PENGARUH KEDALAMAN ELEKTRODA PADA METODE ELEKTROKINETIK TERHADAP PENGEMBANGAN TANAH LEMPUNG EKSPANSIF

(1)

ELEKTROKINETIK TERHADAP PENGEMBANGAN TANAH

LEMPUNG EKSPANSIF

Disusun guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat kesarjanaan Strata-1

Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh : RIZLA SHEILA

20120110021

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA


(2)

i

ELEKTROKINETIK TERHADAP PENGEMBANGAN TANAH

LEMPUNG EKSPANSIF

Disusun guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat kesarjanaan Strata-1

Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh : RIZLA SHEILA

20120110021

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA


(3)

iii

NIM : 20120110021

menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul “Pengaruh Kedalaman Elektroda 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


(4)

iv

kemudahan) (Q.S. Al Insyirah : 5-6)

Man Jadda Wa Jadda, Man Shabara Zhafira, Man Saara Ala Darbi Wa Shala

(Siapa yang bersungguh-sungguh akan berhasil, Siapa yang sabar akan beruntung, Siapa yang berjalan di jalannya akan sampai di tujuan)


(5)

v

semua umat-Nya, yang telah memudahkan jalan bagi kita semua

Nabi Muhammad SAW yang menjadi suri teladan bagi kita

Bapak, Hakimuddin H.G., dan Mama, Husna,atas segala curahan doa, cinta, kasih sayang, dukungan dan semangat

Rizqy, Rizka, Rizal, Rizma, Rizta, Riznaldy, Rizty, Rizwalyadi dan Rizlyana serta ponakan-ponakanku, atas segala dukungan dan semangat yang telah kalian

berikan

Bapak Agus Setyo Muntohar, Dosen Pembimbing, atas segala ilmu dan bimbingan yang telah diberikan

Sahabat-sahabatku di Tarakan maupun di Jogja, yang selalu memberikan dukungan dan semangat serta doanya, kalian luar biasa!

Semua orang yang terlibat langsung maupun tidak langsung, yang tidak bias disebutkan satu per satu. Terima kasih atas semua bantuan dan doanya


(6)

vi

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 Kedalaman Elektroda Metode Elektrokinetik Terhadap Pengembangan Tanah Lempung Ekspansif”.

Dengan menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini, penyusun menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini tidak terlepas dari kerjasama, bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penyusun mengucapkan terima kasih 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 telah diberikan dan bermanfaat bagi penyusun.

6. Kedua orang tua, Ayah dan Ibu, serta saudara-saudara saya 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.


(7)

vii

kritik dan saran sangat diperlukan demi baiknya penyusunan ini. Meskipun demikian, penyusun berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Yogyakarta, Agustus 2016


(8)

viii

HALAMAN PERNYATAAN ... iii

HALAMAN MOTTO ... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

ABSTRAK ... xv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Rumusan Masalah ... 2

C. Tujuan Penelitian ... 2

D. Batasan Penelitian ... 2

E. Manfaat Penelitian ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. Tanah Lempung Ekspansif ... 3

B. Elektrokinetik ... 4

C. Stabilisasi Tanah Menggunakan Metode Elektrokinetik ... 5

D. Pengujian-pengujian Tanah ... 9

BAB III METODE PENELITIAN ... 17

A. Tahapan Penelitian ... 17

B. Bahan ... 19

C. Alat ... 21

D. Pelaksanaan Penelitian ... 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 31

A. Hasil Penelitian ... 32

B. Pembahasan ... 43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 50

A. Kesimpulan ... 50

B. Saran ... 51 DAFTAR PUSTAKA


(9)

ix


(10)

x

Tabel 2.3 Nilai indeks plastisitas dan macam tanah ... 12

Tabel 2.4 Susunan dan Ukuran Saringan ... 13

Tabel 3.1 Sifat fisik dan indeks tanah ... 19

Tabel 4.1 Hasil pengembangan tanah tanpa elektrokinetik ... 32

Tabel 4.2 Hasil pengembangan tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 5 cm ... 33

Tabel 4.3 Hasil pengembangan tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 10 cm ... 34

Tabel 4.4 Hasil pengembangan tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 15 cm ... 35

Tabel 4.5 Hasil pengembangan maksimal tanpa dan dengan elektrokinetik .. 36

Tabel 4.6 Kadar air pada permukaan (0 cm) ... 38

Tabel 4.7 Kadar air pada tengah (7,5 cm) ... 39

Tabel 4.8 Kadar air pada dasar (15 cm) ... 40

Tabel 4.9 Jumlah air yang keluar pada pengujian ... 41

Tabel 4.10 Hasil uji besar voltase ... 43

Tabel 4.11 Selisih pengembangan (swelling) tanah pada pengujian 4 hari dan 1 hari tambahan ... 44

Tabel 4. 12 Kadar air rata-rata tanah pada setiap kedalaman pengambilan sampel ... 46

Tabel 4.14 Rumus dan nama ion positif (kation) ... 47


(11)

xi

Gambar 2.3 Model alat pengujian ... 8

Gambar 2.4 Model alat, konfigurasi elektroda dan model pondasi tiang ... 9

Gambar 2.5 Alat uji pemadatan proctor standar ... 16

Gambar 2.6 Grafik Hubungan Kadar Air dan Berat Volume Kering ... 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 untuk klasifikasi tanah menurut AAHSTO ... 20

Gambar 3.5 Grafik plastisitas untuk klasifikasi tanah menurut USCS ... 21

Gambar 3.6 Box Uji ... 22

Gambar 3.7 Elektroda ... 22

Gambar 3.8 Voltage Regulator ... 23

Gambar 3.9 Kabel dan Penjepit ... 23

Gambar 3.10 Multimeter ... 24

Gambar 3.11 Magnetic Dial Gauge ... 24

Gambar 3.12 Selang ... 25

Gambar 3.13 Kertas Filter ... 25

Gambar 3.14 Gelas Ukur ... 26

Gambar 3.15 Besi Silinder Kecil ... 26

Gambar 3.16 Rangkaian bahan dan alat pengujian ... 27

Gambar 3.17 Pencampuran tanah dengan air ... 28

Gambar 3.18 Tanah yang telah dipadatkan ke dalam box uji ... 28

Gambar 3.18 Pemasangan Elektroda ... 29

Gambar 3.20 Pemasangan Plat Mika, Magnetic Dial Gauge dan kabel beserta penjepit ... 29


(12)

xii

elektroda 5 cm ... 33

Gambar 4.3 Grafik pengembangan (swelling) tanah dan waktu pada kedalaman elektroda 10 cm ... 34

Gambar 4.4 Grafik pengembangan (swelling) tanah dan waktu pada kedalaman elektroda 15 cm ... 35

Gambar 4.5 Grafik pengembangan maksimal tanah ... 36

Gambar 4.6 Grafik kadar air pada bagian permukaan (0 cm) ... 38

Gambar 4.7 Grafik kadar air pada bagian tengah (7,5 cm) ... 39

Gambar 4.8 Grafik kadar air pada bagian dasar (15 cm) ... 40

Gambar 4.9 Grafik jumlah air yang keluar dari lubang pada bagian anoda dan katoda ... 41

Gambar 4.10 Jarak besi terhadap katoda ... 42

Gambar 4.11 Grafik pengujian besaran voltase pada setiap titik ... 42

Gambar 4.12 Grafik besaran voltase maksimum pada setiap titik pengujian terhadap jarak dari katoda ... 43

Gambar 4.13 Grafik hubungan kadar air rata-rata dan kedalaman pengambilan sampel ... 45

Gambar 4.14 Elektroda anoda (besi) dan katoda (tembaga) mengalami keropos ... 46

Gambar 4.15 Elektroda anoda (besi stainless) dan katoda (tembaga) mengalami keropos ... 47

Gambar 4.16 Skema elektroosmosis ... 48


(13)

(14)

metode stabilisasi tanah untuk mengatasi masalah pengembangan dan penyusutan yang terjadi pada tanah lempung ekspansif.

Pada penelitian ini bertujuan untuk mengurangi potensi pengembangan dan penyusutan yang terjadi pada tanah lempung menggunakan metode elektrokinetik. Metode elektrokinetik merupakan suatu metode stabilisasi tanah dengan cara memberikan tegangan beda potensial pada anoda (kutub positif) dan katoda (kutub negatif) yang ditanam pada tanah untuk memperbaiki karakteristik tanah. Dalam penelitian ini, tanah lempung ekspansif diberi tegangan listrik tetap sebesar 12 volt dengan jarak elektroda sebesar 20 cm dan variasi kedalaman elektroda sebesar 5 cm, 10 cm dan 15 cm.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa besarnya pengembangan pada tanah lempung dapat direduksi oleh proses elektrokinetik. Hal ini dibuktikan dari hasil pengembangan maksimal tanpa elektrokinetik sebesar 19,267% mengalami penyusutan dengan pengembangan maksimal yang terjadi pada elektrokinetik dengan kedalaman elektroda 5 cm, 10 cm dan 15 cm berturut-turut sebesar 13,447%; 14,577%; dan 14,960%. Namun, dari hasil pengujian pengembangan dan kadar air, elektroda dengan kedalaman 10 cm mempunyai nilai yan paling kecil. Dapat disimpulkan bahwa kedalaman elektroda yang efektif untuk melakukan stabilisasi elektrokinetik pada tanah lempung ekspansif adalah 10 cm.

Kata kunci : tanah lempung ekspansif, pengembangan tanah, stabilisasi tanah, metode elektrokinetik


(15)

1

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

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.

Stabilisasi tanah merupakan salah satu metode yang lazim digunakan untuk perbaikan tanah. Stabilisasi tanah dapat diartikan sebagai perbaikan dari stabilitas atau daya dukung (bearing) tanah dengan berbagai metode fisik, kimia, atau biologi agar memenuhi persyaratan teknis sebagai bahan konstruksi. Persyaratan teknis ini akan berbeda-beda sesuai dengan kegunaan tanah dan kondisi lingkungan. Metode stabilisasi ini merubah sifat-sifat tanah seperti kuat geser, kekakuan, kemampumampatan (compressibility), permeabilias, pengembangan, plastisitas dan perubahan volume. (Muntohar, 2014)

Pada penelitian ini, metode stabilisasi yang digunakan adalah metode elektrokinetik. Metode ini terdiri dari penerapan arus searah (DC) untuk memberikan medan listrik pada tanah melalui sepasang elektroda. Metode ini sangat baik untuk tanah permeabilitas rendah. Namun, metode elektrokinetik belum banyak digunakan sebagai praktik umum dalam rekayasa geoteknik karena kurangnya pemahaman tentang efek elektrokimia dan fenomena fisika yang terjadi ketika stabilisator kimia diperkenalkan bersamaan dengan berlalunya arus melalui sistem tanah - air pori - elektroda.


(16)

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian tugas akhir ini adalah bagaimana pengaruh kedalaman elektroda metode elektrokinetik terhadap pengembangan tanah lempung ekspansif.

C. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian yang dilakukan ini adalah menganalisis pengaruh kedalaman elektroda metode elektrokinetik terhadap pengembangan tanah lempung ekspansif.

D. Batasan Masalah

Batasan masalah dari penelitian yang dilakukan ini adalah:

1. Penelitian dilakukan dengan metode eksperimental di laboratorium.

2. Model alat pengujian yang digunakan untuk metode elektrokinetik berukuran 40x20x20 cm.

3. Tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah lempung ekspansif yang berasal dari daerah Ngawi, Jawa Timur.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian yang dilakukan ini 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 efektif dan efisien.

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


(17)

3

A. Tanah Lempung Ekspansif

Tanah ekspansif merupakan tanah yang memiliki ciri-ciri kembang susut yang besar akibat peristiwa kapiler atau perubahan kadar airnya (Muntohar, 2014). Besarnya pengembangan atau penyusutan tidak merata dari suatu titik ke titik lainnya sehingga menimbulkan perbedaan penurunan pada permukaan tanah. Seed

et al. (1962) menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya pengembangan tanah ekspansif antara lain jenis dan jumlah lempung, struktur tanah, kepadatan, perubahan kadar air, metode pemadatan, konsentrasi elektrolit dalam air dan tekanan di permukaan tanah (surcharge pressure).

Hasil pengujian sifat-sifat indeks tanah dapat dijadikan dasar dalam mengidentifikasi dan mengklasifikasi tanah lempung ekspansif. 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 tanah 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 (Seed et al., 1962)

Derajat Pengembangan Indeks Plastisitas

Sangat tinggi (Very high) >55

Tinggi (High) 20 – 55

Sedang (Medium) 10 – 35


(18)

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. Chen (1983) menyebutkan bahwa tanah lempung yang memiliki berat volume kering lebih besar dari 17,3 kN/m3 pada umumnya menunjukkan potensi pengembangan yang tinggi. Bila dijumpai di lapangan, yanah lempung yang berada dalam kondisi kering, dan cenderung keras seperti batuan, maka diperkirakan akan memiliki potensi pengembangan yang tinggi.

Beberapa peneliti mengkaji pengembangan dan sifat-sifat mekanis tanah ekspansif yang dipadatkan. Tanah lempung yang dipadatkan cenderung meningkat tekanan pengembangannya seiring dengan bertambahnya nilai berat volume kering tanah. Pemilihan kadar air untuk menghasilkan kepadatan rencana dan metode pemadatan sangat mempengaruhi besaran dan kecepatan pengembangan akibat proses pembasahan (Seed et al., 1954; Holtz dan Gibbs, 1956; Daniel dan Benson, 1990; Attom, 1997).

B. Elektrokinetik

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


(19)

negatif), menuju elektroda yang berbeda muatan dengan muatan elektron dan ion-ion tersebut.

Pada proses elektrokinetik, terjadi fenomena elektrokinetik (lihat Gambar 2.1), dimana fenomena itu merupakan kopel antara aliran listrik dan aliran fluida akibat adanya beda potensial listrik yang bekerja. Menurut Mitchell (2005) fenomena elektrokinetik dibagi menjadi empat macam, yaitu elektroforesis, elektromigrasi, aliran potensial, dan elektroosmosis.

Gambar 2.1 Fenomena Elektrokinetik (Mosavat, dkk., 2012)

Apabila suatu aliran listrik diberikan pada tanah lempung melalui dua buah elektroda. Maka partikel lempung yang bermuatan negatif akan tertarik secara elektrostatik menuju elektroda positif hal ini disebut elektroforesis. Ion-ion yang bermuatan akan bergerak menuju elektroda yang memiliki muatan yang berlawanan dengannya, pergerakan ion-ion ini dinamakan elektromigrasi. Sementara elektroosmosis merupakan proses mengalirnya air dari elektroda positif menuju elektroda negatif akibat adanya aliran potensial listrik.

C. Stabilisasi Tanah Dengan Metode Elektrokinetik

Stabilisasi elektrokinetik (electrokinetic stabilization) merupakan metode stabilisasi dengan menggunakan tenaga listrik dengan cara memberikan tegangan pada elektroda yang ditanam di tanah untuk memfasilitasi proses konsolidasi dan pergerakan bahan stabilisasi kimiawi dalam tanah.metode ini masih relatif baru


(20)

dan masih terus dikembangkan penerapannya di lapangan (Shang & Lo, 1997; Abdullah & Al-Abadim, 2010).

Mosavat, dkk. (2012) melakukan pengkajian ulang tentang teknik perawatan elektrokinetik dalam memperbaiki karakteristik tanah yang mempunyai permeabilitas rendah. Pengkajian dilakukan dengan meninjau jurnal-jurnal penelitian dan pengaplikasian di lapangan yang telah dilakukan sebelumnya. Dari pengkajian ini menunjukkan bahwa penelitian-penelitian laboratorium dan aplikasi di lapangan terbukti mempunyai aplikasi praktis dan teknik efektif pada perawatan elektrokinetik. Namun, masih ada kekurangan pada penelitian-penelitian yang dilakukan, seperti (1) sebegaian besar penelitian-penelitian terfokus pada penghapusan kontaminan dan remediasi pada tanah yang terkontaminasi, sementara masih sedikit yang meneliti tentang peran elektrokinetik dalam penguatan dan peningkatan karakteristik mekanik dan rekayasa tanah lunak yang bermasalah, (2) pemahaman perilaku mikro-skruktural kompleks mineral lempung dan jenis kimia yg berbeda pada kimia penggabungan, hidrolik dan gradien listrik masih terbatas, (3) pemahaman teoritis yang kuat berdasarkan penyelidikan dan bukti-bukti eksperimental masih belum ada.

Agustina (2014) meneliti 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 (lihat Gambar 2.2), 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


(21)

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.

Gambar 2.2 Sel konsolidasi metode elektrokinetik (Agustina, 2014)

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 (lihat Gambar 2.3) . 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


(22)

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

(a) (b)

Gambar 2.3 Model alat pengujian (a) Model alat uji elektroosmosis, (b) Model

preloading (Atmaja, dkk., 2013)

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 (lihat Gambar 2.4). Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa adanya peningkatan daya dukung dari model pondasi tiang setelah proses elektrokinetik, dimana daya dukung mengalami peningkatan yang berarti setelah 24 jam proses elektrokinetik sebesar 14 kali dari daya dukung mula-mula, rasio peningkatan tahanan friksi lebih besar dari pada tahanan ujung pada setiap durasi waktu. Nilai kuat geser undrained (Cu) juga mengalami peningkatan yang berarti (lebih dari 80%) sejalan dengan pertambahan waktu dari 3 jam ke 24 jam. Semakin dekat dengan anoda (tiang), kuat geser undrained semakin meningkat. Pada penelitian ini, proses elektrokinetik lebih efektif setelah durasi 6 jam. Hal ini ditunjukkan dengan peningkatan daya dukungtiang dan kapasitas daya dukung tanah yang lebih besar setelah durasi 6 jam dan nilai kuat geser undrained (Cu) yang cenderung konstan atau bahkan menurun sebelum durasi 6 jam.


(23)

(a) (b)

(c)

(a) (b)

(c)

Gambar 2.4 Model alat, konfigurasi elektroda dan model pondasi tiang (a) peralatan pembebanan dan kotak contoh tanah, (b) Jarak antar elektroda, (c) alat

pengukur daya dukung pondasi pada model pondasi tiang (Tjandra dan Wulandari, 2006)

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


(24)

dinyatakan dalam persen. Kadar air dihitung dengan rumus sebagai berikut (Hardiyatmo, 1992) :

... (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) :

... (2.4) 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 2.2.

Tabel 2.2 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


(25)

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 2.3.


(26)

Tabel 2.3 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.

a. Uji analisis saringan

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 2.4.


(27)

Tabel 2.4 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)

K = konstanta yang bergantung pada berat jenis dan temperatur

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


(28)

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 (Hardiyatmo, 2002):

1. Mempertinggi kuat geser tanah

2. Mengurangi sifat mudah mampat (komprebilitas) 3. Mengurangi permeabilitas

4. Mengurangi perubahan volume akibat perubahan kadar air, dll.

Dalam pemadatan tanah, ada 4 faktor yang mempengaruhi kontrol pemadatan, yaitu (Hardiyatmo, 2002):

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


(29)

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, 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.

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

γb = berat volume basah (gram/cm3) ω = kadar air (%)

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

... (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, ada 2 jenis pemdatana proctor, yaitu standard proctor dan

modified proctor.

Alat pemadat berupa silinder mould yang mempunyai volume 9,44 x 10-4

m3 (lihat Gambar 2.5). tanah di dalam mould dipadatkan dengan penumbuk

yang beratnya sebesar 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30,5 cm (1 ft). Tanah dipadatkan dalam 3 lapisan dengan tiap lapisan ditumbuk sebanyak 25 kali pukulan. Di dalam uji proctor dimodifikasi (modified proctor), mould yang


(30)

digunakan masih tetap sama, hanya berat penumbuknya diganti sebesar 4,54 kg dengan tinggi jatuh penumbuk 45,72 cm. Pada pengujian ini, tanah ditumbuk dalam 5 lapisan.

Gambar 2.5 Alat uji pemadatan proctor standar (Hardiyatmo, 2002)

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 2.6.

Gambar 2.6 Grafik Hubungan Kadar Air dan Berat Volume Kering (Hardiyatmo, 2002)


(31)

17

A. Tahapan Penelitian

Pada penelitian ini, variabel utama yang akan dibahas adalah pengaruh kedalaman elektroda terhadap pengembangan tanah lempung ekspansif. Variasi kedalaman yang dipakai adalah 5 cm, 10 cm dan 15 cm. 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 pengembangan yang terjadi.

Secara umum tahapan penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Bagan Alir Tahapan Penelitian Persiapan Alat dan Bahan

Pengambilan Sampel Tanah Mulai

Studi Literatur


(32)

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 dan Saran

Selesai Pengujian Utama :

Pengujian Sampel Tanah dengan Metode Elektrokinetik 1. Tegangan listrik yang diberikan : 12 volt

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

4. Kedalaman elektroda : 5 cm, 10 cm dan 12 cm Pengujian Awal :

1. Uji Kadar Air 2. Uji Berat Jenis

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

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


(33)

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 3.1. Berdasarkan grafik yang disajikan pada Gambar 3.3, tanah lempung 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), berdasarkan sistem klasifikasi tanah menurut AASHTO, tanah diklasifikasikan sebagai tanah berlempung (A-7-5) (lihat Gambar 3.4). Sedangkan berdasarkan sistem klasifikasi tanah menurut Unified Soil Classification System (ASTM D422), tanah diklasifikasikan sebagai tanah lempung plastisitas sedang sampai tinggi dengan simbol CH (lihat Gambar 3.5).


(34)

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


(35)

Gambar 3.5 Grafik plastisitas untuk klasifikasi tanah menurut USCS 2. Pasir

Pada penelitian ini, pasir digunakan sebagai sand drain, yang dimana sistem kerjanya menyamai vertical drain (saluran buang vertikal) yang akan membawa air dari dalam tanah keluar ke atas menuju permukaan.

C. Alat

1. Box Uji

Alat pengujian yang digunakan untuk stabilisasi tanah dengan metode elektrokinetik adalah box yang terbuat dari akrilik (tebal 5 mm) 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 (lihat Gambar 3.6). Pada samping kanan dan kiri box uji diberi lubang 5 mm untuk selang setinggi 15 cm sebanyak 2 lubang di setiap sisi dan diberi kertas filter agar tanah dan pasir yang tercampur dengan air tidak ikut keluar.


(36)

Gambar 3.6 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 3.7)

Gambar 3.7 Elektroda

3. Voltage Regulator

Sumber tegangan listrik yang digunakan dalam penelitian adalah listrik searah (Direct Current/DC) yang berasal dari regulator dengan kapasitas 3 – 12 volt, 5 Ampere (lihat Gambar 3.8).

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


(37)

Gambar 3.8 Voltage Regulator

4. Kabel dan penjepit

Kabel digunakan sebagai penghantar listrik dari regulator menuju elektroda yang telah ditanam ke dalam tanah untuk dilakukan proses elektrokinetik. Pada Kabel yang digunakan berukuran 4. Pada kabel, dipasang penjepit, yang dijepitkan pada elektroda (lihat Gambar 3.9).

Gambar 3.9 Kabel dan Penjepit

5. Multimeter

Multimeter yang digunakan dalam penelitian ini bertujuan untuk mengukur tegangan listrik yang terdapat pada elektroda selama proses elektrokinetik berlangsung pada setiap waktu pembacaan (lihat Gambar 3.10).

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


(38)

Gambar 3.10 Multimeter

6. Magnetic Dial Gauge

Magnetic dial gauge dipakai agar dapat mengukur besar pengembangan atau penyusutan pada tanah lempung pada penelitian metode elektrokinetik ini (lihat Gambar 3.11).

Gambar 3.11 Magnetic Dial Gauge

7. Selang

Selang berdiameter 5 mm digunakan sebagai jalan keluarnya air dari box

uji menuju gelas ukur (lihat Gambar 3.12). Dial Gauge

Maksimal 3 cm

Stand Dial Gauge


(39)

Gambar 3.12 Selang

8. Kertas Filter (Filter Paper)

Kertas filter digunakan untuk menahan benda padat yang tercampur dengan air yang keluar saat pengujian, seperti butiran pasir dan tanah, agar tidak ikut keluar bersama air (lihat Gambar 3.13)

Gambar 3.13 Kertas Filter (Filter Paper)

9. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk menampung air yang keluar dari lubang yang berada di bagian anoda dan katoda pada box uji (lihat Gambar 3.14).


(40)

Gambar 3.14 Gelas Ukur

10.Besi Silinder Kecil

Besi silinder dengan ukuran 6 mm ini digunakan untuk mengetahui besaran voltase yang terjadi dengan menancapkannya pada setiap titik pengukuran pengembangan (lihat Gambar 3.15).

Gambar 3.15 Besi Silinder Kecil

D. Pelaksanaan Penelitian

1. Tahap Persiapan Pendahuluan

Pada tahap ini dilakukan persiapan bahan dan alat pengujian. Bahan yang disiapkan yaitu tanah lempung ekspansif yang lolos saringan No. 4. Alat uji disusun beserta perlengkapannya (lihat Gambar 3.16)


(41)

Gambar 3.16 Rangkaian bahan dan alat pengujian

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 terdapat pada Lampiran A.

3. Tahap Pengujian Utama

Pengujian utama ini adalah pengujian stabilisasi pengembangan tanah lempung ekspansif menggunakan elektrokinetik. Langkah-langkah pengujian utama ini sebagai berikut :

a. Siapkan tanah lempung ekspansif dan air sebanyak 12,5 kg dan 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 = 11,59 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


(42)

b. Campur tanah dengan air secara merata, sehingga tanah mempunyai kadar air kering optimum (lihat Gambar 3.17).

Gambar 3.17 Pencampuran tanah dengan air

c. Setelah pencampuran, tanah dipadatkan ke dalam box uji hingga mencapai volume 36x20x15 cm. Dengan pasir setebal 2 cm pada setiap sisi. (lihat Gambar 3.18).

Gambar 3.18 Tanah yang telah dipadatkan ke dalam box uji

d. Pemasangan elektroda dengan kedalaman 5 cm dengan jarak 20 cm. (lihat Gambar 3.19)

Bak Tanah Tempat untuk

mencampur tanah dan air

Tanah Tanah dengan kadar air kering

optimum

Box Uji

Pasir Sebagai sistem pembuangan vertikal (vertical drain) 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


(43)

Gambar 3.19 Pemasangan Elektroda

e. Pemasangan plat mika dan 5 buah dial gauge di atas permukaan tanah dengan jarak 5 cm setiap dial gauge. (lihat Gambar 3.20)

f. Pemasangan kabel dengan penjepit pada elektroda. (lihat Gambar 3.20)

Gambar 3.20 Pemasangan Plat Mika, Magnetic Dial Gauge dan kabel beserta penjepit

g. Pengaliran arus DC sebesar 12 volt ke elektroda.

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.

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


(44)

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 hingga tergenang (air yang diberikan 1850 ml) dan dielektrokinetik lagi selama 1 hari untuk melihat apakah tanah yang telah dielektrokinetik selama 4 hari mampu menahan pengembangan tanah.

k. Setelah proses elektrokinetik selama 5 hari, dilakukan pengambilan sampel tanah untuk pengujian kadar air dengan variasi kedalaman 0 cm, 7,5 cm dan 15 cm setiap titik.

l. Bersihkan alat untuk dilakukan pengujian baru dengan langkah-langkah yang sama dengan variasi kedalaman elektroda berbeda, yaitu 10 cm dan 15 cm.

m. Lakukan pengujian besaran voltase pada setiap titik dial pembacaan pengembangan untuk mengetahui besaran voltase yang terjadi (lihat Gambar 3.21).

Gambar 3.21 Pengujian besaran voltase setiap

n. Untuk pengaplikasian di lapangan, dapat dilakukan dengan memasukkan elektroda dengan jarak yang diinginkan, dengan tegangan listrik tertentu, dan dengan kedalaman elektroda efektif yang dapat menstabilisasi pengembangan tanah di lapangan. Tidak lupa pula diberikan sistem

vertical drain atau sand drain untuk mengeluarkan air tanah yang tertarik dan terkumpul selama proses elektrokinetik. Pada penelitian yang

Besi Silinder Kecil Diameter 6 mm

5cm 5cm 5cm


(45)

dilakukan, jarak elektroda yang digunakan adalah 20 cm dengan besaran voltase efektif sebesar 12 V dan kedalaman efektif 10 cm. Apabila dilakukan pengaplikasian untuk menstabilisasi tanah lempung ekspansif dengan metode elektrokinetik di lapangan dengan jarak lebih dari 20 cm, perlu dilakukan penelitian mengenai tegangan dan arus serta kedalaman elektroda yang dapat diaplikasikan sehingga tegangan dapat terdistribusi dengan baik pada elektroda.


(46)

32

A. Hasil Penelitian

1. Pengembangan (swelling)tanah lempung tanpa elektrokinetik

Hasil pengujian pengembangan tanah lempung tanpa elektrokinetik dapat dilihat pada Lampiran B. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, diperoleh grafik hubungan pengembangan tanah dan waktu seperti pada Gambar 4.1.

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

Dari grafik di atas, hasil pengujian selama 4 hari dan 1 hari tambahan didapatkan pengembangan maksimal tanah sebesar 19,267% pada titik 3. Data pengembangan maksimal pada setiap titik disajikan pada Tabel 4.1. (selengkapnya lihat Lampiran B)

Tabel 4.1 Hasil pengembangan tanah tanpa elektrokinetik

Titik 1 2 3 4 5


(47)

2. Pengembangan (swelling) tanah lempung `menggunakan metode elektrokinetik

Hasil pengujian pengembangan tanah lempung menggunakan metode elektrokinetik dapat dilihat pada Lampiran C. Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, diperoleh grafik hubungan pengembangan tanah dan waktu pada setiap kedalaman elektroda dengan tegangan listrik tetap sebesar 12 volt.

a. Dengan kedalaman elektroda 5 cm

Gambar 4.2 Grafik pengembangan (swelling) tanah dan waktu pada kedalaman elektroda 5 cm

Dari grafik di atas, hasil pengujian selama 4 hari dan 1 hari tambahan didapatkan pengembangan maksimal tanah sebesar 13,447% pada titik 3. Data pengembangan maksimal pada setiap titik disajikan pada Tabel 4.2. (selengkapnya lihat Lampiran C)

Tabel 4.2 Hasil pengembangan tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 5 cm

Titik 1 2 3 4 5


(48)

b. Dengan kedalaman elektroda 10 cm

Gambar 4.3 Grafik pengembangan (swelling) tanah dan waktu pada kedalaman elektroda 10 cm

Dari grafik di atas, hasil pengujian selama 4 hari dan 1 hari tambahan didapatkan pengembangan maksimal tanah sebesar 14,577% pada titik 2. Data pengembangan maksimal pada setiap titik disajikan pada Tabel 4.3. (selengkapnya lihat Lampiran C)

Tabel 4.3 Hasil pengembangan tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 10 cm

Titik 1 2 3 4 5


(49)

c. Dengan kedalaman elektroda 15 cm

Gambar 4.4 Grafik pengembangan (swelling) tanah dan waktu pada kedalaman elektroda 15 cm

Dari grafik di atas, hasil pengujian selama 4 hari dan 1 hari tambahan didapatkan pengembangan maksimal tanah sebesar 14,960% pada titik 3. Data pengembangan maksimal pada setiap titik disajikan pada Tabel 4.4. (selengkapnya lihat Lampiran C)

Tabel 4.4 Hasil pengembangan tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 15 cm

Titik 1 2 3 4 5

Pengembangan, S (%) 11.513 14.877 14.960 14.627 9.893

3. Pengembangan (swelling) tanah tanpa elektrokinetik dan dengan elektrokinetik selama 4 hari dan 1 hari tambahan

Pengujian dilakukan selama 4 hari tanpa elektrokinetik maupun dengan elektrokinetik, setelah itu diuji lagi selama 1 hari untuk mengetahui seberapa besar pengembangan yang terjadi. Dari data pengembangan selama 4 hari dan


(50)

1 hari tambahan, diperoleh pengembangan maksimal pada tanah tanpa elektrokinetik maupun dengan elektrokinetik. (lihat Gambar 4.5)

Gambar 4.5 Grafik pengembangan maksimal tanah

Dari grafik di atas, didapatkan hasil pengembangan paling kecil terjadi pada pengujian tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 10 cm. hasil pengembangannya disajikan pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Hasil pengembangan maksimal tanpa dan dengan elektrokinetik

Jarak Dari Anoda

(cm)

Pengembangan Tanpa Elektrokinetik

Pengembangan Maksimal

(5 cm)

Pengembangan Maksimal

(10 cm)

Pengembangan Maksimal

(15 cm)

-5 16.253 11.167 10.647 11.513

5 18.193 13.387 14.577 14.877

10 19.267 13.447 12.450 14.960

15 19.100 13.120 12.453 14.627

25 16.490 10.473 7.990 9.893

4. 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).


(51)

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 Grafik kadar air pada bagian permukaan (0 cm)

Dari grafik di atas, kadar air minimum terdapat pada titik 3 dengan kedalaman elektroda 10 cm sebesar 53% (lihat Tabel 4.6).


(52)

Tabel 4.6 Kadar air pada permukaan (0 cm)

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

Kedalaman Elektroda (cm)

Kadar Air Awal

Titik

1 2 3 4 5

0 (Tanpa

Elektrokinetik) 14% 74% 76% 72% 70% 71%

5 14% 60% 59% 62% 63% 61%

10 14% 63% 54% 53% 53% 54%

15 14% 65% 66% 65% 65% 61%

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

Dari grafik di atas, kadar air minimum terdapat pada titik 1 dengan kedalaman elektroda 10 cm sebesar 53% (lihat Tabel 4.7)


(53)

Tabel 4.7 Kadar air pada tengah (7,5 cm)

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

Kedalaman Elektroda (cm)

Kadar Air Awal

Titik

1 2 3 4 5

0 (Tanpa

Elektrokinetik) 14% 69% 67% 71% 72% 70%

5 14% 60% 62% 62% 62% 61%

10 14% 53% 56% 54% 55% 55%

15 14% 61% 64% 63% 62% 61%

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

Dari grafik di atas, kadar air minimum terdapat pada titik 1 dan 2 dengan kedalaman elektroda 10 cm sebesar 55 % (lihat Tabel 4.8)


(54)

Tabel 4.8 Kadar air pada dasar (15 cm)

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

Kedalaman Elektroda (cm)

Kadar Air Awal

Titik

1 2 3 4 5

0 (Tanpa

Elektrokinetik) 14% 68% 71% 74% 69% 76%

5 14% 58% 62% 62% 61% 59%

10 14% 55% 55% 57% 57% 57%

15 14% 64% 63% 63% 64% 63%

Pada box uji, diberikan lubang berdiameter 0,5 cm pada ketinggian 15 cm untuk mengetahui jumlah air yang keluar ketika pengujian berlangsung.

Gambar 4.9 Grafik jumlah air yang keluar dari lubang pada bagian anoda dan katoda

Jumlah air yang keluar paling banyak terjadi pada tanah dengan elektrokinetik dengan kedalaman elektroda 5 cm di lubang air anoda sebanyak 616 ml dan kedalaman elektroda 15 cm di lubang katoda sebanyak 97 ml. (lihat Tabel 4.9)


(55)

Tabel 4.9 Jumlah air yang keluar pada pengujian

Kedalaman Elektroda

(cm)

Jumlah Air Yang Keluar

Anoda Katoda

0 (Tanpa Elektrokinetik)

191 159

5 616 44

10 423 49

15 581 97

5. Beda besaran voltase pada setiap titik pengujian

Pengukuran besar voltase dari katoda dilakukan dengan menggunakan besi berdiameter 0,6 cm yang dimasukkan ke dalam tanah sesuai pada titik-titik pengujian. Pengujian ini dilakukan dengan pemberian tegangan listrik sebesar 12 volt dan kedalaman elektroda 10 cm karena pada pengujian yang telah dilakukan dengan tegangan dan kedalaman elektroda ini, tanah mengalami pengembangan yang minimum (lihat Gambar 4.10). Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui besaran voltase pada tiap titik dial pengujian. Pengujian dilakukan selama 2 hari karena dari pengujian sebelumnya mengalami pengembangan yang cenderung tetap/stabil setelah proses elektrokinetik selama 2 hari (lihat Gambar 4.11).


(56)

Gambar 4.10 Jarak besi terhadap katoda

Gambar 4.11 Grafik pengujian besaran voltase pada setiap titik

Hasil pengujian besaran voltase pada setiap titik-titik pengujian disajikan pada Lampiran A. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, diperoleh besaran voltase maksimal pada setiap titik pengujian yang disajikan pada Gambar 4.12.


(57)

Gambar 4.12 Grafik besaran voltase maksimum pada setiap titik pengujian terhadap jarak dari katoda

Tabel 4.10 Hasil uji besar voltase

Jarak Dari Katoda (cm) -25 -15 -10 -5 5

Besaran Voltase Maksimal (V) 9,60 8,03 6,24 4,55 2,96

B. Pembahasan

1. Pengaruh kedalaman elektroda pada metode elektrokinetik terhadap pengembangan (swelling) tanah

Dalam pengujian elektrokinetik ini, diberi variasi kedalaman elektroda sebesar 5 cm, 10 cm dan 15 cm. Selisih pengembangan yang terjadi pada tanah lempung tanpa metode stabilisasi sangatlah besar (lihat Tabel 4.11).


(58)

Tabel 4.11 Selisih pengembangan (swelling) tanah pada pengujian 4 hari dan 1 hari tambahan

Kedalaman Elektroda (cm)

Titik

1 2 3 4 5

0 (Tanpa

Elektrokinetik) 0.21 1.065 0.97 0.975 0.74

5 -0.345 0.04 -0.52 -0.05 0.11

10 -0.555 0.88 0 0.3 0.24

15 0.315 0.04 0.33 0.28 -0.12

Pada pengujian elektrokinetik ini, didapatkan hasil yang menunjukkan bahwa pengembangan yang terjadi pada pengujian dengan kedalaman elektroda 15 cm paling besar, sedangkan yang paling kecil terjadi pada pengujian dengan kedalaman elektroda 5 cm. Hal ini karena elektroda dimasukkan hingga menyentuh dasar box uji yang menyebabkan medan listrik pada elektroda tidak terdistribusi dengan baik dan potensial listrik di setiap tempat pada tanah yang diuji tidak sama, sehingga metode elektrokinetik tidak dapat menstabilisasi tanah dengan efektif pada kedalaman elektroda ini. Dari data Tabel 4.10, pengujian elektrokinetik dengan kedalaman elektroda 5 cm efektif untuk dapat menahan pengembangan yang terjadi tanah lempung ekspansif. Hal ini dibuktikan dengan nilai selisih antara pengembangan yang terjadi selama 4 hari dengan pengembangan 1 hari tambahan yang kecil. Namun bila dilihat dari nilai pengembangan (lihat Tabel 4.5), pengembangan paling kecil terjadi pada elektroda dengan kedalaman 10 cm. Maka dapat disimpulkan bahwa kedalaman elektroda 10 cm merupakan kedalaman elektroda yang paling efektif digunakan untuk menahan pengembangan tanah yang terjadi pada pengujian elektrokinetik ini.


(59)

2. Pengaruh kedalaman elektroda pada metode elektrokinetik terhadap kadar air tanah

Pada pengujian tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 15 cm mempunyai pengembangan tanah paling besar sehingga nilai kadar air yang dihasilkan sangat tinggi di antara tanah yang diuji elektrokinetik dengan kedalaman elektroda 5 cm dan 10 cm (lihat Gambar 4.13).

Gambar 4.13 Grafik hubungan kadar air rata-rata dan kedalaman pengembilan sampel

Nilai kadar air rata-rata pada tanah paling besar terdapat pada pengujian tanah tanpa elektrokinetik, sedangkan kadar air paling kecil terdapat pada pengujian tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 10 cm. Dapat disimpulkan bahwa kedalaman elektroda 10 cm mampu mengurangi kadar air pada tanah lempung yang sangat besar.


(60)

Tabel 4.12 Kadar air rata-rata tanah pada setiap kedalaman pengambilan sampel

Kadar Air Rata-Rata Letak

Sampel

Kedalaman (cm)

Kedalaman Elektroda (cm) 0 (Tanpa

Elektrokinetik) 5 10 15

Permukaan 0 71.3% 61.8% 55.5% 64.5%

Tengah 7,5 69.9% 61.3% 54.8% 62.1%

Dasar 15 71.5% 60.2% 56.2% 63.3%

3. Pengaruh Beda Bahan Elektroda Terhadap Pengujian Elektrokinetik

Pada pengujian yang dilakukan bahan sebagai elektroda adalah besi

stainless (anoda (+)) dan tembaga (katoda (-)). Pada pengujian pertama bahan yang digunakan untuk anoda adalah besi tanpa stainless. Tetapi dikarenakan besi mengalami keropos, maka dilakukan penggantian menggunakan besi stainless yang diharapkan tidak mengalami keropos. (lihat Gambar 4.14)

Gambar 4.14 Elektroda anoda (besi) dan katoda (tembaga) mengalami keropos

Namun, hasil yang didapatkan setelah pengujian selesai ternyata besi

stainless tetap mengalami keropos, tetapi tidak sebanyak besi tanpa stainless


(61)

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 4.13 dan Tabel 4.14).

Tabel 4.13 Rumus dan nama ion positif (kation)

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

Rumus Nama Rumus Nama Rumus Nama

Na+ Natrim 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) Cu2+ Tembaga (II) Sn3+ 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)


(62)

Tabel 4.14 Rumus dan nama ion negatif (anion)

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

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 4.13 dan Gambar 4.14).


(63)

Gambar 4.17 Skema elektroforesis 4. Pengaruh beda besaran voltase terhadap jarak dar katoda

Dari hasil besaran voltase maksimum yang diperoleh (lihat Tabel 4.1), terlihat bahwa semakin lama waktu pengujian, semakin kecil besaran voltase atau mengalami penurunan seiring waktu pembacaan selama 2 hari. Hal ini diakibatkan dari proses elektrokinetik yang menyebabkan ion yang berada dalam tanah lempung terikat dan keluar dari box pengujian, sehingga perantara elektron pada elektroda menjadi semakin sedikit dan membuat tegangan listrik yang dialirkan semakin berkurang.


(64)

50

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh bahwa penggunaan metode elektrokinetik secara umum dapat digunakan dalam stabilisasi pengembangan tanah lempung. Adapun kesimpulan yang didapatkan adalah sebagai berikut : 1. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan hasil yang

menunjukkan bahwa besarnya pengembangan pada tanah lempung dapat ditahan oleh proses elektrokinetik. Hal ini dibuktikan dari hasil pengembangan maksimal tanpa elektrokinetik sebesar 19,267% mengalami penyusutan dengan pengembangan maksimal yang terjadi pada elektrokinetik dengan kedalaman elektroda 5 cm, 10 cm dan 15 cm berturut-turut sebesar 13,447%; 14,577%; dan 14,960%.

2. Pada penelitian ini, diperoleh kedalaman elektroda yang efektif untuk stabilisasi tanah lempung ekspansif adalah 10 cm. Terlihat dari nilai pengembangan dan kadar air paling kecil pada setiap pengujian elektrokinetik ini dicapai pada pengujian dengan kedalaman elektroda 10 cm.

3. Prinsip semakin dalam elektroda dimasukkan maka semakin kecil nilai pengembangan dan kadar air tanah, tidak terlalu berlaku pada pengujian elektrokinetik dengan variabel kedalaman elektroda. Hal ini dibuktikan dari nilai pengembangan dan kadar air pada kedalaman elektroda 15 cm yang sangat besar dibandingkan dengan kedalaman elektroda 5 cm dan 10 cm. Kedalaman elektroda jelas mempunyai pengaruh terhadap pengembangan dan penurunan kadar air tanah. Namun, perlu diperhatikan bahwa semakin elektroda mendekati dasar box, maka medan listrik tidak dapat terdistibusi dengan baik sehingga proses elektrokinetik menjadi tidak efektif dalam stabilisasi tanah.


(65)

4. Pemilihan bahan untuk elektroda yang akan dipakai sangat penting agar dapat menghantarkan tegangan listrik dengan baik untuk menstabilisasi tanah lempung.

B. Saran

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

1. Perlu diteliti lagi kedalaman elektroda yang efektif untuk stabilisasi tanah lempung dengan metode elektrokinetik.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai metode elektrokinetik yang tidak kontinyu, seperti pengujian pengembangan tanah yang terjadi tanpa diberikan elektrokinetik lagi setelah pengujian tanah menggunakan proses elektrokinetik.

3. Perlu dilakukan penambahan waktu proses elektrokinetik pada tanah agar stabilisasi pengembangan tanah lebih optimal.

4. Penelitian selanjutnya dapat dilakukan untuk variasi jarak antar elektroda. 5. Perlu dilakukan variasi bahan elektroda agar dapat diketahui bahan yang baik


(66)

52 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 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 Expansive Soil: The Effect of Pile Installation 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.


(67)

(68)

53

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


(69)

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


(70)

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


(71)

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


(72)

(73)

LAMPIRAN B

Data Pengembangan Tanah Tanpa Proses Elektrokinetik

: 0% : 15cm : 12.2

Jam Menit Arloji mm Arloji mm Arloji mm Arloji mm Arloji mm

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0.25 15 1575 15.75 1615 16.15 1640 16.4 1660 16.6 1640 16.4

0.5 30 1910 19.1 2135 21.35 2170 21.7 2160 21.6 1940 19.4

0.75 45 2026 20.26 2282 22.82 2314 23.14 2301 23.01 2040 20.4

1 60 2088 20.88 2316 23.16 2361 23.61 2367 23.67 2102 21.02

2 120 2214.5 22.145 2451 24.51 2539 25.39 2525.5 25.255 2220 22.2

4 240 2305.5 23.055 2471 24.71 2654 26.54 2637.5 26.375 2306.5 23.065

8 480 2327.5 23.275 2488 24.88 2670.5 26.705 2654 26.54 2318 23.18

12 720 2350 23.5 2505.5 25.055 2687 26.87 2670.5 26.705 2329.5 23.295

24 1440 2417 24.17 2557 25.57 2736.5 27.365 2720 27.2 2364.5 23.645

36 2160 2355.5 23.555 2622.5 26.225 2793 27.93 2767.5 27.675 2399.5 23.995 48 2880 2355.5 23.555 2622.5 26.225 2793 27.93 2767.5 27.675 2399.5 23.995 72 4320 2355.5 23.555 2612 26.12 2791.5 27.915 2767 27.67 2399.5 23.995

96 5760 2355.5 23.555 2609 26.09 2788 27.88 2761 27.61 2399.5 23.995

Max 2417 24.17 2622.5 26.225 2793 27.93 2767.5 27.675 2399.5 23.995

Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

24.17 26.225 27.93 27.675 23.995

2.417 2.6225 2.793 2.7675 2.3995

S

Pengembangan (mm)

MDD Penambahan Air : 6400ml Air keluar (Katoda) : 159ml

Waktu Titik

6 7 8 9 10

Pengembangan (cm)

Kadar air awal Batas kadar air kering : 14% Berat Air (Ww) : 1.75kg = 1750ml Tinggi tanah Kedalaman elektroda Air keluar (Anoda) : 191ml

Pengujian 3 : Tanggal 17 Agustus 2016

Volt Volume alat : 0.0108m² Berat Tanah (Wd) : 12.5kg

Jam Menit Arloji mm Arloji mm Arloji mm Arloji mm Arloji mm

96 5760 2355.5 23.555 2609 26.09 2788 27.88 2761 27.61 2399.5 23.995

96.25 5775 2394.5 23.945 2662.5 26.625 2830 28.3 2804.5 28.045 2432 24.32 96.5 5790 2394.5 23.945 2667.5 26.675 2835 28.35 2809.5 28.095 2434.5 24.345 96.75 5805 2394.5 23.945 2671 26.71 2840.5 28.405 2812.5 28.125 2436 24.36

97 5820 2395 23.95 2673.5 26.735 2840.5 28.405 2813.5 28.135 2437.5 24.375 98 5880 2400 24 2680.5 26.805 2847.5 28.475 2818.5 28.185 2441.5 24.415

100 6000 2405 24.05 2691 26.91 2859 28.59 2830 28.3 2447.5 24.475

104 6240 2417.5 24.175 2706 27.06 2874.5 28.745 2844 28.44 2456.5 24.565

108 6480 2430 24.3 2721.5 27.215 2890 28.9 2858.5 28.585 2466 24.66

120 7200 2438 24.38 2729 27.29 2796 27.96 2865 28.65 2473.5 24.735

Max 2438 24.38 2729 27.29 2890 28.9 2865 28.65 2473.5 24.735 Min 2355.5 23.555 2609 26.09 2788 27.88 2761 27.61 2399.5 23.995

0.825 1.2 1.02 1.04 0.74

21 0.21 106.5 1.065 97 0.97 97.5 0.975 74 0.74

Waktu Titik

6 7 8 9 10

S

Pengembangan (mm) Hasil Pengembangan (mm)

Pengujian 3: Tanggal 21 Agustus 2016 Penambahan air setelah 4 hari = 1850ml


(74)

Jam Menit 6 7 8 9 10

0 0 0 0 0 0 0

0.25 15 10.500 10.767 10.933 11.067 10.933 0.5 30 12.733 14.233 14.467 14.400 12.933 0.75 45 13.507 15.213 15.427 15.340 13.600

1 60 13.920 15.440 15.740 15.780 14.013

2 120 14.763 16.340 16.927 16.837 14.800 4 240 15.370 16.473 17.693 17.583 15.377 8 480 15.517 16.587 17.803 17.693 15.453 12 720 15.667 16.703 17.913 17.803 15.530 24 1440 16.113 17.047 18.243 18.133 15.763 36 2160 15.703 17.483 18.620 18.450 15.997 48 2880 15.703 17.483 18.620 18.450 15.997 72 4320 15.703 17.413 18.610 18.447 15.997 96 5760 15.703 17.393 18.587 18.407 15.997 96.25 5775 15.963 17.750 18.867 18.697 16.213 96.5 5790 15.963 17.783 18.900 18.730 16.230 96.75 5805 15.963 17.807 18.937 18.750 16.240 97 5820 15.967 17.823 18.937 18.757 16.250 98 5880 16.000 17.870 18.983 18.790 16.277 100 6000 16.033 17.940 19.060 18.867 16.317 104 6240 16.117 18.040 19.163 18.960 16.377 108 6480 16.200 18.143 19.267 19.057 16.440 120 7200 16.253 18.193 18.640 19.100 16.490 Maks 16.253 18.193 19.267 19.100 16.490

Min 0 0 0 0 0

16.253 18.193 19.267 19.100 16.490 S

Pengembangan (S), %

Pengembangan Tanah (S), %


(1)

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

Pada pengujian tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 15 cm mempunyai pengembangan tanah paling besar sehingga nilai kadar air yang dihasilkan sangat tinggi di antara tanah yang diuji elektrokinetik dengan kedalaman elektroda 5 cm dan 10 cm (lihat Gambar 12).

Gambar 12. Grafik hubungan kadar air rata-rata dan kedalaman pengembilan sampel Nilai kadar air rata-rata pada tanah paling besar terdapat pada pengujian tanah tanpa elektrokinetik, sedangkan kadar air paling kecil terdapat pada pengujian tanah dengan elektrokinetik pada kedalaman elektroda 10 cm. Dapat disimpulkan bahwa kedalaman elektroda 10 cm mampu mengurangi kadar air pada tanah lempung yang sangat besar.

g. Beda bahan elektroda

Pada pengujian yang dilakukan bahan sebagai elektroda adalah besi stainless (anoda (+)) dan tembaga (katoda (-)). Pada pengujian pertama bahan yang digunakan untuk anoda adalah besi tanpa stainless. Tetapi dikarenakan besi mengalami keropos, maka dilakukan penggantian menggunakan besi stainless yang diharapkan tidak mengalami keropos. (lihat Gambar 13)


(2)

9 Namun, hasil yang didapatkan setelah pengujian selesai ternyata besi stainless tetap mengalami keropos, tetapi tidak sebanyak besi tanpa stainless (lihat Gambar 14)

Gambar 14. 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.

h. Beda besaran voltase pada setiap titik pengujian

Pengukuran besar voltase dari katoda dilakukan dengan menggunakan besi berdiameter 0,6 cm yang dimasukkan ke dalam tanah sesuai pada titik-titik pengujian. Pengujian ini dilakukan dengan pemberian tegangan listrik sebesar 12 volt dan kedalaman elektroda 10 cm karena pada pengujian yang telah dilakukan dengan tegangan dan kedalaman elektroda ini, tanah mengalami pengembangan yang minimum (lihat Gambar 15). Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui besaran voltase pada tiap titik dial pengujian. Pengujian dilakukan selama 2 hari karena dari pengujian sebelumnya mengalami pengembangan yang cenderung tetap/stabil setelah proses elektrokinetik selama 2 hari (lihat Gambar 16).


(3)

10 Gambar 15. Jarak besi terhadap katoda


(4)

11 Gambar 17. Grafik besaran voltase maksimum pada setiap titik pengujian terhadap jarak

dari katoda

Dari hasil besaran voltase maksimum yang diperoleh (lihat Tabel 4.1), terlihat bahwa semakin lama waktu pengujian, semakin kecil besaran voltase atau mengalami penurunan seiring waktu pembacaan selama 2 hari. Hal ini diakibatkan dari proses elektrokinetik yang menyebabkan ion yang berada dalam tanah lempung terikat dan keluar dari box pengujian, sehingga perantara elektron pada elektroda menjadi semakin sedikit dan membuat tegangan listrik yang dialirkan semakin berkurang.


(5)

12 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh bahwa penggunaan metode elektrokinetik secara umum dapat digunakan dalam stabilisasi pengembangan tanah lempung. Adapun kesimpulan yang didapatkan adalah sebagai berikut :

1. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan hasil yang menunjukkan bahwa besarnya pengembangan pada tanah lempung dapat ditahan oleh proses elektrokinetik. Hal ini dibuktikan dari hasil pengembangan maksimal tanpa elektrokinetik sebesar 19,267% mengalami penyusutan dengan pengembangan maksimal yang terjadi pada elektrokinetik dengan kedalaman elektroda 5 cm, 10 cm dan 15 cm berturut-turut sebesar 13,447%; 14,577%; dan 14,960%.

2. Pada penelitian ini, diperoleh kedalaman elektroda yang efektif untuk stabilisasi tanah lempung ekspansif adalah 10 cm. Terlihat dari nilai pengembangan dan kadar air paling kecil pada setiap pengujian elektrokinetik ini dicapai pada pengujian dengan kedalaman elektroda 10 cm.

3. Prinsip semakin dalam elektroda dimasukkan maka semakin kecil nilai pengembangan dan kadar air tanah, tidak terlalu berlaku pada pengujian elektrokinetik dengan variabel kedalaman elektroda. Hal ini dibuktikan dari nilai pengembangan dan kadar air pada kedalaman elektroda 15 cm yang sangat besar dibandingkan dengan kedalaman elektroda 5 cm dan 10 cm. Kedalaman elektroda jelas mempunyai pengaruh terhadap pengembangan dan penurunan kadar air tanah. Namun, perlu diperhatikan bahwa semakin elektroda mendekati

dasar box, maka medan listrik tidak dapat terdistibusi dengan baik sehingga proses elektrokinetik menjadi tidak efektif dalam stabilisasi tanah.

4. Pemilihan bahan untuk elektroda yang akan dipakai sangat penting agar dapat menghantarkan tegangan listrik dengan baik untuk menstabilisasi tanah lempung.

SARAN

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

1. Perlu diteliti lagi kedalaman elektroda yang efektif untuk stabilisasi tanah lempung dengan metode elektrokinetik.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai metode elektrokinetik yang tidak kontinyu, seperti pengujian pengembangan tanah yang terjadi tanpa diberikan elektrokinetik lagi setelah pengujian tanah menggunakan proses elektrokinetik.

3. Perlu dilakukan penambahan waktu proses elektrokinetik pada tanah agar stabilisasi pengembangan tanah lebih optimal.

4. Penelitian selanjutnya dapat dilakukan untuk variasi jarak antar elektroda.

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

DAFTAR PUSTAKA

Agustina, 2014, Analisis Kombinasi Preloading Mekanis dan Elektrokinetik Terhadap Pemampatan Tanah Lunak


(6)

13 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.

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.

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.