Stabilisasi Tanah Lempung dengan Menggunakan Semen Portland Tipe I dan Abu Vulkanik dengan Pengujian Kuat Tekan Bebas
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Tanah lunak adalah tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki secara
berhati-hati dapat menyebabkan masalah ketidakstabilan dan penurunan jangka
panjang yang tidak dapat ditolerir; tanah tersebut mempunyai kuat geser yang
rendah dan kompresibilitas yang tinggi. Tanah lunak terbagi menjadi dua, yaitu
tanah lempung lunak dan tanah gambut (Panduan Geoteknik 1 Proses
Pembentukkan dan Sifat-Sifat Dasar Tanah Lunak, 2002).
Apabila tanah dasar yang ada berupa tanah lempung yang mempunyai daya
dukung dan kuat geser yang rendah, maka konstruksi di atasnya bisa mengalami
kerusakan. Sehingga tanah dasar haruslah bersifat keras agar sesuai dengan
persyaratan teknis.
Umumnya sebagian besar wilayah Indonesia terdiri oleh tanah lempung
dengan pengembangan yang cukup besar (plastisitas tinggi). Untuk memenuhi
persyaratan teknis, maka tanah dasar dapat diperbaiki, hal ini dikenal dengan
nama satabilisasi tanah.
Stabilisasi tanah adalah suatu usaha untuk merubah atau memperbaiki sifatsifat teknis tanah agar memenuhi syarat teknis tertentu. Proses stabilisasi tanah
ada 3 cara yaitu dengan cara mekanis, fisis dan kimiawi. Stabilisasi yang
dilakukan dalam penelitian ini adalah secara kimiawi yaitu dengan menambahkan
bahan pencampur (stabilizing agents) pada tanah yang akan distabilisasi. Bahan
1
Universitas Sumatera Utara
pencampur yang dipilih adalah Semen Portland Tipe I dan abu vulkanik Gunung
Sinabung.
Semen adalah campuran senyawa kimia yang bersifat hidrolis, yang berarti
jika dicampur dalam air dalam jumlah tertentu akan mengikat bahan-bahan lain
menjadi satu kesatuan massa yang dapat memadat dan mengeras. Sedangkan abu
vulkanik adalah bahan material vulkanik jatuhan yang disemburkan ke udara pada
saat terjadi letusan (Rostaman et.al, 2011).
Abu vulkanik yang keluar saat gunung meletus memang memberikan
manfaat jangka panjang. Namun ketika terjadi letusan gunung berapi maka
biasanya hanya ada dampak negatif bagi manusia. Abu vulkanik yang menyebar
ke berbagai wilayah bisa merusak rumah, menghambat saluran air, merusak
tanaman pertanian, mengganggu kesehatan penduduk, mengacaukan aktivitas
penduduk dan yang lainnya.
Abu vulkanik selain dapat merusak lingkungan di sekitarnya, ternyata
mempunyai
manfaat
yang
menguntungkan.
Kebanyakan
masyarakat
memanfaatkan abu tersebut sebagai pupuk, seperti halnya masyarakat di
Kabupaten Karo. Untuk di daerah lain, seperti di daerah Gunung Merapi, Gunung
Galunggung, Gunung Kelud dan yang lainnya masyarakat di sekitar gunung
tersebut pun memanfaatkan abu vulkanik hanya sebagai pupuk untuk pertanian
mereka. Hal ini disebabkan karena pengetahuan masyarakat sekitar tentang abu
vulkanik hanya sebatas sebagai pupuk. Padahal abu vulkanik memiliki kandungan
silika yang tinggi. Silika (SiO2) adalah unsur penyusun utama dalam pembentukan
semen, maka abu vulkanik memiliki sifat pozolanik. Sifat pozolanik adalah
perilaku mengikat mineral lain yang ada di lempung sehingga menjadi semakin
2
Universitas Sumatera Utara
keras dalam jangka waktu tertentu (Mu‟minah, 2014). Oleh karena itu, abu
vulkanik dapat dimanfaatkan sebagai material pengganti semen.
Alasan dipilih bahan tersebut sebagai bahan pencampur selain karena
kandungan silika yang dimilikinya juga karena bahan tersebut merupakan limbah
yang selama ini masih kurang termanfaatkan oleh masyarakat. Padahal jumlah
material abu yang ditumpahkan dari Gunung Sinabung diperkirakan sebanyak 2,4
juta meter kubik mulai dari September 2013 sampai dengan Januari 2014 (BBC
Indonesia, 2014).
Penelitian mengenai stabilisasi pada tanah lempung telah banyak dilakukan
sebelumnya sebagai upaya untuk melakukan perbaikan pada tanah. Campuran
bahan yang digunakan pun bermacam-macam antara lain: kapur, semen, fly ash,
bubuk batu merah, abu ampas tebu, abu sekam padi, dan bahan lainnya. Hasilnya
menunjukkan perbaikan pada kondisi tanah lempung baik sifat fisis maupun sifat
mekanisnya.
1.2
RUMUSAN MASALAH
Melakukan pengujian penstabilisasian tanah lempung dengan bahan
pencampur semen dan abu vulkanik. Kadar persentase semen ditentukan sebesar
4% sedangkan variasi kadar persentase abu vulkanik sebesar 2%, 3%, 4%, 5%,
6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, dan 14%.
1.3
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
1.3.1 Tujuan
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
3
Universitas Sumatera Utara
1. Untuk mengetahui sifat fisik (index properties) dari tanah asli.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan semen dan abu vulkanik terhadap
stabilitas tanah.
3. Untuk mencari kadar persentase yang efektif dengan penambahan semen
dan abu vulkanik terhadap daya dukung tanah.
1.3.2 Manfaat
Penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk :
1. Mengurangi limbah abu vulkanik.
2. Pihak konsultan maupun kontraktor proyek jalan raya terutama di daerah
Medan - Binjai - Deli Serdang.
3. Pihak-pihak yang membutuhkan informasi dan mempelajari hal yang
dibahas dalam laporan tugas akhir.
1.4
PEMBATASAN PENELITIAN
Batasan-batasan dalam penelitian ini yakni sebagai berikut :
1. Tanah yang dipakai tanah lempung Patumbak, Deli Serdang
2. Bahan stabilitas yang digunakan adalah abu vulkanik Gunung Sinabung
yang telah lolos saringan no 200
3. Semen yang digunakan Semen Portland Tipe I
4. Diambil sebanyak 15 (lima belas) sampel tanah, dimana 1 (satu) digunakan
sampel tanpa campuran atau tanah asli, 1 (satu) sampel lagi dengan
tambahan semen tanpa abu vulkanik, dan 13 (tiga belas) digunakan sampel
dengan campuran semen – abu vulkanik dengan variasi kadar yang berbeda
4
Universitas Sumatera Utara
yaitu 4% PC + 2% AGV, 4% PC + 3% AGV, 4% PC + 4% AGV, 4% PC +
5% AGV, 4% PC + 6% AGV, 4% PC + 7% AGV, 4% PC + 8% AGV, 4%
PC + 9% AGV, 4% PC + 10% AGV, 4% PC + 11% AGV, 4% PC + 12%
AGV, 4% PC + 13% AGV, dan 4% PC + 14% AGV.
5. Uji index properties tanah asli untuk mengetahui sifat fisis tanah yang
dilakukan pada awal penelitian, meliputi:
Uji Kadar Air
Uji Berat Jenis Tanah
Uji Nilai Atterberg (batas-batas konsistensi)
Uji Distribusi Butiran atau Analisa Saringan
6. Pengujian untuk engineering properties tanah asli dilakukan dengan uji
Proctor Standard, dan uji Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression
Test).
7. Pengujian yang dilakukan terhadap benda uji yang telah diberi campuran
bahan stabilisator mencakup pengujian Atterberg, pengujian Pemadatan
Tanah, serta pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test).
8. Masa pemeraman yaitu 14 hari.
1.5
SISTEMATIKA PENULISAN
Rancangan sistematika penulisan secara keseluruhan pada tugas akhir ini
terdiri dari 5 (lima) bab, uraian masing-masing bab adalah sebagai berikut:
Bab I: Pendahuluan
Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan, rumusan masalah, tujuan
dan manfaat, pembatasan masalah, metodologi dan sistematika penulisan laporan.
5
Universitas Sumatera Utara
Bab II: Tinjauan Pustaka
Bab ini mencakup teori dasar, rumus dan segala sesuatu yang berhubungan
dengan topik yang dibahas.
Bab III: Metodologi Penelitian
Bab ini membahas tentang penjabaran keseluruhan proses yang dilakukan
selama penelitian berlangsung sampai selesai. Diantaranya bagaimana proses
pengujian sampel dilakukan di laboratorium dan bagaimana mendapatkan data
dari hasil pengujian.
Bab IV: Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi tentang pembahasan atau hasil data-data yang dikumpulkan.
Hasil data-data yang terkumpul tersebut kemudian di analisa sehingga diperoleh
hasil atau tujuan akhir dari penelitian ini
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi penjabaran mengenai hasil akhir penelitian dan saran-saran
dari peneliti yang dianggap dapat menjadi masukan bagi pihak lainnya
6
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Tanah lunak adalah tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki secara
berhati-hati dapat menyebabkan masalah ketidakstabilan dan penurunan jangka
panjang yang tidak dapat ditolerir; tanah tersebut mempunyai kuat geser yang
rendah dan kompresibilitas yang tinggi. Tanah lunak terbagi menjadi dua, yaitu
tanah lempung lunak dan tanah gambut (Panduan Geoteknik 1 Proses
Pembentukkan dan Sifat-Sifat Dasar Tanah Lunak, 2002).
Apabila tanah dasar yang ada berupa tanah lempung yang mempunyai daya
dukung dan kuat geser yang rendah, maka konstruksi di atasnya bisa mengalami
kerusakan. Sehingga tanah dasar haruslah bersifat keras agar sesuai dengan
persyaratan teknis.
Umumnya sebagian besar wilayah Indonesia terdiri oleh tanah lempung
dengan pengembangan yang cukup besar (plastisitas tinggi). Untuk memenuhi
persyaratan teknis, maka tanah dasar dapat diperbaiki, hal ini dikenal dengan
nama satabilisasi tanah.
Stabilisasi tanah adalah suatu usaha untuk merubah atau memperbaiki sifatsifat teknis tanah agar memenuhi syarat teknis tertentu. Proses stabilisasi tanah
ada 3 cara yaitu dengan cara mekanis, fisis dan kimiawi. Stabilisasi yang
dilakukan dalam penelitian ini adalah secara kimiawi yaitu dengan menambahkan
bahan pencampur (stabilizing agents) pada tanah yang akan distabilisasi. Bahan
1
Universitas Sumatera Utara
pencampur yang dipilih adalah Semen Portland Tipe I dan abu vulkanik Gunung
Sinabung.
Semen adalah campuran senyawa kimia yang bersifat hidrolis, yang berarti
jika dicampur dalam air dalam jumlah tertentu akan mengikat bahan-bahan lain
menjadi satu kesatuan massa yang dapat memadat dan mengeras. Sedangkan abu
vulkanik adalah bahan material vulkanik jatuhan yang disemburkan ke udara pada
saat terjadi letusan (Rostaman et.al, 2011).
Abu vulkanik yang keluar saat gunung meletus memang memberikan
manfaat jangka panjang. Namun ketika terjadi letusan gunung berapi maka
biasanya hanya ada dampak negatif bagi manusia. Abu vulkanik yang menyebar
ke berbagai wilayah bisa merusak rumah, menghambat saluran air, merusak
tanaman pertanian, mengganggu kesehatan penduduk, mengacaukan aktivitas
penduduk dan yang lainnya.
Abu vulkanik selain dapat merusak lingkungan di sekitarnya, ternyata
mempunyai
manfaat
yang
menguntungkan.
Kebanyakan
masyarakat
memanfaatkan abu tersebut sebagai pupuk, seperti halnya masyarakat di
Kabupaten Karo. Untuk di daerah lain, seperti di daerah Gunung Merapi, Gunung
Galunggung, Gunung Kelud dan yang lainnya masyarakat di sekitar gunung
tersebut pun memanfaatkan abu vulkanik hanya sebagai pupuk untuk pertanian
mereka. Hal ini disebabkan karena pengetahuan masyarakat sekitar tentang abu
vulkanik hanya sebatas sebagai pupuk. Padahal abu vulkanik memiliki kandungan
silika yang tinggi. Silika (SiO2) adalah unsur penyusun utama dalam pembentukan
semen, maka abu vulkanik memiliki sifat pozolanik. Sifat pozolanik adalah
perilaku mengikat mineral lain yang ada di lempung sehingga menjadi semakin
2
Universitas Sumatera Utara
keras dalam jangka waktu tertentu (Mu‟minah, 2014). Oleh karena itu, abu
vulkanik dapat dimanfaatkan sebagai material pengganti semen.
Alasan dipilih bahan tersebut sebagai bahan pencampur selain karena
kandungan silika yang dimilikinya juga karena bahan tersebut merupakan limbah
yang selama ini masih kurang termanfaatkan oleh masyarakat. Padahal jumlah
material abu yang ditumpahkan dari Gunung Sinabung diperkirakan sebanyak 2,4
juta meter kubik mulai dari September 2013 sampai dengan Januari 2014 (BBC
Indonesia, 2014).
Penelitian mengenai stabilisasi pada tanah lempung telah banyak dilakukan
sebelumnya sebagai upaya untuk melakukan perbaikan pada tanah. Campuran
bahan yang digunakan pun bermacam-macam antara lain: kapur, semen, fly ash,
bubuk batu merah, abu ampas tebu, abu sekam padi, dan bahan lainnya. Hasilnya
menunjukkan perbaikan pada kondisi tanah lempung baik sifat fisis maupun sifat
mekanisnya.
1.2
RUMUSAN MASALAH
Melakukan pengujian penstabilisasian tanah lempung dengan bahan
pencampur semen dan abu vulkanik. Kadar persentase semen ditentukan sebesar
4% sedangkan variasi kadar persentase abu vulkanik sebesar 2%, 3%, 4%, 5%,
6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, dan 14%.
1.3
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
1.3.1 Tujuan
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
3
Universitas Sumatera Utara
1. Untuk mengetahui sifat fisik (index properties) dari tanah asli.
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan semen dan abu vulkanik terhadap
stabilitas tanah.
3. Untuk mencari kadar persentase yang efektif dengan penambahan semen
dan abu vulkanik terhadap daya dukung tanah.
1.3.2 Manfaat
Penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk :
1. Mengurangi limbah abu vulkanik.
2. Pihak konsultan maupun kontraktor proyek jalan raya terutama di daerah
Medan - Binjai - Deli Serdang.
3. Pihak-pihak yang membutuhkan informasi dan mempelajari hal yang
dibahas dalam laporan tugas akhir.
1.4
PEMBATASAN PENELITIAN
Batasan-batasan dalam penelitian ini yakni sebagai berikut :
1. Tanah yang dipakai tanah lempung Patumbak, Deli Serdang
2. Bahan stabilitas yang digunakan adalah abu vulkanik Gunung Sinabung
yang telah lolos saringan no 200
3. Semen yang digunakan Semen Portland Tipe I
4. Diambil sebanyak 15 (lima belas) sampel tanah, dimana 1 (satu) digunakan
sampel tanpa campuran atau tanah asli, 1 (satu) sampel lagi dengan
tambahan semen tanpa abu vulkanik, dan 13 (tiga belas) digunakan sampel
dengan campuran semen – abu vulkanik dengan variasi kadar yang berbeda
4
Universitas Sumatera Utara
yaitu 4% PC + 2% AGV, 4% PC + 3% AGV, 4% PC + 4% AGV, 4% PC +
5% AGV, 4% PC + 6% AGV, 4% PC + 7% AGV, 4% PC + 8% AGV, 4%
PC + 9% AGV, 4% PC + 10% AGV, 4% PC + 11% AGV, 4% PC + 12%
AGV, 4% PC + 13% AGV, dan 4% PC + 14% AGV.
5. Uji index properties tanah asli untuk mengetahui sifat fisis tanah yang
dilakukan pada awal penelitian, meliputi:
Uji Kadar Air
Uji Berat Jenis Tanah
Uji Nilai Atterberg (batas-batas konsistensi)
Uji Distribusi Butiran atau Analisa Saringan
6. Pengujian untuk engineering properties tanah asli dilakukan dengan uji
Proctor Standard, dan uji Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression
Test).
7. Pengujian yang dilakukan terhadap benda uji yang telah diberi campuran
bahan stabilisator mencakup pengujian Atterberg, pengujian Pemadatan
Tanah, serta pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test).
8. Masa pemeraman yaitu 14 hari.
1.5
SISTEMATIKA PENULISAN
Rancangan sistematika penulisan secara keseluruhan pada tugas akhir ini
terdiri dari 5 (lima) bab, uraian masing-masing bab adalah sebagai berikut:
Bab I: Pendahuluan
Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan, rumusan masalah, tujuan
dan manfaat, pembatasan masalah, metodologi dan sistematika penulisan laporan.
5
Universitas Sumatera Utara
Bab II: Tinjauan Pustaka
Bab ini mencakup teori dasar, rumus dan segala sesuatu yang berhubungan
dengan topik yang dibahas.
Bab III: Metodologi Penelitian
Bab ini membahas tentang penjabaran keseluruhan proses yang dilakukan
selama penelitian berlangsung sampai selesai. Diantaranya bagaimana proses
pengujian sampel dilakukan di laboratorium dan bagaimana mendapatkan data
dari hasil pengujian.
Bab IV: Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi tentang pembahasan atau hasil data-data yang dikumpulkan.
Hasil data-data yang terkumpul tersebut kemudian di analisa sehingga diperoleh
hasil atau tujuan akhir dari penelitian ini
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi penjabaran mengenai hasil akhir penelitian dan saran-saran
dari peneliti yang dianggap dapat menjadi masukan bagi pihak lainnya
6
Universitas Sumatera Utara