dapat terdistribusi dengan baik pada elektroda.

30

1. Pengembangan Tanah (Swelling) Lempung Ekspansif tanpa Metode Elektrokinetik

Hasil pengujian berikut dilakukan sebagai pembanding bagaimana nilai pengembangan tanpa metode elektrokinetik. Pengujian dilakukan selama 4 hari dengan 1 hari tambahan dengan langkah pengujian yang sama. (lihat Gambar 4.1).

Gambar 4.1 Kurva pengembangan (swelling) dan waktu tanpa metode elektrokinetik

Hasil pengujian tanpa elektrokinetik pada kurva didapat pengembangan maksimal 19,267 % pada titik 3 (lihat Tabel 4.1).

Keterangan

Titik

1 2 3 4 5

Pengembangan

(S), % 16,253 18,193 19,267 19,1 16,49

Selengkapnya pada Lampiran B

2. Pengembangan Tanah (Swelling) Lempung Ekspansif dengan Metode Elektrokinetik

Hasil pengujian pengembangan tanah dengan metode elektrokinetik tersaji pada lampiran B. Berdasar hasil pengujian stabilisasi tanah dengan metode elektrokinetik yang dilakukan diperoleh grafik hubungan pengembangan dan waktu pada setiap beda voltase dengan kedalaman elektroda tetap 10 cm. (lihat Gambar 4.2, Gambar 4.3 dan Gambar 4.4)

Gambar 4.2 Kurva pengembangan (swelling) dan waktu dengan kedalaman 10 cm pada besaran voltase 6 volt

kedalaman 10 cm didapat pengembangan maksimal 15,95 % pada titik 3. (lihat Tabel 4.2)

Tabel 4.2 Hasil pengembangan dengan elektrokinetik 6 volt, 10 cm

Keterangan

Titik

1 2 3 4 5

Pengembangan

(S), % 14,11 15,95 15,89 15,393 13,59

Selengkapnya pada lampiran B

Gambar 4.3 Kurva pengembangan (swelling) dan waktu dengan kedalaman 10 cm pada besaran voltase 9 volt

Hasil pengujian elektrokinetik pada kurva dengan besaran voltase 9 volt dan kedalaman 10 cm didapat pengembangan maksimal 14,36 % pada titik 3. (lihat Tabel 4.3)

Keterangan

Titik

1 2 3 4 5

Pengembangan

(S), % 11,903 14,36 14,423 13,913 11,207

Selengkapnya pada lampiran B

Gambar 4.4 Kurva pengembangan (swelling) dan waktu dengan kedalaman 10 cm pada besaran voltase 12 volt

Hasil pengujian elektrokinetik pada kurva dengan besaran voltase 12 volt dan kedalaman 10 cm didapat pengembangan maksimal 14,577 % pada titik 2. (lihat Tabel 4.4)

Keterangan

Titik

1 2 3 4 5

Pengembangan

(S), % 10,647 14,577 12,45 12,453 7,99

Selengkapnya pada lampiran B

3. Pengembangan dengan Metode Elektrokinetik Selama 4 Hari dan 1 Hari Tambahan

Pengembangan dan penurunan maksimum dengan metode elektrokinetik selama 5 hari didapat nilai pengembangan terkecil pada besaran voltase 12 V (lihat Gambar 4.5). Gambar tersebut menunjukan nilai pengembangan pada setiap besaran voltase serta skema letak setiap dial gauge dengan jarak 5 cm dan letak antar elektroda dengan anoda (+) bahan dari besi stainless dan katoda (-) bahan dari tembaga.

(lihat Tabel 4.5)

Tabel 4.5 Pengembangan pada setiap besaran voltase terhadap jarak dari anoda (+)

Jarak Dari Anoda

(cm)

Pengembangan Maksimal (0 V) %

Pengembangan Maksimal (6 V) %

Pengembangan Maksimal (9 V) %

Pengembangan Maksimal (12 V)

%

-5 16,253 14,110 11,903 10,647

5 18,193 15,95 14,36 14,577

10 19,267 15,89 14,423 12,45

15 19,1 15,393 13,913 12,453

25 16,49 13,59 11,207 7,99

4. Kadar Air Setelah Pengujian Elektrokinetik

Pengambilan sampel kadar air dilakukan pada setiap titik dengan letak pengambilan: permukaan (0cm), tengan (7,5cm), dasar (15cm). Kurva kadar air pada setiap beda besaran tersaji pada gambar (lihat Gambar 4.6, Gambar 4.7 dan Gambar 4.8). Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa banyak kadar air yang ada setelah proses elektrokinetik. Karena fenomena elektroosmosis dan elektroforesis yang dapat menarik partikel bermuatan kation (positif) dan anion (negatif) menuju elektroda sehingga kadar air berkurang. Jumlah air yang keluar pada setiap anoda dan katoda terhadap beda besaran voltase (lihat Tabel 4.10). Air yang diberikan untuk proses elektrokinetik selama 4 hari sebanyak 6400 ml dan tambahan 1 hari sebanyak 1850 ml.

Gambar 4.6 Kurva kadar air pada bagian permukaan (0 cm)

Kadar air minimum pada kurva bagian permukaan (0 cm) terdapat pada titik 3 dengan besaran voltase 12 V sebesar 53 % (lihat Tabel 4.6)

Tabel 4.6 Kadar air pada permukaan (0 cm) pada setiap beda besaran voltase (V)

Letak Pengambilan Sampel : Permukaan (0 cm) Pengujian Kadar Air

Besar Voltase (V)

Kadar Air Awal

Titik

1 2 3 4 5

0 14% 73,9% 69,3% 72% 69,7% 71,4%

6 14% 60,7% 56,8% 58,3% 59,2% 55,3%

9 14% 54,8% 54,9% 57,9% 57,3% 57,5%

Gambar 4.7 Kurva kadar air pada bagian tengah (7,5 cm)

Kadar air minimum pada kurva bagian tengah (7,5 cm) terdapat pada titik 1 dengan besaran voltase 12 V sebesar 53,4 % (lihat Tabel 4.7)

Tabel 4.7 Kadar air pada tengah (7,5 cm) pada setiap beda besaran voltase (V)

Letak Pengambilan Sampel : Tengah (7,5 cm) Pengujian Kadar Air

Besar Voltase (V)

Kadar Air Awal

Titik

1 2 3 4 5

0 14% 68,7% 67,5% 71,3% 71,8% 70,4%

6 14% 58,9% 60,2% 59,1% 62,8% 58,1%

9 14% 56,3% 58,5% 59,3% 58,1% 55,6%

Gambar 4.8 Kurva kadar air pada bagian dasar (15 cm)

Kadar air minimum pada kurva bagian dasar (15 cm) terdapat pada titik 2 dengan besaran voltase 12 V sebesar 54,7 % (lihat Tabel 4.8)

Tabel 4.8 Kadar air pada dasar (15 cm) pada setiap beda besaran voltase (V)

Letak Pengambilan Sampel : Dasar (15 cm) Pengujian Kadar Air

Besar Voltase (V)

Kadar Air Awal

Titik

1 2 3 4 5

0 14% 68,1% 70,7% 74% 68,9% 76%

6 14% 132,5% 58,5% 62,7% 61,6% 60,9%

9 14% 60,5% 60,6% 59,9% 58,3% 54,9%

terdapat pada pengujian dengan besaran voltase 12 V (lihat Gambar 4.9).

Gambar 4.9 Kurva jumlah air keluar pada setiap elektroda pada pengujian elektrokinetik selama 5 hari

Dari kurva diatas jumlah air keluar lebih dominan pada anoda (+) yaitu jumlah air keluar maksimal sebanyak 423 ml dan minimal pada katoda dengan besaran 6 V sebanyak 43 ml (lihat Tabel 4.9)

Tabel 4.9 Jumlah air keluar pada anoda dan katoda

Besaran Voltase (V)

Jumlah Air Yang Keluar

Anoda Katoda

0 191 159

6 280 43

9 401 48

12 423 49

Besar voltase awal yang digunakan adalah 12 V, 5 A dengan kedalaman 10 cm. Karena pada besaran ini tanah mengalami pengembangan yang paling sedikit. Perhitungan besaran yang terjadi pada setiap titik dihitung dari katoda (-) (lihat Gambar 4.10).

Gambar 4.10 Perthitungan jarak dari katoda (-)

Pengujian dilakukan selama 2 hari. Dikarenakan pengembangan cenderung stabil atau tetap pada waktu 2 hari elektrokinetik (lihat Gambar 4.11).

Gambar 4.12 Kurva pengujian besaran voltase maksimal pada setiap titik dengan voltase (V) dan jarak (cm)

B. Pembahasan

1. Pengaruh Beda Besaran Voltase dengan Metode Elektrokinetik terhadap Pengembangan (swelling)

Pada pengujian elektrokinetik voltase yang digunakan adalah 6 V, 9 V dan 12 V dengan arus 5 A. Pada setiap pengujian diketahui bahwa nilai pengembangan tertinggi terdapat pada arus 6 V dan pengembangan terendah pada 12 V. Pengujian dengan elektrokinetik yang dilakukan sselama 4 hari dengan 1 hari tambahan diketahui pada voltase 12 V dapat menahan pengembangan bahkan berkurang (lihat Tabel 4.10). Hasil pengembangan diberikan pada Tabel 4.10. Tabel berikut menunjukan nilai selisih dari pengembangan maksimum selama 4 hari dengan 1 hari tambahan dengan pemberian air untuk mengetahui seberapa efektif metode elektrokinetik dalam menahan pengembangan.

Voltase

Titik

1 (mm) 2 (mm) 3 (mm) 4 (mm) 5 (mm)

0 0,21 1,065 0,97 0,975 0,74

6 0,31 0,765 0,765 0,7 0,535

9 0,185 0,16 0,175 0,32 -0,59

12 -0,555 0,88 0 0,3 0,24

Pada hasil tabel diatas pengujian tanpa elektrokinetik ditunjukan dengan besaran 0 V. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui berapa nilai pengembangan yang didapat tanpa metode elektrokinetik serta sebagai pembanding apakah pengujian elektrokinetik benar berpengaruh terhaddap pengembangan tanah.

2. Pengaruh Beda Besaran Voltase dengan Metode Elektrokinetik terhadap Kadar Air

Hasil kadar air dengan metode elektrokinetik untuk setiap besaran voltase didapat kadar air tertinggi pada 6 V pada dasar (15 cm) sebessar 132,5 % dikarenakan pada akhir pengujian alat mengalami kebocoran pada titik 1 (lihat Tabel 4.8 Kadar air pada dasar (15 cm) pada setiap beda besaran voltase (V)). Sedang untuk kadar air rata-rata secara keseluruhan dari pengujian didapat kadar air tertinggi pada 0 V (lihat Gambar 4.13) dengan kadar air tanpa elektrokinetik sebesar 71,5 % pada dasar (lihat Tabel 4.11).

Gambar 4.13 Kurva kadar air rata-rata pada setiap pengambilan sampel

Tabel 4.11 Kadar air rata-rata pada setiap letak pengambilan sampel

Kadar Air Rata-Rata

Letak Sampel Kedalaman (cm)

Besar Voltase (V)

0 V 6 V 9 V 12 V

Permukaan 0 71,3% 58,1% 56,5% 55,5%

Tengah 7,5 69,9% 59,8% 57,6% 54,8%

Dasar 15 71,5% 75,2% 58,8% 56,2%

3. Pengaruh Beda Bahan Elektroda Terhadap Pengujian Elektrokinetik Pada pengujian yang dilakukan bahan sebagai elektroda adalah besi stainless

dan tembaga. Pada pengujian pertama bahan yang digunakan adalah besi tanpa

stainless, penggantian bahan tersebut dilakukan karena besi sebagai elektroda mengalami keropos (lihat Gambar 4.14)

Gambar 4.14 Elektroda anoda (besi) dan katoda (tembaga) mengalami keropos Pergantian elektroda dengan besi stainless tetap mengalami keropos, tetapi tidak sebanyak besi tanpa stainless (lihat Gambar 4.15)

Gambar 4.15 Elektroda anoda (besi stainless) dan katoda (tembaga) mengalami keropos

Pemilihan bahan anoda (+) besi dan katoda (-) tembaga karena sifat besi (Fe) sebagai senyawa yang bermuatan kation (+) lebih banyak dari pada tembaga (Cu+). Sehingga pemilihan besi sebagai anoda (+) lebih efektif untuk menarik anion (-) yang ada dalam tanah lempung dan tembaga sebagai katoda (-) yang memiliki kation yang lebih sedikit (lihat Tabel 4.12 dan Tabel 4.13).

Kation Bermuatan +1 Kation Bermuatan +2 Kation Bermuatan +3 dan +4

Rumus Nama Rumus Nama Rumus Nama

Na+ Natrium Mg2+ Magnesium Fe3+ Besi (III)

K+ Kalium Ca2+ Kalsium Cr3+ Kromium (III)

Ag+ Perak Sr2+ Strontium Al3+ Aluminium

Li+ Litium Ba2+ Barium Co3+ Kobalt (III)

Cu+ Tembaga (I) Fe2+ Besi (II) Ni3+ Nikel (III)

Au+ _{Emas (I) Cu}2+ _{Tembaga (II) Sn}3+ _{Timah (IV)}

Hg+ Raksa (I) Zn2+ Zing (seng) Pb3+ Timbal (IV)

Pb2+ Timbal (II) Au3+ Emas (III)

Sn2+ Timah (II) Pt3+ Platinal (IV)

Ni2+ Nikel

Hg2+ Raksa (II)

Sumber Tatanama Senyawa dan Persamaan Reaksi Sederhana.

https://musnainimusnaini.wordpress.com/kimia-x-2/tatanama-senyawa-dan-persamaan-reaksi-sederhana-2

Lambang Ion Muatan Nama

F- _{-1 Fluorida}

Cl- -1 Klorida

O2- -2 Oksida

Br- _{-1 Bromida}

S2- -2 Sulfida

N3- -3 Nitrida

I- -1 Iodida

Sumber Tatanama Senyawa dan Persamaan Reaksi Sederhana.

https://musnainimusnaini.wordpress.com/kimia-x-2/tatanama-senyawa-dan-persamaan-reaksi-sederhana-2

Pada pengujian dapat dilihat bahwa pada anoda (+) air yang keluar lebih banyak daripada air yang keluar pada katoda (-) (lihat Tabel 4.9 Jumlah air keluar pada anoda dan katoda). Hal ini terjadi oleh fenomena elektrokinetik, elektroosmosis dan elektroforesis yaitu proses perpindahan dan pergerakan larutan elektrolit terhadap dinding kapiler yang bermuatan dan dipengaruhi oleh medan listrik (lihat Gambar 2.1 Fenomena Elektrokinetik (Mosavat, dkk., 2012)).

4. Beda Besaran Voltase Pada Setiap Titik

Pada pengujian ini voltase mengalami penurunan selama pengujian. Hal ini dikarenakan proses elektrokinetik yang mengurangi perantara elektron antar elektroda dengan mengikat anion dan kation yang terdapat dalam tanah sehingga tegangan listrik semakin berkurang. Karena seiring banyaknya ion dalam tenah lempung terikat dan keluar maka semakin sedikit perantara elektron pada elektroda.

47

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh bahwa penggunaan metode elektrokinetik secara kontinyu selama 4 hari dan 1 hari tambahan dapat menahan pengembangan (swelling) yang terjadi pada tanah lempung ekspansif. Kesimpulan yang didapatkan adalah sebagai berikut :

1. Tanah yang di elektrokinetik mengalami perubahan dalam pengembangan dan penyusutan dengan nilai yang lebih kecil daripada yang tidak dilakukan elektrokinetik. Dapat dilihat pada pengembangan maksimal dengan elektrokinetik untuk setiap besaran voltase dan pengujian tanpa elektrokinetik tanah mengalami pengembangan paling besar pada pengujian tanpa elektrokinetik sebesar 19,267 % dan paling kecil pada besaran voltase 12 V sebesar 7,99 %. Untuk penyusutan dapat dilihat pada pengujian dengan metode elektrokinetik selama 4 hari dan 1 hari tambahan dengan memberikan air kembali. Hasil menunjukan bahwa terjadi penyusutan pada beberapa titik dengan besaran voltase 9 V (pada titik 5 sebesar -0,59 mm) dan 12 V (pada titik 1 sebesar -0,555 mm) serta ada yang tidak mengalami perubahan setelah penambahan air yaitu pada voltase 12 V ( pada titik 3 sebesar 0 mm) lihat Tabel 4.10 Selisih pengembangan setelah pengujian 4 hari dengan 1 hari tambahan.

2. Pada penelitian ini, diperoleh besaran voltase yang efektif untuk stabilisasi tanah lempung ekspansif adalah 12 volt. Pada besaran voltase tersebut daya hantar tegangan listrik mampu mengikat ion yang terdapat pada tanah lempung menuju elektroda lebih banyak. Semakin banyak ion pada tanah lempung yang tertarik semakin sedikit kadar air pada tanah lempung. Hal ini dapat dilihat dari nilai pengembangan dan nilai kadar air paling kecil pada pengujian elektrokinetik untuk setiap besaran voltase (6 volt dan 9 volt

maupun tanpa elektrokinetik) dicapai pada pengujian dengan besaran voltase 12 volt.

3. Semakin semakin besar voltase maka semakin kecil nilai pengembangan dan kadar air tanah. Pada metode elektrokinetik itu sendiri kadar air tanah sangat berpengaruh terhadap distribusi tegangan listrik karena semakin sedikit perantara (kadar air tanah) maka akan semakin kecil tegangan yang dapat terdistribusi (tegangan yang ada pada elektroda). Oleh karena itu penerapan arus searah pada metode elektrokinetik adalah sebagai pengikat ion atau air yang terdapat pada tanah lempung, jika semakin besar tegangan aliran elektron juga semakin besar sehingga dapat menarik ion lebih besar juga. Pada pengujian ini semakin besar aliran elektron (tegangan), daya tarik pada air tanah akan semakin besar, hingga air yang keluar juga semakin besar. Pada saat kadar air tanah semakin kecil maka distribusi tegangan juga akan semakin kecil, semakin kecil distribusi tegangan yang terjadi, sehingga untuk mengikat ion pada tanah lempung dibutuhkan tegangan yang lebih besar lagi. Jadi semakin besar tegangan (voltase) akan semakin baik aliran elektron mengikat ion. Semakin besar daya ikat elektron pada air tanah dan dapat dikeluarkan maka pengembangan akan semakin kecil. Hal ini dibuktikan dari nilai pengembangan dan kadar air pada voltase 6 V mengalami pengembangan dan kadar air yang besar dibandingkan dengan besaran voltase 9 V dan 12 V. 4. Pada penelitian yang dilakukan bahan untuk anoda (+) dari besi stainless lebih

baik dalam menahan korosif daripada besi berlapis krom.

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk penelitian selanjutnya, antara lain :

1. Perlu diteliti lagi apakah lebih efektif jika memberikan tegangan yang lebih besar dari 12 volt dan efek pada sifat fisis tanah jika memberikan tegangan yang lebih tinggi dari 12 volt (V) dengan arus 5 ampere (A).

2. Pada pengujian perlu dilakukan pengujian dengan metode elektrokinetik yang tidak kontinyu. Seperti pengujian setelah di elektrokinetik selama 4 hari dan

penambahan air 1 hari selanjutnya tanpa elektrokinetik. Hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah setelah proses elektrokinetik dan dilakukan penambahan air tanpa elektrokinetik, tanah dapat menahan pengembangan. Dari pengujian ini dapat ditentukan, apakah metode elektrokinetik harus dilakukan secara kontinyu atau tidak untuk dapat menahan pengembangan yang terjadi.

3. Perlu dilakukan penambahan waktu proses elektrokinetik untuk mendapatkan nilai pengembangan tanah yang lebih optimal.

4. Penelitian selanjutnya dapat dilakukan untuk variasi jarak dan jumlah elektroda.

5. Perlu dilakukan variasi bahan elektroda agar dapat diketahui bahan yang baik untuk digunakan sebagai elektroda.

50

Pontianak.

ASTM D698-12, 2010, Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12.400 ft-lbf/ft3 (600 kNm/m3)).

ASTM D854-10, 2010, Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer.

ASTM D1557-12, Standard Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56.000 ft-lbf/ft3 (2700 kNm/m3)).

ASTM D2216-10, 20120, Standard Test Methods for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass.

ASTM D4318-10, 2010, Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils.

ASTM D6913-04, 2010, Standard Test Methods for Particle-Size Distribution (Gradation) of Soils Using Sieve Analysis.

Atmaja, Y. R., Surjandari, N. S. dan As’ad, S., 2013, Pengaruh Penggunaan Elektroosmosis Terhadap Parameter Kuat Geser Tanah Lempung, e-Jurnal Matriks Teknik Sipil, Vol. 1, No. 4, Desember 2013, pp 20.

Diana, W., 2015, Experimental Study On Exspansive Soil: The Effect of Pile Instalation on Slab Heave. The 10th International Forum on Strategic Technology, 3-5 June 2015 Universitas Gajah Mada.

Hardiyatmo, H.C., 2002, Mekanika Tanah 1, Gadjah Mada University Press.

Mosavat, N. Oh, E. dan Chai, G., 2012, A Review of Electrokinetic Treatment Technique for Improving the Engineering Characteristics of Low Permeable Problematic Soils, International Journal of Geomate, Vol. 2, No. 2 (SL No. 4), June 2012, pp 266-272.

Muntohar, A.S., 2014, Perbaikan Tanah, LP3M UMY.

Tjandra, D. dan Wulandari, P.S., 2007, Improving Marine Clay with Electrokinetics Method, Civil Engineering Dimension, Vol. 9, No. 2, September 2007, pp 98-102.

52

no satuan 1 2 3 4 5

1 g 29.3 29.3 29.3 29.3 29.3

2 g 79.91 79.91 79.91 79.91 79.91

3 °C 29 29.1 29.1 29 29.1

4 0.99595 0.99592 0.99592 0.99595 0.99592

5 mL 50.82 50.82 50.82 50.82 50.82

uraian berat piknometer kosong (wp) berat piknometer + air ( W pw,c) temperatur dalam piknometer ( T ) berat volume air (γ w,c )

volume piknometer, vp

Kalibrasi Piknometer

no satuan 1 2 3 4 5

1 g 31.09 31.09 31.09 31.09 31.09

2 g 81.97 81.97 81.97 81.97 81.97

3 °C 29.1 29.1 29.2 29.2 29

4 0.99592 0.99592 0.99589 0.99589 0.99595

5 mL 51.09 51.09 51.09 51.09 51.09

berat piknometer kosong (wp) uraian

Kalibrasi Piknometer

temperatur dalam piknometer ( T ) berat volume air (γ w,c )

volume piknometer, vp berat piknometer + air ( W pw,c)

no satuan 1 2 3 4

1 g 29.19 31.16 28.78 31.09

2 g 39.19 41.46 38.94 41.18

3 g 86.07 88.43 85.73 88.23

4 g 79.808 82.0505 79.4199 81.9994

5 °C 28.5 28.4 27 27.1

6 2.68 2.63 2.64 2.61

7 2.68 2.63 2.64 2.61

8 2.64

uraian

rata-rata berat jenis

berat jenis pada T = 20° C, Gs

berat piknometer + tanah kering + air (wpws, t) berat piknometer + tanah kering (w ps) berat piknometer kosong (wp)

berat piknometer + air ( W pw,t) temperatur ( T)

berat jenis , Gs,t

Uji Distribusi Ukuran Butir Tanah

1 g 65

2 g 58.09

3 g 48.82

4 % 9.27

NO

berat total contoh tanah basah, B0

berat total contoh tanah kering, w berat tanah berdiameter <0.075 mm, B2

URAIAN Satuan hasil

berat tanah berdiameter >0.075 mm, B1 = w - B2

2 30 -2 28 31 9.745804386 0.01248 0.027549165 35.05 60.46 52.91

5 24 -2 28 25 10.61340439 0.01248 0.01818264 29.05 50.11 43.85

30 17 -2 28 18 11.62560439 0.01248 0.007768939 22.05 38.04 33.29

60 13 -2 28 14 12.20400439 0.01248 0.005628467 18.05 31.14 27.25

250 8 -2 28 9 12.92700439 0.01248 0.002837877 13.80 23.81 20.83

1440 2 -2 28 3 13.79460439 0.01248 0.001221485 7.05 12.16 10.64

R P Pa

D

t menit R1 R2 t R(aksen) L K

nomor saringan ukuran butir berat tertahan persen berat persen lolos ASTM (mm) pada saringan (g) tertahan pada saringan (%) saringan (%)

#4 4.47 0 0 100

10 2 0 0 100

20 0.85 2.09 3.60 96.40

40 0.425 2.94 5.06 91.34

60 0.25 1.06 1.82 89.52

140 0.105 2.03 3.49 86.02

200 0.075 1.15 1.98 84.04

pan <0,075 0 0.00 84.04

9.27 Jumlah

nomor saringan ukuran butir berat tertahan persen berat persen lolos ASTM (mm) pada saringan (g) tertahan pada saringan (%) saringan (%)

#4 4.47 0 0 100

10 2 0 0 100

20 0.85 2.09 3.60 96.40

40 0.425 2.94 5.06 91.34

60 0.25 1.06 1.82 89.52

140 0.105 2.03 3.49 86.02

200 0.075 1.15 1.98 84.04

pan <0,075 0 0.00 84.04

9.27 Jumlah

55 Uj i Pe m ad atan T an ah

1 Berat Silinder Kosong, W1 g 2 Berat Silinder + tanah padat, W2 g 3 Berat Tanah Padat (Wm) g 4 Diamneter silinder (D) cm

5 Tinggi silinder (H) cm

6 Volume silinder, V cm3

7 Berat volume basah kN/m3

8 Pemeriksaan kadar air

a Nomor cawan A T B A T B A T B A T B A T B A T B

b berat cawan (wc) g 10.12 9.26 9.11 9.5 9.45 9.4 9.55 10.06 9.53 9.22 9.34 9.35 10 9.97 9.23 9.51 9.86 9.54

c Berat cawan + tanah basah (Wb) g 30.12 29.26 29.11 29.5 29.45 29.4 29.55 30.06 29.53 29.22 29.34 29.35 30 29.97 29.23 29.51 29.86 29.54 d Berat cawan + tanah kering (Wd) g 27.54 25.92 26.63 26.59 25.99 26.83 25.36 26.05 26.55 24.24 24.80 23.93 24.92 24.80 24.03 23.25 23.74 23.85

e Berat air, Ww = Wb-wd g 2.58 3.34 2.48 2.91 3.46 2.57 4.19 4.01 2.98 4.98 4.54 5.42 5.08 5.17 5.20 6.26 6.12 5.69

f Berat tanah kering Ws= wd- wc g 17.42 16.66 17.52 17.09 16.54 17.43 15.81 15.99 17.02 15.02 15.46 14.58 14.92 14.83 14.80 13.74 13.88 14.31 g kadar air, w = (ww/ws) *100 % 14.81 20.05 14.16 17.03 20.92 14.74 26.50 25.08 17.51 33.16 29.37 37.17 34.05 34.86 35.14 45.56 44.09 39.76

h kadar air rata-rata %

i Berat Volume kering kN/m3

j Berat jenis, Gs

k Garis jenuh kN/m 18.12

3285 1342 10.14 12 969.05 13.59 17.72 3 1935 3392 1457 10.07 3458 1500 10.7 11.6 1043.07 14.11 2 1958 17.56 13.81 2.645 16.13 4 1867 3240 1373 10.1 11.8 945.40 14.25 12 955.72 14.96 23.03 2.645 12.16 12.00 2.645 16.34 11.68 2.645 2995 1532 33.23 10.69 10.05 11.8 936.06 16.06 1943 Pemadatan ke-1695 5 1463 6 PEMADATAN TANAH LABORATORIUM

Satuan Uraian No. 1 2.645 12.12 2.645 13.53 34.68 11.92 3262 1567 10.14 43.14 11.21 11.86 957.75 16.05

Hasil pengujian elektrokinetik pada kurva dengan besaran voltase 12 volt dan kedalaman 10 cm didapat pengembangan maksimal 14,577 % pada titik 2. e. Pengembangan maksimal selama proses elektrokinetik 4 hari dan 1 hari

tambahan

Pengembangan dan penurunan maksimum dengan metode elektrokinetik selama 5 hari didapat nilai pengembangan terkecil pada besaran voltase 12 V (lihat Gambar 4.5). Gambar tersebut menunjukan nilai pengembangan pada setiap besaran voltase serta skema letak setiap dial gauge dengan jarak 5 cm dan letak antar elektroda dengan anoda (+) bahan dari besi stainless dan katoda (-) bahan dari tembaga.

Gambar 11 Kurva pengembangan (swelling) dan jarak setiap 5 cm dari anoda (+) Pada pengujian elektrokinetik voltase yang digunakan adalah 6 V, 9 V dan 12 V dengan arus 5 A. Pada setiap pengujian diketahui bahwa nilai pengembangan tertinggi terdapat pada arus 6 V dan pengembangan terendah pada 12 V. Pengujian dengan elektrokinetik yang dilakukan sselama 4 hari dengan 1 hari tambahan diketahui pada voltase 12 V dapat menahan pengembangan bahkan berkurang (lihat Tabel 4.10). Hasil pengembangan diberikan pada Tabel 4.10. Tabel berikut menunjukan nilai selisih dari pengembangan maksimum selama 4 hari dengan 1 hari tambahan dengan pemberian air untuk mengetahui seberapa efektif metode elektrokinetik dalam menahan pengembangan.

f. Kadar air setelah pengujian tanpa dan dengan elektrokinetik

Pengambilan sampel kadar air dilakukan pada setiap titik dengan letak pengambilan, yaitu permukaan (0 cm), tengan (7,5 cm) dan dasar (15 cm). Hasil kadar air dengan metode elektrokinetik untuk setiap besaran voltase didapat kadar air tertinggi pada 6 V pada dasar (15 cm) sebessar 75,2 % dikarenakan pada akhir pengujian alat mengalami kebocoran pada titik 1. Sedang untuk kadar air rata-rata secara keseluruhan dari pengujian didapat kadar air tertinggi pada 0 V (lihat Gambar 12) dengan kadar air tanpa elektrokinetik sebesar 71,5 %. Air

8 8 Naskah Seminar Tugas Akhir

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Agustus 2016 Naskah Seminar Tugas Akhir

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Agustus 2016

yang diberikan untuk proses elektrokinetik selama 4 hari sebanyak 6400 ml dan tambahan 1 hari sebanyak 1850 ml.

Gambar 12 Kurva kadar air rata-rata pada setiap pengambilan sampel

g. Bahan elektroda

Pada pengujian yang dilakukan bahan sebagai elektroda adalah besi stainless dan tembaga. Pada pengujian pertama bahan yang digunakan adalah besi tanpa stainless, penggantian bahan tersebut dilakukan karena besi sebagai elektroda mengalami keropos (lihat Gambar 13).

Gambar 13. Elektroda anoda (besi) dan katoda (tembaga) mengalami keropos

Nam Pergantian elektroda dengan besi stainless tetap mengalami keropos, tetapi tidak sebanyak besi tanpa stainless (lihat Gambar 4.15)

Pemilihan bahan anoda (+) besi dan katoda (-) tembaga karena sifat besi (Fe) sebagai senyawa yang bermuatan kation (+) lebih banyak dari pada tembaga (Cu+). Sehingga pemilihan besi sebagai anoda (+) lebih efektif untuk menarik anion (-) yang ada dalam tanah lempung dan tembaga sebagai katoda (-) yang memiliki kation yang lebih sedikit.

h. Beda besaran voltase pada setiap titik pengujian

Besar voltase awal yang digunakan adalah 12 V, 5 A dengan kedalaman 10 cm. Karena pada besaran ini tanah mengalami pengembangan yang paling sedikit. Perhitungan besaran yang terjadi pada setiap titik dihitung dari katoda (- ) (lihat Gambar 15).

Gambar 15 Perthitungan jarak dari katoda (-)

Pengujian dilakukan selama 2 hari. Dikarenakan pengembangan cenderung stabil atau tetap pada waktu 2 hari elektrokinetik (lihat Gambar 16).

1 10 Naskah Seminar Tugas Akhir

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Agustus 2016 Naskah Seminar Tugas Akhir

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Agustus 2016

Gambar 17 Kurva pengujian besaran voltase maksimal pada setiap titik dengan voltase (V) dan jarak (cm)

Pada pengujian ini voltase mengalami penurunan selama pengujian. Hal ini dikarenakan proses elektrokinetik yang mengurangi perantara elektron antar elektroda dengan mengikat anion dan kation yang terdapat dalam tanah sehingga tegangan listrik semakin berkurang. Karena seiring banyaknya ion dalam tenah lempung terikat dan keluar maka semakin sedikit perantara elektron pada elektroda.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh bahwa penggunaan metode elektrokinetik secara kontinyu selama 4 hari dan 1 hari tambahan dapat menahan pengembangan (swelling) yang terjadi pada tanah lempung ekspansif. Kesimpulan yang didapatkan adalah sebagai berikut : 1. Tanah yang di elektrokinetik

mengalami perubahan dalam pengembangan dan penyusutan dengan nilai yang lebih kecil daripada yang tidak dilakukan elektrokinetik. Dapat dilihat pada pengembangan maksimal dengan elektrokinetik untuk setiap besaran voltase dan pengujian tanpa elektrokinetik tanah mengalami pengembangan paling besar pada pengujian tanpa elektrokinetik sebesar 19,267 % dan paling kecil pada besaran voltase 12 V sebesar 7,99 %. Untuk penyusutan dapat dilihat pada pengujian dengan metode elektrokinetik selama 4 hari dan 1 hari

tambahan dengan memberikan air kembali. Hasil menunjukan bahwa terjadi penyusutan pada beberapa titik dengan besaran voltase 9 V (pada titik 5 sebesar -0,59 mm) dan 12 V (pada titik 1 sebesar -0,555 mm) serta ada yang tidak mengalami perubahan setelah penambahan air yaitu pada voltase 12 V ( pada titik 3 sebesar 0 mm) lihat Tabel 4.10 Selisih pengembangan setelah pengujian 4 hari dengan 1 hari tambahan.

2. Pada penelitian ini, diperoleh besaran voltase yang efektif untuk stabilisasi tanah lempung ekspansif adalah 12 volt. Pada besaran voltase tersebut daya hantar tegangan listrik mampu mengikat ion yang terdapat pada tanah lempung menuju elektroda lebih banyak. Semakin banyak ion pada tanah lempung yang tertarik semakin sedikit kadar air pada tanah lempung. Hal ini dapat dilihat dari nilai pengembangan dan nilai kadar air paling kecil pada pengujian

elektrokinetik untuk setiap besaran voltase (6 volt dan 9 volt maupun tanpa elektrokinetik) dicapai pada pengujian dengan besaran voltase 12 volt.

3. Semakin semakin besar voltase maka semakin kecil nilai pengembangan dan kadar air tanah. Pada metode elektrokinetik itu sendiri kadar air tanah sangat berpengaruh terhadap distribusi tegangan listrik karena semakin sedikit perantara (kadar air tanah) maka akan semakin kecil tegangan yang dapat terdistribusi (tegangan yang ada pada elektroda). Oleh karena itu penerapan arus searah pada metode elektrokinetik adalah sebagai pengikat ion atau air yang terdapat pada tanah lempung, jika semakin besar tegangan aliran elektron juga semakin besar sehingga dapat menarik ion lebih besar juga. Pada pengujian ini semakin besar aliran elektron (tegangan), daya tarik pada air tanah akan semakin besar, hingga air yang keluar juga semakin besar. Pada saat kadar air tanah semakin kecil maka distribusi tegangan juga akan semakin kecil, semakin kecil distribusi tegangan yang terjadi, sehingga untuk mengikat ion pada tanah lempung dibutuhkan tegangan yang lebih besar lagi. Jadi semakin besar tegangan (voltase) akan semakin baik aliran elektron mengikat ion. Semakin besar daya ikat elektron pada air tanah dan dapat dikeluarkan maka pengembangan akan semakin kecil. Hal ini dibuktikan dari nilai pengembangan dan kadar air pada voltase 6 V mengalami pengembangan dan kadar air yang besar dibandingkan dengan besaran voltase 9 V dan 12 V. 4. Pada penelitian yang dilakukan bahan

untuk anoda (+) dari besi stainless lebih baik dalam menahan korosif daripada besi berlapis krom.

SARAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk penelitian selanjutnya, antara lain :

1. Perlu diteliti lagi apakah lebih efektif jika memberikan tegangan yang lebih besar dari 12 volt dan efek pada sifat

fisis tanah jika memberikan tegangan yang lebih tinggi dari 12 volt (V) dengan arus 5 ampere (A).

2. Pada pengujian perlu dilakukan pengujian dengan metode elektrokinetik yang tidak kontinyu. Seperti pengujian setelah di elektrokinetik selama 4 hari dan penambahan air 1 hari selanjutnya tanpa elektrokinetik. Hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah setelah proses elektrokinetik dan dilakukan penambahan air tanpa elektrokinetik, tanah dapat menahan pengembangan. Dari pengujian ini dapat ditentukan, apakah metode elektrokinetik harus dilakukan secara kontinyu atau tidak untuk dapat menahan pengembangan yang terjadi.

3. Perlu dilakukan penambahan waktu proses elektrokinetik untuk mendapatkan nilai pengembangan tanah yang lebih optimal.

4. Penelitian selanjutnya dapat dilakukan untuk variasi jarak dan jumlah elektroda.

5. Perlu dilakukan variasi bahan elektroda agar dapat diketahui bahan yang baik untuk digunakan sebagai elektroda.

6. Perlu dilakukan pengujian dengan alat uji yang lebih besar.

DAFTAR PUSTAKA

Agustina, 2014, Analisis Kombinasi Preloading Mekanis dan Elektrokinetik Terhadap Pemampatan Tanah Lunak Pontianak, Universitas Tanjungpura Pontianak.

ASTM D698-12, 2010, Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12.400 ft-lbf/ft3 (600 kNm/m3)).

ASTM D854-10, 2010, Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer.

Naskah Seminar Tugas Akhir

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Agustus 2016 ASTM D1557-12, Standard Methods for

Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56.000 ft-lbf/ft3 (2700 kNm/m3)).

ASTM D2216-10, 20120, Standard Test Methods for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass.

ASTM D4318-10, 2010, Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils. ASTM D6913-04, 2010, Standard Test

Methods for Particle-Size Distribution (Gradation) of Soils Using Sieve Analysis.

Atmaja, Y. R., Surjandari, N. S. dan As’ad,

S., 2013, Pengaruh Penggunaan Elektroosmosis Terhadap Parameter Kuat Geser Tanah Lempung, e-Jurnal Matriks Teknik Sipil, Vol. 1, No. 4, Desember 2013, pp 20.

Diana, W., 2015, Experimental Study On Exspansive Soil: The Effect of Pile Instalation on Slab Heave. The 10th International Forum on Strategic Technology, 3-5 June 2015 Universitas Gajah Mada.

Hardiyatmo, H.C., 2002, Mekanika Tanah 1, Gadjah Mada University Press. Mosavat, N. Oh, E. dan Chai, G., 2012, A

Review of Electrokinetic Treatment Technique for Improving the Engineering Characteristics of Low Permeable Problematic Soils,

International Journal of Geomate, Vol.

2, No. 2 (SL No. 4), June 2012, pp 266-272.

Muntohar, A.S., 2014, Perbaikan Tanah, LP3M UMY.

Tjandra, D. dan Wulandari, P.S., 2007, Improving Marine Clay with Electrokinetics Method, Civil

Engineering Dimension, Vol. 9, No. 2,

September 2007, pp 98-102. Yu, T.R., 1997, Chemistry of Variable Charge Soils, Oxford University Press.