Batas Cair Liquid Limit Batas Plastis Plastic Limit Batas Susut Shrinkage Limit Tipe I Ordinary Portland Cement Tipe II Moderate Heat Portland Cement

11 memungkinkan menjadi berbentuk cair, plastis, semi padat atau padat. Konsistensi suatu tanah bergantung pada gaya tarik antara partikel mineral lempungnya. Atterberg 1911 memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi dari tanah berbutir haslu dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya. Batas-batas tersebut adalah batas cair, batas plastis dan batas susut. Hal ini dapat dilihat dalam Gambar 2.2 . Gambar 2.2. Batas-batas Atterberg

a. Batas Cair Liquid Limit

Batas cair Liquid Limit dapat didefinisikan sebagai kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan plastis yakni batas atas dari daerah plastis. Batas cair ditentukan dari pengujian Casagrande 1948, yakni dengan menggunakan cawan yang telah dibentuk sedemikian rupa yang telah berisi sampel tanah yang telah dibelah oleh grooving tool dan dilakukan dengan pemukulan sampel dengan jumlah dua sampel dengan pukulan diatas 25 pukulan dan dua sampel dengan pukulan dibawah 25 pukulan sampai tanah yang telah dibelah tersebut menyatu. Hal ini dimaksudkan agar mendapatkan persamaan 12 sehingga didapatkan nilai kadar air pada 25 kali pukulan. Alat uji batas cair dapat dilihat pada Gambar 2.3. Gambar 2.3 Alat Uji Batas Cair

b. Batas Plastis Plastic Limit

Batas plastis Plastic Limit dapat didefinisikan sebagai kadar air tanah pada kedudukan antara daerah plastis dan semi padat, yaitu persentase kadar air di mana tanah dengan diameter silinder 3,2 mm mulai mengalami retak-retak ketika digulung.

c. Batas Susut Shrinkage Limit

Batas susut Shrinkage Limit dapat didefinisikan sebagai kadar air tanah pada kedudukan antara daerah semi padat dan padat, yaitu persentase kadar air di mana pengurangan kadar air selanjutnya mengakibatkan perubahan volume 13 tanahnya. Volume ditentukan dengan mencelupkannya dalam air raksa. Batas susut dapat dinyatakan dalam persamaan: �� = � � 1 −� 2 � 2 − � 1 −� 2 � � � 2 � � 100 2.12 Dengan: � 1 = berat tanah basah dalam cawan percobaan gr � 2 = berat tanah kering oven gr � 1 = volume tanah basah dalam cawan �� 3 � 2 = volume tanah kering oven �� 3 � � = berat jenis air

d. Indeks Plastisitas Plasticity Index

Indeks Plastisitas Plasticity Index adalah selisih batas cair dan batas plastis. Adapun rumusan dalam menghitung besaran nilai indeks plastisitas adalah sesuai dengan persamaan 2.13 , seperti yang ditunjukkan pada rumusan dibawah. PI = LL - PL 2.13 Indeks plastisitas akan merupakan interval kadar air di mana tanah masih bersifat plastis. Karena itu, indeks plastisitas menunjukkan sifat keplastisitasan tanah tersebut. Jika tanah mempunyai interval kadar air daerah plastis yang kecil, maka keadaan ini disebut dengan tanah kurus, kebalikannya jika tanah mempunyai interval kadar air daerah plastis yang besar disebut tanah gemuk. 14 Tabulasi klasifikasi jenis tanah jika dilakukan peninjauan dari besaran Indeks Plastisitasnya dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah PI Tingkat Plastisitas Jenis tanah Kohesi Non - Plastis Pasir Non - Kohesif 7 Plastisitas Rendah Lanau Kohesif Sebagian 7 - 17 Plastisitas Sedang Lempung berlanau Kohesif 17 Plastisitas Tinggi Lempung Kohesif

2.1.2.10 Klasifikasi Tanah

Sistem klasifikasi tanah yang ada mempunyai beberapa versi, hal ini disebabkan karena tanah memiliki sifat-sifat yang bervariasi. Adapun beberapa metode klasifikasi tanah yang ada antara lain:

A. Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

Sistem klasifikasi tanah sistem AASHTO pada mulanya dikembangkan pada tahun 1929 sebagai Public Road Administration Classification System . Sistem ini mengklasifikasikan tanah kedalam delapan kelompok, A-1 sampai A-7. Setelah diadakan beberapa kali perbaikan, sistem ini dipakai oleh The American Association of State Highway Officials AASHTO dalam tahun 1945. Bagan pengklasifikasian sistem ini dapat dilihat seperti pada Tabel 2.4. di bawah ini. 15 Tabel 2.4 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

B. Klasifikasi Tanah Sistem UNIFIED

Pada sistem Unified, suatu tanah diklasifikasikan ke dalam tanah berbutir kasar kerikil dan pasir jika lebih dari 50 tinggal dalam saringan nomor 200 dan sebagai tanah berbutir halus lanau dan lempung jika lebih dari 50 lewat saringan nomor 200. Simbol-simbol yang digunakan dalam sistem klasifikasi ini diantaranya : G = kerikil gravel S = pasir sand C = lempung clay 16 M = lanau silt O = lanau atau lempung organic organic silt or clay Pt = gambut peat W = bergradasi baik well-graded P = bergradasi buruk poor-graded H = plastisitas tinggi high-plasticity L = plastisitas rendah low-plasticity Tabel 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem Unified 17 2.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah 2.1.3.1 Pemadatan Tanah Compaction Pemadatan tanah berfungsi untuk meningkatkan kekuatan geser tanah, mengurangi sifat mudah mampat kompresibilitas, mengurangi permeabilitas serta dapat mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan lainnya. Pada tanah granuler dipandang paling mudah penanganannya untuk pekerjaan di lapangan. Material ini mampu memberikan kuat geser yang tinggi dengan sedikit perubahan volume sesudah dipadatkan. 18 Pada tanah lanau yang dipadatkan umumnya akan stabil dan mampu memberikan kuat geser yang cukup dan sedikit kecenderungan mengalami perubahan volume. Namun tanah lanau sangat sulit dipadatkan bila dalam keadaan basah karena permeabilitasnya rendah. Tanah lempung yang dipadatkan dengan cara yang benar akan memberikan kuat geser yang tinggi. Stabilitas terhadap sifat kembang-susut tergantung dari jenis kandungan mineralnya. Lempung padat mempunyai permeabilitas yang rendah dan tanah ini tidak dapat dipadatkan dengan baik dalam kondisi basah. Proctor 1933 mengamati bahwa ada hubungan yang pasti antara kadar air dan berat volume kering supaya tanah padat. Selanjutnya terdapat satu nilai kadar air optimum tertentu untuk mencapai nilai berat volume kering maksimumnya. Derajat kepadatan tanah diukur dari berat volume keringnya. Hubungan berat volume kering � � dengan berat volume basah � � dan kadar air dinyatakan dalam persamaan : � � = � � 1 + � 2.14 Dalam pengujian di laboratorium alat pemadatan berupa silinder mould yang mempunyai volume 9,44 x 10 −4 � 3 . Tanah dipadatkan di dalam mould dengan menggunakan penumbuk dengan berat 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30,5 cm. Tanah dipadatkan dalam 3 lapisan standart proctor dan 5 lapisan modified proctor dengan pukulan sebanyak 25 kali pukulan. 19 Dari pengujian di laboratorium akan didapat hasil berupa kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air dan berat volume kering tanah yang ditunjukkan oleh Gambar 2.4. Gambar 2.4 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah

2.1.3.2 Pengujian Kuat Tekan Bebas Unconfined Compression Test

Yang dimaksud dengan kekuatan tekan bebas adalah besarnya beban aksial persatuan luas pada saat benda uji mengalami keruntuhan atau pada saat renggangan aksial mencapai 20. Percobaan ini dimaksudkan untuk menentukan besarnya kekuatan tekan bebas contoh tanah dan batuan yang bersifat kohesif dalam keadaan asli maupun buatan remoulded. Bila maksud pengujian adalah untuk menentukan parameter kuat geser tanah, pengujian ini hanya cocok untuk jenis tanah lempung jenuh, dimana pada pembebanan cepat, air tidak sempat mengalir ke luar dari benda uji. Pada lempung jenuh, tekanan air pori dalam benda uji pada awal pengujian negatif tegangan kapiler. Gambar skematik dari prinsip pembebanan dalam percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 2.5. 20 Gambar 2.5 Skema uji tekan bebas Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah sampai benda uji mengalami keruntuhan. Sedangkan untuk hubungan konsistensi dengan kuat tekan bebas tanah lempung diperlihatkan dalam Tabel 2.6. Tabel 2.6 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Nilai Kuat Tekan Bebas Das, 1988 Tekanan aksial yang bekerja pada tanah dapat dituliskan kedalam persamaan berikut : � = � � 2.15 21 dengan : P = gaya beban yang bekerja A = Luas penampang tanah Kuat geser tanah dari tekanan aksial yang ada dapat dituliskan ke dalam persamaan berikut : � = � 1+ � 3 2 = � 1 2 = � � 2 2.16 dengan : C = kekuatan geser undrained undrained shear strength, � 3 = 0 qu = unconfined compressive strength.

2.1.3.3 Sensitifitas Tanah Lempung

Uji tekan bebas ini dilakukan pada sampel tanah asli undisturbed dan sampel tanah tidak asli remoulded lalu diukur kemampuan masing-masing sampel terhadap kuat tekan bebas. Dari nilai kuat tekan maksimum yang dapat diterima pada masing-masing sampel dapat diperoleh nilai sensitifitas tanah. Nilai sensitifitas berguna untuk mengukur bagaimana perilaku tanah jika mengalami gangguan yang diberikan dari luar. Pada tanah-tanah lempung yang terdeposisi terendapkan secara alamiah dapat diamati bahwa kekuatan tekanan tak tersekap berkurang banyak, bila tanah tersebut diujiulang lagi setelah tanah tersebut menderita kerusakan struktural remoulded tanpa adanya perubahan dari kadar air, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.6. 22 Gambar 2.6 Kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan struktural tanah tersebut disebut kesensitifan sensitivity. Tingkat kesensitifan dapat ditentukan sebagai rasio perbandingan antara kekuatan tanah yang masih asli dengan kekuatan tanah yang sama setelah terkena kerusakan remoulded, bila kekuatan tanah tersebut diuji dengan cara tekanan tak tersekap. Jadi, sensitifitas diperoleh acquired sensitivity dinyatakan dalam persamaan: � � = � � ���� � � ��������� 2.17 dengan : S t = kesensitifan Ada beberapa jenis tanah lempung tertentu yang akibat kerusakan tersebut dapat tiba-tiba berubah menjadi cair. Tanah-tanah seperti itu sebagian besar dijumpai di daerah Amerika Utara dan daerah semenanjung Skandinavia yang dulunya tertutup es. Tanah-tanah lempung seperti ini biasa dinamai sebagai quick clays . Karena beberapa jenis lempung mempunyai sifat sensitif terhadap gangguan yang berbeda-beda, maka perlu diadakan pengelompokan yang 23 berhubungan dengan sifat sensitifnya. Klasifikasi secara umum dapat dilihat pada Tabel 2.5. Tabel 2.7. Klasifikasi Tanah berdasarkan Sensitivity Hardiyatmo, 2006 Sifat Nilai Sensitivity 2 Insensitive 2 – 4 Moderately Sensitive 4 – 8 Sensitive 8 – 16 Very Sensitive 16 - 32 Slightly Quick 32– 64 Medium Quick 64 Quick Dalam pengujian kuat tekan bebas ada beberapa syarat yang harus diperhatikan: 1. Penekanan Sr = Kecepatan regangan berkisar antara 0,5 –2 permenit. 2. Kriteria keruntuhan suatu tanah : a. Bacaan proving ring turun. b. Bacaan proving ring tiga kali berturut-turut hasilnya sama. c. Ambil pada ε= 15 dari contoh tanah, Sr = 1 permenit, berarti waktu maksimum runtuh = 15 menit. Kadar air dapat juga disebut water content didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah. � = � 1 − � 2 � 2 − � 3 × 100 2.18 24 Berat volume dapat dinyatakan dalam berat butiran padat, kadar air, dan volume total. � = � � = � 1 − � 2 1 4 � � � 2 � 2.19 Untuk menghitung regangan axial dihitung dengan rumus : � = ∆� � 2.20 dengan : ε = Regangan aksial ∆L = Perubahan panjang cm Lo = Panjang mula-mula cm Besarnya luas penampang rata-rata pada setiap saat : � = � 1− � 2.21 dengan : A = Luas rata-rata pada setiap saat cm² Ao = Luas mula-mula cm² Besarnya tegangan normal : � = � � = �.� � 2.22 Dimana : σ = Tegangan kgcm² P = Beban kg k = Faktor kalibrasi proving ring N = Pembacaan proving ring 25

2.2 Bahan-bahan Penelitian

2.2.1 Tanah Lempung Dari segi mineral bukan ukurannya, yang disebut tanah lempung dan

mineral lempung adalah tanah yang mempunyai partikel-partikel mineral tertentu yang “menghasilkan sifat-sifat plastis pada tanah bila dicampur dengan air” Grim, 1953. Partikel-partikel tanah berukuran yang lebih kecil dari 2 mikron =2µ, atau 5 mikron menurut sistem klasifikasi yang lain, disebut saja sebagai partikel berukuran lempung daripada disebut sebagai lempung saja. Partikel-partikel dari mineral lempung umumnya berukuran koloid 1µ dan ukuran 2µ merupakan batas atas paling besar dari ukuran partikel mineral lempung. Untuk menentukan jenis lempung tidak cukup hanya dilihat dari ukuran butirannya saja tetapi perlu diketahui mineral yang terkandung didalamnya. ASTM D-653 memberikan batasan bahwa secara fisik ukuran lempung adalah partikel yang berukuran antara 0,002 mm samapi 0,005 mm. Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung Hardiyatmo, 1999 adalah sebagai berikut: 1. Ukuran butir halus, kurang dari 0,002 mm 2. Permeabilitas rendah 3. Kenaikan air kapiler tinggi 4. Bersifat sangat kohesif 5. Kadar kembang susut yang tinggi 6. Proses konsolidasi lambat. 26 Kebanyakan jenis tanah terdiri dari banyak campuran atau lebih dari satu macam ukuran partikel. Tanah lempung belum tentu terdiri dari partikel lempung saja, akan tetapi dapat bercampur butir-butiran ukuran lanau maupun pasir dan mungkin juga terdapat campuran bahan organik. Guna menunjang pengkajian dan ini, maka dibutuhkan pengetahuan serta pemahaman yang baik tentang sifat-sifat tanah berdasarkan teori yang ada terdiri dari sifat fisik Index Properties dan sifat keteknikan Enginering Properties . Pemahaman kedua sifat ini sangatlah penting untuk diketahui sebagai dasar dalam mengambil suatu keputusan yang berkaitan dengan perekayasaan pondasi jalan, jembatan, bendungan dan lainnya. Sifat fisik dan sifat keteknikan tanah, lebih ditentukan oleh jenis dari klasifikasi tanah itu sendiri. Pengklasifikasian tanah dimaksudkan untuk mempermudah pengelompokkan berbagai jenis tanah ke dalam kelompok tanah yang sesuai dengan sifat teknik dan karakteristiknya. Pengelompokkan tanah menempatkan tanah dalam 3 kelompok, tanah berbutir kasar, tanah berbutir halus dan tanah organis. Berdasarkan USCS, tanah berbutir kasar adalah yang mempunyai persentase lolos saringan nomor 200 lebih kecil dari 50, dan tanah berbutir halus lanaulempung jika lebih dari 50 lolos saringan nomor 200. Tanah ini dibagi dalam d u a kelompok yaitu kelompok kerikil dan tanah kerikil serta pasir dan tanah kepasiran. Tanah berbutir halus dibagi dalam Lanau M, Lempung C yang didasarkan pada batas cair dan indeks plastisitasnya. Tanah Organis juga termasuk dalam kelompok tanah berbutir halus. 27 Konsistensi dari tanah lempung dan tanah kohesif lainnya sangat dipengaruhi oleh kadar air. Indeks plastisitas dan batas cair dapat digunakan untuk menentukan karateristik pengembangan. Karakteristik pengembangan hanya dapat diperkirakan dengan menggunakan indeks plastisitas, Holtz dan Gibbs, 1962. Dikarenakan sifat plastis dari suatu tanah adalah disebabkan oleh air yang terserap disekeliling permukaan partikel lempung, maka dapat diharapkan bahwa tipe dan jumlah mineral lempung yang dikandung didalam suatu tanah akan mempengaruhi batas plastis dan batas cair tanah yang bersangkutan. Berikut adalah definisi tanah lempung yang bersumber dari beberapa penulis, antara lain: 1. Das 1998, mendefinisikan bahwa tanah lempung merupakan tanah dengan ukuran mikrokronis sampai dengan sub-mikrokronis yang berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan. Tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang. Pada keadaan air lebih tinggi lempung bersifat lengket kohesif dan sangat lunak. 2. Bowles 1986, mendefinisikan bahwa tanah lempung sebagai deposit yang mempunyai partikel yang berukuran kecil atau sama dengan 0,002 mm dalam jumlah lebih dari lima puluh persen.

2.2.2 Struktur Mineral Penyusun Lempung

Tanah lempung sangat keras dalam kondisi kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang. Namun pada kadar air yang lebih tinggi lempung akan bersifat lengket kohesif dan sangat lunak. Kohesif menunjukan kenyataan bahwa 28 partikel-pertikel itu melekat satu sama lainnya sedangkan plastisitas merupakan sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya dan tanpa terjadi retakan-retakan atau terpecah-pecah Wesley, 1977. Mineral lempung merupakan senyawa aluminium silikat yang kompleks yang terdiri dari satu atau dua unit dasar yaitu silica tetrahedra dan aluminium oktahedra. Das 1988, menerangkan bahwa tanah lempung sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan sub-mikroskopis tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan mikroskopis biasa yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika, mineral-mineral lempung clay mineral, dan mineral-mineral yang sangat halus lain. Setiap unit tetrahedra terdiri dari empat atom oksigen yang mengelilingi satu atom silikon. Kombinasi dari unit-unit silica tetrahedra tersebut membentuk lembaran silika silica sheet. Sedangkan unit oktahedra terdiri dari enam gugus ion hidroksil OH yang mengelilingi atom aluminium dan kombinasi dari unit- unit hidroksi aluminium berbentuk oktahedra itu membentuk lembaran oktahedra lembaran gibbsite gibbsite sheet. Pada sebuah lembaran silika, setiap atom silikon yang bermuatan positif dan bervalensi empat daihubungkan dengan empat atom oksigen yang bermuatan negatif dengan valensi total delapan. Tetapi setiap atom oksigen pada dasar tetrahedral itu dihubungkan dengan dua atom silikon lainnya. Ini berarti bahwa atom-atom oksigen disebelah atas dari unit-unit tetrahedra mempunyai kelebihan valensi negatif sebesar satu dan harus diseimbangkan. Bila lembaran silika itu 29 ditumpuk di atas lembaran oktahedra, atom-atom oksigen tersebut akan menggantikan posisi ion hidroksil pada oktahedra untuk memenuhi keseimbangan muatan mereka. a b c d e Gambar 2.7 Struktur Atom Mineral Lempung a silica tetrahedra; b silica sheet; c aluminium oktahedra; d lembaran oktahedra gibbsite; e lembaran silika – gibbsite, Das, 1988 30 Jika ditinjau dari mineraloginya, lempung terdiri dari berbagai mineral penyusun, antara lain mineral lempung kaolinite, montmorillonite dan illite group dan mineral-mineral lain yang mempunyai ukuran sesuai dengan batasan yang ada mika group, serpentinite group. a. Kaolinite merupakan hasil pelapukan sulfat atau air yang mengandung karbonat pada temperatur sedang. Warna kaolinite murni umumnya putih, putih kelabu, kekuning-kuningan atau kecoklat-coklatan.Kaolinite disebut sebagai mineral lempung satu banding satu 1:1. Bagian dasar dari struktur ini adalah lembaran tunggal silika tetrahedral yang digabung dengan satu lembaran alumina oktahedran gibbsite membentuk satu unit dasar dengan tebal kira-kira 7,2 Å 1 Å=10-10 m seperti yang terlihat pada Gambar 2.8. hubungan antar unit dasar ditentukan oleh ikatan hidrogen dan gaya bervalensi sekunder. Mineral kaolinite berwujud seperti lempengan- lempengan tipis, masing-masing dengan diameter 1000 Å sampai 20000 Å dan ketebalan dari 100 Å sampai 1000 Å dengan luasan spesifik per unit massa ± 15 m2gr. Gambar 2.8 Struktur Kaolinite Das, 1988 31 b. Montmorillonite disebut juga mineral dua banding satu 2:1 karena satuan susunan kristalnya terbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedral mengapit satu lempeng alumina oktahedral ditengahnya. Struktur kisinya tersusun atas satu lempeng Al2O3 diantara dua lempeng SiO2. Karena struktur inilah Montmorillonite dapat mengembang dan mengkerut menurut sumbu C dan mempunyai daya adsorbsi air dan kation lebih tinggi. Tebal satuan unit adalah 9,6 Å 0,96 μm, seperti ditunjukkan Gambar 2. 9 dibawah ini sebagaimana dikutip Das, 1988. Hubungan antara satuan unit diikat oleh ikatan gaya Van der Walls, diantara ujung-ujung atas dari lembaran silika itu sangat lemah, maka lapisan air n.H2O dengan kation yang dapat bertukar dengan mudah menyusup dan memperlemah ikatan antar satuan susunan kristal mengakibatkan antar lapisan terpisah. Ukuran unit massa sangat besar, dapat menyerap air dengan sangat kuat, mudah mengalami proses pengembangan. Gambar 2.9 Struktur Montmorillonite Das, 1988 32 c. Illite.Mineral illite mempunyai hubungan dengan mika biasa, sehingga dinamakan pula hidrat-mika. Illite memiliki formasi struktur satuan kristal, tebal dan komposisi yang hampir sama dengan montmorillonite. Perbedaannya ada pada : • Pengikatan antar unit kristal terdapat pada kalium K yang berfungsi sebagai penyeimbang muatan, sekaligus sebagai pengikat. Terdapat ± 20 pergantian silikon Si oleh aluminium Al pada lempeng tetrahedral. • Struktur mineralnya tidak mengembang sebagaimana montmorillonite. Gambar satuan unit illite seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10 berikut ini. Gambar 2.10 Struktur Illite Das, 1988 Substitusi dari kation-kation yang berbeda pada lembaran oktahedral akan mengakibatkan mineral lempung yang berbeda pula. Apabila ion-ion yang disubstitusikan mempunyai ukuran yang sama disebut ishomorphous. Bila sebuah anion dari lembaran oktahedral adalah hydroxil dan dua per tiga posisi kation diisi oleh aluminium maka mineral tersebut disebut gibbsite dan bila magnesium disubstitusikan kedalam lembaran aluminium dan mengisi seluruh posisi kation, maka mineral tersebut disebut brucite. 33

2.2.3 Interaksi Air dan Mineral Dalam Fenomena Tanah Lempung

Permukaan mineral lempung tanah biasanya mengandung muatan elektronegatif yang memungkinkan terjadinya reaksi pertukaran kation, muatan ini merupakan hasil satu atau beberapa lebih dari reaksi yang berbeda. Tabel 2.8 Kisaran Kapasitas Tukar Kation Chen, 1975 Pada mineral lempung kering, muatan negative pada permukaan akan dinegralkan oleh kation-kation lain yang mengelilingi partikel tersebut secara exchangeablecation akibat adanya perbedaan kekuatan muatan dan gaya tarik- menarik elektrostatik Van der Waals. Karenanya perbedaan kekuatan muatan dimungkinkan antar yang ada di sekeliling partikel lempung bisa saling mendesak posisi atau bertukar. Kemampuan mendesak dari kation-kation dapat dilihat dari besarnya potensi mendesak sesuai urutan berikut: Al3+Ca2+Mg2+ ≥NH4+K+H+Na+Li+ Kation Li+ tidak dapat mendesak kation lain yang berada dikirinya Kim.H.Tan, 1982. Molekul air merupakan molekul dipolar karena atom Hidrogen tidak tersusun simetris disekitar atom oksigen, melainkan membentuk sudut ikatan 105o akibatnya molekul-molekul air berperilaku seperti batang-batang kecil yang 34 mempunyai muatan positif disatu sisi dan muatan negatif disisi lain. Interaksi antara molekul-molekul air dengan partikel lempung dapat melalui tiga proses. Pertama, kutub positif molekul dipolar air akan saling menarik dengan muatan negatif permukaan partikel lempung. Kedua, molekul air diikat oleh partikel lempung melalui ikatan Hidrogen Hidrogen air ditarik oksigen atau hidroksil lain yang ada pada permukaan partikel lempung. Proses ketiga, penarikan molekul air oleh muatan negatif permukaan lempung secara berantai melalui kation yang mengapung dalam larutan air. Faktor paling dominan adalah proses ikatan hidrogen. Menurut Mitchell 1976 molekul air dekat permukaan akan memiliki sifat kelistrikan dan termodinamika yang berbeda dengan molekul air bebas yang sangat jauh dari daerah ikatan. Jumlah molekul air yang berinteraksi dengan permukaan lempung akan sangat dipengaruhi oleh jenis mineral yang ada yaitu pada nilai luasan permukaan spesifiknya specific surface. Luas permukaan lempung merupakan faktor utama yang mempengaruhi besarnya molekul air yang ditarik untuk membentuk lapisan Rangkap Diffuse Double Layer. Fenomena ini mengidentifikasikan kemampuan mineral lempung menarik molekul air atau menunjukkan kapasitas perilaku plastis tanah lempung.

2.2.4 Semen

Semen berasal dari kata “Cement” dalam bahasa asingInggris yang berarti pengikatperekat. Perkataan “Cement” itu sendiri diambil dari kata latin “Cementum” yaitu nama yang diberikan kepada batu kapur yang serbuknya telah 35 dipergunakan sebagai bahan adukan mortar lebih dari 2.000 tahun yang lalu di Negara Italia. Pada zaman Mesir Kuno atau Yunani dan Romawi Kuno, bahan perekat untuk batu-batuan dalam konstruksi dipergunakan bahan inorganic seperti kapur, gamping quick lime, gypsum dan pozzolan. Bahan perekat tersebut akhirnya dikenal sebagai semen.

2.2.4.1 Bahan-bahan Pembuatan Semen

Bahan mentah yang digunakan dalam pembuatan semen adalah batu kapur, pasir silica, tanah liat dan pasir besi. Total kebutuhan bahan mentah yang digunakan untuk memproduksi semen yaitu:

1. Batu Kapur digunakan ± 81

Batu kapur merupakan sumber utama oksida yang mempunyai rumus CaCO 3 Calcium Carbonat. Pada umumnya tercampur MgCO 3 dan MgSO 4 . Batu kapur yang baik dalam pengunaaan pembuatan semen memiliki kadarair ± 5 .

2. Pasir Silika digunakan ± 9

Pasir Silika memiliki rumus SiO 2 Silicon Dioksida. Pada umumnya pasir silika terdapat bersama oksida logam lainnya, semakin murni kadar SiO 2 maka semakin berwarna merah atau coklat, disamping itu semakin mudah menggumpal karena kadar airnya tinggi. Pasir silika yang baik untuk pembuatan semen adalah dengan kadar SiO 2 ± 90. 36

3. Tanah Liat digunakan sebanyak ± 9

Rumus kimia tanah liat yang digunakan pada produksi semen adalah SiO 2 Al 2 O 3 .2H 2 O . Tanah liat yang baik untuk digunakan memiliki kadar air ±20, kadar air SiO 2 tidak terlalu tinggi ±46.

4. Pasir besi digunakan sebanyak ± 1

Pasir besi memiliki rumus kimia Fe 2 O 3 Ferri Oksida yang pada umumnya selalu tercampur dengan SiO 2 dan TiO 2 sebagai impuritiesnya. Fe 2 O 3 berfungsi sebagai penghantar panas dalam proses pembuatan terak semen. Kadar yang baik dalam pembuatan semen yaitu Fe 2 O 3 ±75 - 80 . Pada penggilingan akhir digunakan gypsum sebanyak 3 - 5 total pembuatan semen.

2.2.4.2 Jenis-jenis Semen

Umumnya jenis semen yang dikenal saat ini antara lain sebagai berikut:

1. Semen Portland Portland Cement

Semen Portland merupakan semen hidrolis yang dihasilkan dengan jalan menghaluskan terak yang mengandung senyawa-senyawa kalsium silikat dan biasanya juga mengandung satu atau lebih senyawa-senyawa kalsium sulfat yang ditambahkan pada pengggilingan akhir. Semen Portland adalah semen yang diperoleh dengan menghaluskan terak yang terutama terdiri dari silikat-silikat, kalsium yang bersifat hidrolis bersama bahan tambahan biasanya gypsum. 37 Tipe-tipe semen Portland ada lima, diantaranya :

a. Tipe I Ordinary Portland Cement

Semen Portland tipe ini digunakan untuk segala macam konstruksi apabila tidak diperlukan sifat-sifat khusus, misalnya tahan terhadap sulfat, panas hiderasi dan sebagainya. Semen ini mengandung 5 MgO dan 2,5-3 SO 3

b. Tipe II Moderate Heat Portland Cement

. Semen Portland tipe ini digunakan untuk bahan konstruksi yang memerlukan sifat khusus tahan terhadap sulfat dan panas hiderasi yang sedang. Biasanya digunakan untuk daerah pelabuhan dan bangunan sekitar pantai. Semen ini mengandung 20 SiO 2 , 6 Al 2 O 3 , 6 Fe 2 O 3 , 6MgO , dan 8 C 3

c. Tipe III High Early Strength Portland Cement