Sehingga ikatan antar partikel tanah yang disusun oleh mineral lempung akan sangat dipengaruhi oleh besarnya jaringan muatan negatif pada mineral, tipe,
konsentrasi dan distribusi kation-kation yang berfungsi untuk mengimbangi muatannya. Pada penelitian ini akan dilakukan usaha penggantian kation-kation
yang terdapat pada lempung dengan kation-kation dari bahan gypsum yang dicampurkan dengan abu ampas tebu dengan variasi yang berbeda-beda.
2.6 Stabilisasi Tanah
2.6.1 Konsep Umum Stabilisasi Tanah
Bowles 1984 mengemukakan bahwa ketika tanah di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat mudah tertekan atau pun memiliki indeks konsestensi
yang tidak stabil, permeabilitas yang cukup tinggi, atau memiliki sifat-sifat lain yang tidak diinginkan yang membuatnya tidak sesuai untuk digunakan di dalam
suatu proyek konstruksi, maka tanah tersebut perlu dilakukan usaha stabilisasi tanah.
Stabilisasi tanah merupakan suatu upaya untuk memperkuat atau menambahkan kapasitas dukung tanah agar tanah tersebut sesuai dengan
persyaratan dan memiliki mutu yang baik. Tanah lempung merupakan salah satu jenis tanah yang sering dilakukan proses stabilisasi. Hal ini disebabkan sifat lunak
plastis dan kohesif pada tanah lempung disaat basah.Sehingga menyebabkan perubahan volume yang besar karena pengaruh air dan menyebabkan tanah
mengembang dan menyusut dalam jangka waktu yang relatif cepat.Sifat inilah
Universitas Sumatera Utara
yang menjadi alasan perlunya dilakukan proses stabilisasi agar sifat tersebut diperbaiki sehingga dapat meningkatkan daya dukung tanah tersebut.
Bowles 1984 menyatakan bahwa stabilisasi tanah mungkin dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Meningkatkan kepadatan tanah.
2. Menambahkan bahan-bahan inert untuk meningkatkan kohesi danatau
kekuatan geser dari tanah. 3.
Menambahkan bahan-bahan yang mampu mengakibatkan perubahan secara kimiawi ataupun fisik dari tanah.
4. Memperendah permukaan air tanah.
5. Memindahkan danatau mengganti tanah yang bersifat buruk tersebut.
Menurut Ingels dan Metcalf 1972 ada beberapa karakteristik utama tanah yang harus dipertimbangkan sehubungan dengan masalah stabilisasi tanah, yaitu:
1. Stabilisasi volume
Perubahan volume sangat erat hubungannya dengan kadar air. Banyak jenis tanah lempung yang mengalami susut dan kembang karena kepekaan
terhadap perubahan kadarairnya, dimana perubahan kadar air sejalan dengan perubahan musim di wilayah tersebut misalnya retak-retak pada
musim kemarau dan mengembang pada musim hujan. Masalah ini biasanya diatasi denganwaterproofing dengan berbagai bahan seperti
bitumen, dan lain-lain.
Universitas Sumatera Utara
Bertambahnya kemampuan menyusut dan mengembang bergantung dari faktor lingkungan dan mineralogi seperti:
• Distribusi partikel
• Kadar air mula-mula
• Tekanan
2. Kekuatan Pada umumnya parameter yang digunakan untuk mengetahui kekuatan
tanah adalah dengan percobaan kuat geser dan daya dukung tanah.Hampir semua jenis stabilisasi berhasil mencapai tujuan ini, namun pada tanah
organik hal ini sulit dicapai, jadi lapisan tanah organik top soil sebaiknya dibuang seluruhnya.Pelaksanaan pemadatan yang baik terbukti bermanfaat
meningkatkan kekuatan tanah untuk bermacam-macam stabilisasi yang diterapkan, dengan demikian hampir semua jenis stabilisasi bertujuan
meningkatkan stabilisasi volume sekaligus meningkatkan kekuatan tanah.
3. Permeabilitas Biasanya untuk rentang harga normal dari kadar air, batas plastis dan batas
cair, besaran permeabilitas akan lebih kecil dari 1 x 10
-10
cmsec, misalnya pada Montmorllionite. Pada umumnya untuk lempung asli berkisar antara
1 x 10
-6
sampai 1x 10
-8
cmsec. Bergantung dari jumlah mineral lempung yang paling dominan, maka harga permeabilitas mineral Montmorillonnite
Attapulgite, Attapulgite Illite, dan Illite Kaolinite.
Universitas Sumatera Utara
Untuk lempung permeabilitas yang terjadi disebabkan pori-pori mikro micropore.Permeabilitas pada umumnya diakibatkan oleh timbulnya
tekanan air dan terjadinya aliran perembesan seepage flow, sedangkan pada tanah lempung yang permeabilitasnya tinggi disebabkan pelaksanaan
pemadatan yang kurang baik.
4. Durabilitas Durabilitas adalah daya tahan bahan konstruksi terhadap cuaca, erosi dan
kondisi lalu lintas di atasnya.Pada tanah yang distabilisasi, durabilitas yang buruk biasanya disebabkan oleh pemilihan jenis stabilisasi yang
keliru, bahan yang tidak sesuai atau karena masalah cuaca.Pengetesan untuk mengetahui ketahanan material terhadap cuaca sampai sekarang
masih sulit dihubungkan dengan keadaan sebenarnya di lapangan, maka dipilih jenis atau bahan stabilisasi yang sesuai dengan kondisi lapangan.
5. Kompressibilitas Kompresibilitas bergantung dari kandungan mineral lempung, umumnya
kompresibilitas membesar dengan urutan mineral Kaolinite Illite, dan Illite Montmorillonite.
Umumnya proses stabilisasi tanah dapat dilakukan dengan 2 dua cara yaitu secara mekanis dan dengan bahan pencampur. Akan tetapi hal tersebut dapat
lebih diperinci lagi dalam 3 tiga cara yaitu: 1.
Mekanis
Universitas Sumatera Utara
Stabilisasi mekanis dilakukan dengan cara pemadatancompaction yang dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis peralatan mekanis seperti :
mesin gilas roller, benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur,pembekuan, pemanasan dan sebagainya.
2. Fisis
Stabilisasi secara fisis dilakukan melalui perbaikan gradasi tanah dengan menambah butiran tanah pada fraksi tertentu yang dianggap kurang, guna
mencapai gradasi yang rapat.Hal ini bertujuan agar tanah dasar tersebut dapat memenuhi spesifikasi yang telah disyaratkan.
3. Kimiawi Modification by Admixture
Stabilisasi secara kimiawi dilakukan dengan cara menambahkanbahan kimia tertentu sehingga terjadi reaksi kimia. Bahan kimia tersebut dapat
berupa Portland cement PC, kapur, gypsum, abu terbang fly ash, semen aspal, sodium dan kalsium klorida, ataupun limbah pabrik kertas dan
bahan-bahan limbah lainnya yang memungkinkan untuk digunakan seperti abu sekam padi, abu ampas tebu, abu cangkang sawit dan lain-lain.
Kelebihan stabilisasi dengan menggunakan bahan tambahan admixtures adalah sebagai berikut :
a. Meningkatkan kekuatan tanah
b. Mengurangi deformasi
c. Menjaga stabilitas volume
Universitas Sumatera Utara
d. Mengurangi permeabilitas
e. Meningkatkan durabilitas
Stabilisasi kimiawi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan mencampur tanah dengan bahan kimia kemudian diaduk dan dipadatkan
ataupun cara berikutnya adalah dengan memasukkan bahan kimia ke dalam tanah grouting sehingga bahan kimia bereaksi dengan tanah.
Dalam analisa stabilisasi tanah lempung ini, penulis akan melakukan usaha perbaikan tanah lempung dengan menggunakan campuran atau bahan
tambahan admixtures berupa gypsum yang kadar variasinya telah ditetapkan sebesar 2 kemudian dikombinasikan dengan abu ampas tebu
dengan variasi kadar campuran yang berbeda-beda.
2.6.2 Stabilisasi Tanah dengan Gypsum
Stabilisasi adalah usaha meningkatkan kekuatan geser tanah sehingga memenuhi syarat yang diinginkan dan stabilisasi tersebut tergantung dari kondisi
cuaca Kedzy, 1979.Pada umumnya kondisi tanah yang ada tidak selalu memenuhi kriteria atau spesifikasiperencanaan, baik sebagian maupun
seluruhnya, sehingga perlu diadakan modifikasi dengan merubah perencanaan yang ada.
Ingels dan Metcalf 1972 menyebutkan tiga alternatif penting yang harus dipertimbangkan dalam perencanaan, yaitu:
1. Menggunakan material yang tersedia di lapangan dan merencanakan
bangunan sesuai dengan kualitas tanah yang ada.
Universitas Sumatera Utara
2. Mengangkat material yang ada dan menggantikannya dengan material
yang lebih baik atau perbaikan tanah yang memenuhi perencanaan. 3.
Melakukan modifikasi pada material yang tersedia sehingga menghasilkan material dengan kualitas yang memenuhi standar perencanan yang telah
ditetapkan.
2.6.2.1 Gypsum
Gypsum adalah salah satu contoh mineral dengan kadar kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gypsum sebagai perekat mineral mempunyai sifat
yang lebih baik dibandingkan dengan perekat organik karena tidak menimbulkan pencemaran udara, murah dan tahan api, tahan deteriorasi oleh faktor biologis dan
tahan terhadap zat kimia Purwadi, 1993. Gypsum yang paling umum ditemukan adalah jenis hidrat kalsium sulfat yang
memiliki rumus kimia : CaSO
4
. 2H
2
O Gypsum termasuk mineral dengan sistem kristal monoklin 2m, namun kristal
gipsnya masuk ke dalam sistem kristal orthorombik. Gypsum umumnya berwarna putih, kelabu, cokelat, kuning, dan transparan.
Penggunaan gypsum secara garis besar dapat digolongkan sebagai berikut Sanusi, 1986 :
1.
Gypsum yang belum mengalami kalsinasi, digunakan dalam pembuatan semen Portland dan sebagai pupuk. Jenis ini meliputi 28 dari seluruh
volume perdagangan.
Universitas Sumatera Utara
2.
Gypsum yang mengalami proses kalsinasi, sebagian besar digunakan sebagai bahan bangunan, bahan dasar untuk pembuatan kapur, untuk
cetakan alat keramik, gigi dan sebagainya. Jenis ini meliputi 72 dari seluruh volume perdagangan.
Gypsum mempunyai sifat yang cepat mengeras yaitu sekitar 10 menit.Waktu pengerasan gypsum bervariasi tergantung pada kandungan bahan
dan airnya. Dalam proses pengerasan gypsum setelah dicampur dengan air maka terjadi hidratasi yang menyebabkan kenaikan suhu. Kenaikan suhu tersebut tidak
boleh melebihi suhu 40 C Simatupang, 1985 . Suhu yang lebih tinggi lagi akan
mengakibatkan pengeringan gypsum dalam bentuk CaSO
4
.2H
2
O sehingga mengurangi bobot air hidratasi.
Dalam proses pencampuran antara tanah, gypsum dan air untuk menghindari terjadinya proses absorbsi air maka dilakukan penambahan air
sebesar 2 dari berat bahan pencampur gypsum. Beberapa kegunaan gypsum diantaranya sebagai berikut :
1. Dry wall, bahan perekat dan campuran pembuatan lapangan tenis.
2. Sebagai pengganti kayu pada zaman kerajaan-kerajaan ketika kayu
menjadi langka di zaman perunggu, gypsum ini digunakan sebagai bahan bangunan.
3. Sebagai pengental tofu, karena memiliki kadar kalsium yang tinggi
khususnya di benua Asia diproses secara tradisional. 4.
Untuk bahan baku kapur tulis, sebagai indikator pada tanah dan air. 5.
Sebagai salah satu bahan pembuat portland semen.
Universitas Sumatera Utara
2.6.2.2 Komposisi Kimia Gypsum
Gypsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut. Gypsum merupakan mineral terbanyak dalam batuan sedimen, lunak bila murni
dan merupakan bahan baku yang dapat diolah menjadi kapur tulis. Dalam dunia perdagangan biasanya gypsum mengandung 90 CaSO
4
.2H
2
O Habson, 1987. Gypsumakan terasa hangat bila disentuh dibandingkan dengan batubata.
Komposisi kimia yang terdapat dalam gypsum, yaitu: 1.
Calcium Ca : 23,28 2.
Hidrogen H : 2,34 3.
Calcium Oksida CaO : 32,57 4.
Air H
2
O : 20,93 5.
Sulfur S : 18,62 Gypsum juga memiliki sifat-sifat kimia dan fisis yang mempengaruhinya
di dalam penggunaannya. Sifat-sifat kimia dari gypsum yaitu : 1.
Pada umumnya mengandung SO
3
= 46,5 ; CaO = 32,4 ; H
2
O = 20,9. 2.
Kelarutan dalam air adalah 2,1 gram tiap liter pada suhu 40 C; 1,8 gram
tiap liter air pada 0 C; 1,9 gram tiap liter pada suhu 70
– 90 C .
3. Kelarutan bertambah dengan penambahan HCl atau HNO
3.
Sifat-sifat fisis dari gypsum yaitu : 1.
Memiliki warna putih, kuning,abu-abu, merah jingga, hitam bila tak murni.
2. Spesifik grafity : 2,31 - 2,35.
Universitas Sumatera Utara
3. Keras seperti mutiara terutama permukaan.
4. Bentuk mineral : kristalin, serabut dan masif .
5. Kilap seperti sutera.
6. Konduktivitasnya rendah.
7. Sistem kristalin adalah monoklinik.
2.6.3 Stabilisasi Tanah Dengan Abu Ampas Tebu
Butiran lempung dalam 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. Jika unsur kimia seperti Fe
2
O
3
, CaO dan MgO ditambahkan pada tanah dengan kondisi seperti diatas, maka pertukaran ion segera terjadi, dan ion yang
berasal dari larutan Fe
2
O
3
, CaO dan MgO diserap oleh permukaan butiran lempung. Jadi, permukaan butiran lempung tadi kehilangan kekuatan tolaknya
repulsion force, dan terjadilah kohesi pada butiran itu sehingga berakibat kenaikan kekuatan konsistensi tanah tersebut.
2.6.3.1 Abu Ampas Tebu
Abu ampas tebu bagasse ash of sugar cane adalah hasil pembakaran ampas tebu yang berubahsecara kimiawi, dan terdiri dari garam-garam inorganik.
Ampas tebu digunakan sebagai bahan bakar untuk memanaskan boiler dengan suhu mencapai 550
-600 C dan lama pembakaran setiap 4-8 jam, dan
dilakukan pengangkutan atau pengeluaran abu dari dalam boiler, apabila dibiarkan
Universitas Sumatera Utara
tanpa dibersihkan, maka akan terjadi penumpukan yang akan mengganggu proses pembakaran ampas tebu berikutnya Batubara, 2009.
Rata – rata ampas tebu yang diperoleh dari proses giling 32 tebu. Dengan produksi tebu di Indonesia pada tahun 2011 sebesar 24 juta ton potensi
ampas yang dihasilkan sekitar 7,68 juta ton ampas per tahun. Abu ampas tebu yang dibuang begitu saja sehingga menjadi limbah yang
tidak dimanfaatkan. Abu ampas tebu AAT pada setiap pabrik gula cukup banyak, mencapai sekitar 9.000 ton AAT yang dibuang tiap tahun sebagai tanah
uruk Noerwasito, 2004.
2.6.3.2 Pabrik Gula Sei Semayang PGSS PTPN II
Pabrik Gula Sei Semayang PGSS PTPN II merupakan pabrik gula terbesar di Sumatera Utara selain Kuala Madu. PGSS menghasilkan gula cukup
besar dengan dukungan dari 5 kebun yakni Sei Semayang, Bulu Cina, Helvetia, Klumpang dan Saentis. Produk gula yang dihasilkan sampai sekarang hanya untuk
memenuhi kebutuhan gula dalam negeri saja, khususnya daerah yang terdapat di pulau Sumatera.
Berdasarkan pengelompokan gula negara, Pabrik Gula Sei Semayang dikategorikan dalam D pengelompokan berdasarkan SK Menteri Pertanian No.59
KpstEKK 101977 yang mengelompokan pabrik gula berdasarkan kapasitas : a. Golongan A untuk pabrik dengan kapasitas 800 – 1200 ton
b. Golongan B untuk pabrik dengan kapasitas 1200 – 1800 ton c. Golongan C untuk pabrik dengan kapasitas 1800 – 2700 ton
d. Golongan D untuk pabrik dengan kapasitas 2700 – 4000 ton
Universitas Sumatera Utara
limbah abu ampas tebu Pabrik gula Sei Semayang PGSS PTPN II umumnya dibuang begitu saja dihalam pabrik. Masyarakat sekitar biasanya
menggunakan abu ampas tebu ataupun limbah hasil penggilingan tebu lain seperti blotong sebagai pupuk. Ini membuat limbah abu ampas tebu terbuang sia-sia
karena tidak dimanfaatkan secara optimal.Produksi gula pada Pabrik gula Sei Semayang PGSS PTPN II dapat dilihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Data Produksi Gula PTPN II tahun 2012
Sumber : ptpn2.com
Universitas Sumatera Utara
Komposisi kimia dari abu ampas tebu terdiri dari beberapa senyawa yang dapat dilihat pada Tabel 2.6berikut.
Tabel 2.6 Komposisi Kimia Abu Pembakaran Ampas Tebu Senyawa kimia
Persentase SiO
2
71 Al
2
O
3
1,9 Fe
2
O
3
7,8 CaO
3,4 MgO
0,3 KzO
8,2 P
2
O
5
3,0 MnO
0,2 Sumber:http:digilib.petra.ac.idviewer.php?page=1submit.x=0submit.pdf
2.7 Pemadatan Tanah
