Kajian Efektifitas Penggunaan Semen dan Bottom Ash terhadap Stabilitas Tanah Lempung Ditinjau dari Nilai UCT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam pengertian teknik secara umum, Tanah merupakan material yang
terdiri dari agregat (butiran) mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara
kimia) satu sama lain dan terdiri dari bahan-bahan organik yang telah melapuk
(yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruangruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut. Tanah terdiri dari butiranbutiran tanah itu sendiri serta ruang pori yang berisi air dan udara.
Berdasarkan ukuran butiran, tanah diklasifikasikan menjadi empat kelas
yaitu kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), dan lempung (clay). Pada
penelitian tugas akhir ini digunakan tanah dari kelas tanah lempung (clay).
Das (1994) 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.
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 partikel-pertikel itu melekat satu sama lainnya sedangkan plastisitas
1
Universitas Sumatera Utara
merupakan sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa
perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya dan tanpa terjadi retakanretakan atau terpecah-pecah.
Stabilisasi tanah adalah suatu usaha yang dipakai untuk memperbaiki
bahkan mengubah sifat tanah dasar dengan tujuan agar tanah dasar tersebut dapat
meningkat mutu dan kemampuan daya dukungnya sehingga aman terhadap
konstruksi bangunan yang akan didirikan di atasnya.
Stabilisasi tanah dapat terdiri dari salah satu kegiatan berikut :
1. Mekanik
Stabilisasi mekanik dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis
peralatan mekanis seperti : mesin gilas (roller ), benda berat yang
dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur,pembekuan, pemanasan ,dan
sebagainya.
2. Fisis
Stabilisasi dengan fisis antara lain dengan perbaikan gradasi tanah dengan
menambahkan butiran tanah yang dibutuhkan untuk mencapai gradasi
yang baik (weel graded) dari keadaan sebelumnya (poor graded).
3. Kimiawi
Stabilisasi
kimiawi
ini
dilakukan
dengan
cara
menambahkan
stabilizing agents pada tanah dasar yang akan ditingkatkan mutunya.
Stabilizing agents ini antara lain adalah semen, kapur, fly ash, Bottom Ash
dan lain-lain.
2
Universitas Sumatera Utara
Pada kesempatan ini, penulis akan melakukan penelitian dengan
melakukan stabilisasi tanah lempung dengan menggunakan campuran semen dan
Bottom Ash dengan tujuan peningkatan daya dukung tanah lempung dengan cara
memperbaiki sifat-sifat fisik maupun mekanis dari contoh tanah yang kurang baik
sehingga memenuhi persyaratan teknis.
Pada penelitian ini, sampel yang digunakan adalah sampel tanah dari Desa
Sihaporas, Sibuluan ,Tapanuli Tengah . dengan bahan stabilisasi menggunakan
semen dan Bottom ash yang diambil dari PT. Asahi Sibolga
Tanah selalu memiliki peranan yang penting disetiap lokasi pekerjaan
konstruksi. Hal ini dikarenakan tanah adalah struktur bawah (pondasi) yang
mendukung semua beban bangunan yang akan didirikan di atasnya. Akan tetapi,
sering dijumpai beberapa kasus dimana lokasi memiliki daya dukung tanah yang
kurang baik, sehingga sulit untuk membangun sebuah konstruksi di atas tanah
tersebut.
Oleh karena itu, perlu dilakukan upaya untuk memperbaiki sifat-sifat fisik
maupun sifat-sifat mekanis dari contoh tanah yang kurang baik tersebut sehingga
kekuatan dan daya dukung tanah tersebut menjadi lebih baik dan memenuhi
persyaratan teknis untuk dapat membangun sebuah konstruksi diatas tanah
tersebut. Dalam hal ini, dilakukan upaya perbaikan tanah dengan cara
distabilisasi.
Bahan pencampur kimiawi yang sangat sering digunakan dalam penelitian
adalah semen. Semen banyak digunakan karena semen merupakan material yang
relatif terjangkau dan sangat mudah untuk diperoleh. Disamping itu, stabilisasi
3
Universitas Sumatera Utara
tanah dengan menggunakan bahan pencampur material semen sudah sangat sering
digunakan dalam proses stabilisasi (Bowles, 1993). Akan tetapi, semen juga
memiliki kekurangan, yaitu rentan terhadap keretakan pada suhu yang tinggi,
getas dan korosif. Selain itu, proses produksi semen juga menghasilkan limbah
emisi karbon yang sangat tinggi sehingga tidak ramah terhadap lingkungan. Untuk
mengatasi
kekurangan
dan
memanfaatkan
kelebihan
semen,
diperlukan
penambahan bahan pencampur alternatif. Salah satunya adalah dengan campuran
Bottom Ash.
Bottom Ash merupakan limbah padat hasil pembakaran batu bara dimana
jumlahnya akan terus bertambah selama indsustri terus berproduksi. Bottom ash
dikenal sebagai salah satu alternatif filler yang digunakan dalam pembuatan aspal
beton. Dari penelitian tersebut dapat diketahui bahwa Bottom Ash memiliki
kandungan silika dan kadar oksida yang merupakan mineral dasar pembuatan
semen,sehingga memiliki sifat pozzolan. Dari hal ini di harapkan dengan
pencampuran semen dan Bottom Ash dapat mengikat mineral lempung dan
meningkatkan nilai daya dukung tanah lempung
Metode penelitian yang dilakukan adalah metode stabilisasi. Dalam
pengujian laboratorium, dilakukan beberapa cara dalam menentukan besar
kekuatan geser tanah akibat dilakukannya proses stabilisasi diantaranya Uji Kuat
Tekan Tanah (UCT), Uji CBR atau dapat menggunakan Uji Triaxial. Dalam
penelitian ini penulis menggunakan Uji Kuat Tekan Tanah (UCT) sebagai
pengujian untuk menentukan besar kekuatan geser tanah.
I.2.
Rumusan Masalah
4
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan penjelasan latar belakang serta tujuan diatas dapat ditentukan
yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah pengaruh penambahan
semen dan Bottom Ash terhadap nilai Uji Kuat Tekan UCT pada tanah lempung.
Kadar persentase semen ditentukan sebesar 2% sedangkan variasi kadar
persentase Bottom Ash sebesar 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%,
12%, 13%, dan 14%.
1.3. Tujuan
Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Mengetahui sifat fisik (Index Properties) dari tanah asli.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan campuran semen dan Bottom
Ash pada tanah lempung (clay) terhadap nilai Kuat Tekan tanah
dengan lamanya waktu pemeraman, yaitu pada umur 14 hari.
3.
Mengetahui kadar Bottom Ash optimum untuk mendapakan Kuat Tekan
tanah maksimum.
1.4. Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah pada Tugas Akhir ini adalah:
1. Tanah yang dipakai dalam pengujian adalah tanah lempung yang berasal
dari Desa Sipahoras,sibuluan.
2. Bahan pencampur yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan
kimiawi yaitu semen portland, tanah lempung (clay), dan bottom ash.
5
Universitas Sumatera Utara
3. Diambil sebanyak 23 (dua puluh tiga) sampel tanah, dimana 1 (satu)
dipakai untuk sampel tanpa campuran atau tanah asli ,22 (dua puluh dua)
digunakan untuk sampel dengan campuran semen–Bottom Ash.
1%PC , 1% (PC) + 2% (BA), 1% (PC) + 4% (BA), 1%(PC) + 6% (BA),
1%(PC) + 8% (BA), 1% (PC) + 10% (BA), 1% (PC) + 12% (BA), 1%(PC)
+
14%(BA)
2% (PC), 2% (PC) + 2% (BA), 2% (PC) + 3% (BA), 2% (PC) + 4% (BA),
2%(PC) + 5%(BA), 2% (PC) + 6% (BA), 2% (PC) + 7% (BA), 2%(PC) +
8%(BA), 2% (PC) + 9% (BA), 2% (PC) + 10% (BA), 2%(PC) +
11%(BA), 2% (PC) + 12% (BA), 2% (PC) + 13% (BA), 2%(PC) +
14%(BA)
4. Pengujian sifat fisik terhadap sampel tanah dilakukan di laboratorium
meliputi pemeriksaan Kadar Air, Berat Isi, Berat Jenis , Analisa Saringan
serta pengujian Atterberg mencakup pemeriksaan Batas Cair dan Batas
Plastis.
5. Pengujian untuk Engineering properties dilakukan dengan uji Kuat Tekan
Bebas (Unconfined Compression Test) dan uji Proctor Standard.
6. Waktu pemeraman (Curing Time) yang diperlukan agar campuran merata
dilakukan selama 14 hari.
7. Pengujian CBR dan Triaksial tidak dilakukan dalam penelitian ini.
I.5.
Metode Penelitian
Metode yang dilakukan
dalam penelitian tugas akhir ini adalah studi
pustaka, tinjauan lapangan, analisa
laboratorium
di Lembaga Penelitian
Universitas Sumatera Utara dan analisa laboratorium di Laboratorium Mekanika
6
Universitas Sumatera Utara
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dan
tahap-tahap pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut :
1. Tahap pendahuluan, yang merupakan tahapan studi pustaka yang meliputi
pengumpulan dan mempelajari literatur-literatur yang berkaitan dengan
penelitian ini serta membuat sketsa sementara.
2. Tahap pengambilan data lapangan berupa pengambilan sampel tanah tidak
terganggu (undisturbed sample) dan sampel tanah terganggu (disturbed)
untuk diuji di laboratorium serta persiapan data untuk dispesifikasi.
3. Tahap pengambilan data lapangan berupa bottom ash dan semen untuk
diuji di laboratorium serta persiapan data untuk dispesifikasi.
4. Tahapan pengujian laboratorium untuk mengetahui sifat fisik dan sifat
mekanik tanah.
5. Tahap pencampuran tanah dengan semen dan Bottom Ash dengan kadar
yang telah ditentukan.
6. Tahapan analisa data, dengan melakukan pengolahan data hasil uji
laboratorium berupa Analisa Ayakan, Compaction, Atterberg dan untuk
mendapatkan parameter dalam perhitungan
nilai Kuat Tekan Bebas
(UCT).
7. Tahap penyusunan laporan.
7
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam pengertian teknik secara umum, Tanah merupakan material yang
terdiri dari agregat (butiran) mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara
kimia) satu sama lain dan terdiri dari bahan-bahan organik yang telah melapuk
(yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruangruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut. Tanah terdiri dari butiranbutiran tanah itu sendiri serta ruang pori yang berisi air dan udara.
Berdasarkan ukuran butiran, tanah diklasifikasikan menjadi empat kelas
yaitu kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), dan lempung (clay). Pada
penelitian tugas akhir ini digunakan tanah dari kelas tanah lempung (clay).
Das (1994) 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.
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 partikel-pertikel itu melekat satu sama lainnya sedangkan plastisitas
1
Universitas Sumatera Utara
merupakan sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa
perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya dan tanpa terjadi retakanretakan atau terpecah-pecah.
Stabilisasi tanah adalah suatu usaha yang dipakai untuk memperbaiki
bahkan mengubah sifat tanah dasar dengan tujuan agar tanah dasar tersebut dapat
meningkat mutu dan kemampuan daya dukungnya sehingga aman terhadap
konstruksi bangunan yang akan didirikan di atasnya.
Stabilisasi tanah dapat terdiri dari salah satu kegiatan berikut :
1. Mekanik
Stabilisasi mekanik dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis
peralatan mekanis seperti : mesin gilas (roller ), benda berat yang
dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur,pembekuan, pemanasan ,dan
sebagainya.
2. Fisis
Stabilisasi dengan fisis antara lain dengan perbaikan gradasi tanah dengan
menambahkan butiran tanah yang dibutuhkan untuk mencapai gradasi
yang baik (weel graded) dari keadaan sebelumnya (poor graded).
3. Kimiawi
Stabilisasi
kimiawi
ini
dilakukan
dengan
cara
menambahkan
stabilizing agents pada tanah dasar yang akan ditingkatkan mutunya.
Stabilizing agents ini antara lain adalah semen, kapur, fly ash, Bottom Ash
dan lain-lain.
2
Universitas Sumatera Utara
Pada kesempatan ini, penulis akan melakukan penelitian dengan
melakukan stabilisasi tanah lempung dengan menggunakan campuran semen dan
Bottom Ash dengan tujuan peningkatan daya dukung tanah lempung dengan cara
memperbaiki sifat-sifat fisik maupun mekanis dari contoh tanah yang kurang baik
sehingga memenuhi persyaratan teknis.
Pada penelitian ini, sampel yang digunakan adalah sampel tanah dari Desa
Sihaporas, Sibuluan ,Tapanuli Tengah . dengan bahan stabilisasi menggunakan
semen dan Bottom ash yang diambil dari PT. Asahi Sibolga
Tanah selalu memiliki peranan yang penting disetiap lokasi pekerjaan
konstruksi. Hal ini dikarenakan tanah adalah struktur bawah (pondasi) yang
mendukung semua beban bangunan yang akan didirikan di atasnya. Akan tetapi,
sering dijumpai beberapa kasus dimana lokasi memiliki daya dukung tanah yang
kurang baik, sehingga sulit untuk membangun sebuah konstruksi di atas tanah
tersebut.
Oleh karena itu, perlu dilakukan upaya untuk memperbaiki sifat-sifat fisik
maupun sifat-sifat mekanis dari contoh tanah yang kurang baik tersebut sehingga
kekuatan dan daya dukung tanah tersebut menjadi lebih baik dan memenuhi
persyaratan teknis untuk dapat membangun sebuah konstruksi diatas tanah
tersebut. Dalam hal ini, dilakukan upaya perbaikan tanah dengan cara
distabilisasi.
Bahan pencampur kimiawi yang sangat sering digunakan dalam penelitian
adalah semen. Semen banyak digunakan karena semen merupakan material yang
relatif terjangkau dan sangat mudah untuk diperoleh. Disamping itu, stabilisasi
3
Universitas Sumatera Utara
tanah dengan menggunakan bahan pencampur material semen sudah sangat sering
digunakan dalam proses stabilisasi (Bowles, 1993). Akan tetapi, semen juga
memiliki kekurangan, yaitu rentan terhadap keretakan pada suhu yang tinggi,
getas dan korosif. Selain itu, proses produksi semen juga menghasilkan limbah
emisi karbon yang sangat tinggi sehingga tidak ramah terhadap lingkungan. Untuk
mengatasi
kekurangan
dan
memanfaatkan
kelebihan
semen,
diperlukan
penambahan bahan pencampur alternatif. Salah satunya adalah dengan campuran
Bottom Ash.
Bottom Ash merupakan limbah padat hasil pembakaran batu bara dimana
jumlahnya akan terus bertambah selama indsustri terus berproduksi. Bottom ash
dikenal sebagai salah satu alternatif filler yang digunakan dalam pembuatan aspal
beton. Dari penelitian tersebut dapat diketahui bahwa Bottom Ash memiliki
kandungan silika dan kadar oksida yang merupakan mineral dasar pembuatan
semen,sehingga memiliki sifat pozzolan. Dari hal ini di harapkan dengan
pencampuran semen dan Bottom Ash dapat mengikat mineral lempung dan
meningkatkan nilai daya dukung tanah lempung
Metode penelitian yang dilakukan adalah metode stabilisasi. Dalam
pengujian laboratorium, dilakukan beberapa cara dalam menentukan besar
kekuatan geser tanah akibat dilakukannya proses stabilisasi diantaranya Uji Kuat
Tekan Tanah (UCT), Uji CBR atau dapat menggunakan Uji Triaxial. Dalam
penelitian ini penulis menggunakan Uji Kuat Tekan Tanah (UCT) sebagai
pengujian untuk menentukan besar kekuatan geser tanah.
I.2.
Rumusan Masalah
4
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan penjelasan latar belakang serta tujuan diatas dapat ditentukan
yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah pengaruh penambahan
semen dan Bottom Ash terhadap nilai Uji Kuat Tekan UCT pada tanah lempung.
Kadar persentase semen ditentukan sebesar 2% sedangkan variasi kadar
persentase Bottom Ash sebesar 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%,
12%, 13%, dan 14%.
1.3. Tujuan
Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Mengetahui sifat fisik (Index Properties) dari tanah asli.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan campuran semen dan Bottom
Ash pada tanah lempung (clay) terhadap nilai Kuat Tekan tanah
dengan lamanya waktu pemeraman, yaitu pada umur 14 hari.
3.
Mengetahui kadar Bottom Ash optimum untuk mendapakan Kuat Tekan
tanah maksimum.
1.4. Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah pada Tugas Akhir ini adalah:
1. Tanah yang dipakai dalam pengujian adalah tanah lempung yang berasal
dari Desa Sipahoras,sibuluan.
2. Bahan pencampur yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan
kimiawi yaitu semen portland, tanah lempung (clay), dan bottom ash.
5
Universitas Sumatera Utara
3. Diambil sebanyak 23 (dua puluh tiga) sampel tanah, dimana 1 (satu)
dipakai untuk sampel tanpa campuran atau tanah asli ,22 (dua puluh dua)
digunakan untuk sampel dengan campuran semen–Bottom Ash.
1%PC , 1% (PC) + 2% (BA), 1% (PC) + 4% (BA), 1%(PC) + 6% (BA),
1%(PC) + 8% (BA), 1% (PC) + 10% (BA), 1% (PC) + 12% (BA), 1%(PC)
+
14%(BA)
2% (PC), 2% (PC) + 2% (BA), 2% (PC) + 3% (BA), 2% (PC) + 4% (BA),
2%(PC) + 5%(BA), 2% (PC) + 6% (BA), 2% (PC) + 7% (BA), 2%(PC) +
8%(BA), 2% (PC) + 9% (BA), 2% (PC) + 10% (BA), 2%(PC) +
11%(BA), 2% (PC) + 12% (BA), 2% (PC) + 13% (BA), 2%(PC) +
14%(BA)
4. Pengujian sifat fisik terhadap sampel tanah dilakukan di laboratorium
meliputi pemeriksaan Kadar Air, Berat Isi, Berat Jenis , Analisa Saringan
serta pengujian Atterberg mencakup pemeriksaan Batas Cair dan Batas
Plastis.
5. Pengujian untuk Engineering properties dilakukan dengan uji Kuat Tekan
Bebas (Unconfined Compression Test) dan uji Proctor Standard.
6. Waktu pemeraman (Curing Time) yang diperlukan agar campuran merata
dilakukan selama 14 hari.
7. Pengujian CBR dan Triaksial tidak dilakukan dalam penelitian ini.
I.5.
Metode Penelitian
Metode yang dilakukan
dalam penelitian tugas akhir ini adalah studi
pustaka, tinjauan lapangan, analisa
laboratorium
di Lembaga Penelitian
Universitas Sumatera Utara dan analisa laboratorium di Laboratorium Mekanika
6
Universitas Sumatera Utara
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dan
tahap-tahap pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut :
1. Tahap pendahuluan, yang merupakan tahapan studi pustaka yang meliputi
pengumpulan dan mempelajari literatur-literatur yang berkaitan dengan
penelitian ini serta membuat sketsa sementara.
2. Tahap pengambilan data lapangan berupa pengambilan sampel tanah tidak
terganggu (undisturbed sample) dan sampel tanah terganggu (disturbed)
untuk diuji di laboratorium serta persiapan data untuk dispesifikasi.
3. Tahap pengambilan data lapangan berupa bottom ash dan semen untuk
diuji di laboratorium serta persiapan data untuk dispesifikasi.
4. Tahapan pengujian laboratorium untuk mengetahui sifat fisik dan sifat
mekanik tanah.
5. Tahap pencampuran tanah dengan semen dan Bottom Ash dengan kadar
yang telah ditentukan.
6. Tahapan analisa data, dengan melakukan pengolahan data hasil uji
laboratorium berupa Analisa Ayakan, Compaction, Atterberg dan untuk
mendapatkan parameter dalam perhitungan
nilai Kuat Tekan Bebas
(UCT).
7. Tahap penyusunan laporan.
7
Universitas Sumatera Utara