Pengaruh Penggunaan Kapur (CaO) dan Abu Vulkanik Sebagai Bahan Stabilisasi Pada Tanah Lempung Ditinjau dari Nilai CBR dan Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)
BAB I
PENDAHULUAN
I.1.
LATAR BELAKANG
Kondisi tanah di Indonesia sangat bervariasi ditinjau dari segi kemampuan
dukungnya. Tanah merupakan salah satu material yang memegang peranan
penting dalam konstruksi atau pondasi, sehingga diperlukan tanah dengan sifatsifat teknik yang memadai. Dalam kenyataanya sering dijumpai sifat tanah yang
tidak memadai misalnya kompresibilitas, permeabilitas, maupun plastisitasnya.
Menurut Bowles (1989) tanah merupakan campuran partikel-partikel yang
terdiri dari salah satu atau seluruh jenis seperti berangkal (boulders), kerikil
(gravel), pasir (sand), lanau (silt), lempung (clay) dan koloid (colloids). Selain
sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, tanah juga
berfungsi sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Pada mulanya, seni rekayasa
tanah dilaksanakan hanya berdasarkan pengalaman di masa lalu saja. Tetapi
dengan pertumbuhan ilmu dan teknologi, perancangan dan pelaksanaan struktur
yang lebih baik dan lebih ekonomis adalah hal yang sangat diperlukan (Das,
1998).
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
1
Universitas Sumatera Utara
persyaratan teknis, maka tanah dasar dapat diperbaiki, hal ini dikenal dengan
nama stabilisasi tanah.
Stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan tertentu, guna
memperbaiki sifat-sifat teknis tanah tertentu agar memenuhi syarat teknis tertentu
(Hardiyatmo, 2010).
Pada penelitian ini akan dibahas tentang stabilisasi tanah lempung dengan
penambahan kapur dan abu vulkanik sebagai bahan stabilisator yang diharapkan
dapat memperbaiki sifat-sifat fisis maupun mekanis dari sampel tanah sehingga
didapat tanah lempung yang memenuhi syarat teknis penggunaan pada konstruksi
di lapangan.
Kapur merupakan salah satu bahan bangunan yang dapat digunakan untuk
perbaikan tanah. Batu kapur merupakan bahan dasar pembuatan kapur yang
mengandung kalsium karbonat (CaCO ) yang apabila tercampur dengan air akan
menghasilkan kalsium hidroksida (Ca(OH) ). Ketika kapur dengan mineral
lempung bereaksi, maka akan membentuk gel yang kuat dan keras yaitu kalsium
silikat yang dapat melapisi dan mengikat partikel lempung serta menutup poripori tanah sehingga dapat memperkecil indeks plastisitas tanah.
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.
2
Universitas Sumatera Utara
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
keras dalam jangka waktu tertentu. Oleh karena itu, abu vulkanik dapat
dimanfaatkan sebagai material pengganti semen.
I.2. RUMUSAN MASALAH
Adapun permasalahan yang ingin dijawab dalam penelitian ini yaitu antara
lain:
1. Apakah kapur dan abu Gunung Sinabung dapat dimanfaatkan untuk
bahan stabilisasi tanah?
2. Apakan tanah seperti dari Patumbak dapat digunakan sebagai tanah
timbunan dengan memperbaiki index propertiesnya?
3. Berapakah kadar campuran kapur dan abu Gunung Sinabung yang
sesuai untuk stabilisasi tanah ?
4. Berapa kadar air optimum kombinasi kapur dan abu Gunung Sinabung
untuk stabilisasi tanah Patumbak?
3
Universitas Sumatera Utara
I.3.
TUJUAN DAN MANFAAT
1.3.1
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini diantaranya:
1. Mengetahui sifat fisis dan teknis dari kapur dan abu Gunung Sinabung
2. Mengetahui pengaruh penambahan Kapur sebesar 2%, 4%, 6%, 8%
terhadap index properties
3. Mencari campuran yang optimal yang memberikan nilai kuat tekan
bebas (UCT) dan CBR terbesar dari tanah lempung yang distabilisasi
dengan abu kapur dan abu Gunung Sinabung
1.3.2 Manfaat
Hasil penelitian ini diharapkan suatu timbunan yang menggunakan tanah
lempung Patumbak dapat distabilisasi. Sifat tanah lempung ini dapat
membahayakan suatu konstruksi dan dapat memperlambat suatu pekerjaan
konstruksi ataupun pekerjaan timbunan. Dalam penelitian akan dilakukan variasi
antara kapur dan abu Gunung Sinabung yang sedemikian rupa agar hasil yang
diperoleh sesuai dengan yang diharapkan.
Diharapkan juga bahwa variasi kapur dan abu Gunung Sinabung dapat
mencapai hasil yang diharapkan sehingga dapat digunakan sebagai referensi untuk
menjadi satu bahan stabilisator sehingga kedua limbah tersebut dapat
dimanfaatkan
semaksimal
mungkin
agar
dapat
mengurangi
dampak
lingkungannya dan juga pemanfaatan limbah.
4
Universitas Sumatera Utara
I.4.
PEMBATASAN MASALAH
Pada Tugas Akhir ini, batasan-batasannya antara lain :
1. Tanah yang dipakai tanah lempung Patumbak, Deli Serdang.
2. Bahan stabilitas yang digunakan adalah kapur yang telah lolos saringan no
200.
3. Kapur yang digunakan adalah kapur yang dibeli dari Toko.
4. Abu vulkanik yang digunakan adalah abu vulkanik Gunung Sinabung.
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. Uji index properties Kapur Tohor 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
7. Pengujian untuk enginering properties dilakukan dengan uji Proctor
Standard, uji CBR Laboratorium (California Bearing Ratio) Tidak
Terendam (Unsoaked) dan uji kuat tekan bebas (Unconfined Compression
Test).
5
Universitas Sumatera Utara
8. Berat tanah yang dimaksud adalah tanah dalam kondisi kering setelah
dijemur di bawah sinar matahari dan lolos saringan no 4.
9. Masa pemeraman yaitu 7 hari.
10. Pada penelitian ini, tidak berfokus pada segi ekonomis.
I.5.
SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dalam penelitian ini akan dibuat dalam 5 bab dengan
uraian sebagai berikut:
Bab I: Pendahuluan
Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan, tujuan dan manfaat, rumusan
masalah, pembatasan masalah.
Bab II: Tinjauan Pustaka
Bab ini mencakup hal-hal yang dijadikan penulis sebagai dasar
dalam
membahas pengaruh penambahan kapur dan abu vulkanik pada tanah lempung,
terhadap peningkatan daya dukung tanah dengan pengujian CBR Laboratorium
(California Bearing Ratio) dan pengujian kuat tekan bebas (Unconfined
Compression Test).
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini berisi tentang segala metodologi yang dilakukan dalam penelitian
berupa urutan-urutan tahapan pelaksanaan penelitian mulai dari pekerjaan di
lapangan sampai jenis penelitian yang dilakukan di laboratorium hingga analisis
data laboratorium yang telah diperoleh.
6
Universitas Sumatera Utara
Bab IV: Pembahasan
Bab ini berisi tentang pembahasan mengenai pengaruh penambahan kapur
dan
abu vulkanik
pada
tanah
lempung
yang dilihat dari pengujian
laboratorium yaitu CBR Laboratorium sesuai dengan variasi kadar campuran
yang direncanakan. Membahas tentang data-data yang didapat dari penelitian
yang dilakukan yakni nilai CBR pada uji CBR Lab. dan Unconfined Compression
Test sesuai dengan variasi kadar campuran yang
direncanakan. Membahas
tentang data-data yang didapat dari penelitian yang dilakukan yakni nilai �� dan
�� pada uji kuat tekan bebas , membahas grafik hubungan antara kapur dan abu
vulkanik dengan lama pemeraman terhadap kekuatan tanah yang diperoleh, serta
analisa angka dari pengujian Atterberg.
Bab V: Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil penelitian dan saran-saran yang
diberikan atas hasil yang didapat.
7
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
I.1.
LATAR BELAKANG
Kondisi tanah di Indonesia sangat bervariasi ditinjau dari segi kemampuan
dukungnya. Tanah merupakan salah satu material yang memegang peranan
penting dalam konstruksi atau pondasi, sehingga diperlukan tanah dengan sifatsifat teknik yang memadai. Dalam kenyataanya sering dijumpai sifat tanah yang
tidak memadai misalnya kompresibilitas, permeabilitas, maupun plastisitasnya.
Menurut Bowles (1989) tanah merupakan campuran partikel-partikel yang
terdiri dari salah satu atau seluruh jenis seperti berangkal (boulders), kerikil
(gravel), pasir (sand), lanau (silt), lempung (clay) dan koloid (colloids). Selain
sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, tanah juga
berfungsi sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Pada mulanya, seni rekayasa
tanah dilaksanakan hanya berdasarkan pengalaman di masa lalu saja. Tetapi
dengan pertumbuhan ilmu dan teknologi, perancangan dan pelaksanaan struktur
yang lebih baik dan lebih ekonomis adalah hal yang sangat diperlukan (Das,
1998).
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
1
Universitas Sumatera Utara
persyaratan teknis, maka tanah dasar dapat diperbaiki, hal ini dikenal dengan
nama stabilisasi tanah.
Stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan tertentu, guna
memperbaiki sifat-sifat teknis tanah tertentu agar memenuhi syarat teknis tertentu
(Hardiyatmo, 2010).
Pada penelitian ini akan dibahas tentang stabilisasi tanah lempung dengan
penambahan kapur dan abu vulkanik sebagai bahan stabilisator yang diharapkan
dapat memperbaiki sifat-sifat fisis maupun mekanis dari sampel tanah sehingga
didapat tanah lempung yang memenuhi syarat teknis penggunaan pada konstruksi
di lapangan.
Kapur merupakan salah satu bahan bangunan yang dapat digunakan untuk
perbaikan tanah. Batu kapur merupakan bahan dasar pembuatan kapur yang
mengandung kalsium karbonat (CaCO ) yang apabila tercampur dengan air akan
menghasilkan kalsium hidroksida (Ca(OH) ). Ketika kapur dengan mineral
lempung bereaksi, maka akan membentuk gel yang kuat dan keras yaitu kalsium
silikat yang dapat melapisi dan mengikat partikel lempung serta menutup poripori tanah sehingga dapat memperkecil indeks plastisitas tanah.
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.
2
Universitas Sumatera Utara
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
keras dalam jangka waktu tertentu. Oleh karena itu, abu vulkanik dapat
dimanfaatkan sebagai material pengganti semen.
I.2. RUMUSAN MASALAH
Adapun permasalahan yang ingin dijawab dalam penelitian ini yaitu antara
lain:
1. Apakah kapur dan abu Gunung Sinabung dapat dimanfaatkan untuk
bahan stabilisasi tanah?
2. Apakan tanah seperti dari Patumbak dapat digunakan sebagai tanah
timbunan dengan memperbaiki index propertiesnya?
3. Berapakah kadar campuran kapur dan abu Gunung Sinabung yang
sesuai untuk stabilisasi tanah ?
4. Berapa kadar air optimum kombinasi kapur dan abu Gunung Sinabung
untuk stabilisasi tanah Patumbak?
3
Universitas Sumatera Utara
I.3.
TUJUAN DAN MANFAAT
1.3.1
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini diantaranya:
1. Mengetahui sifat fisis dan teknis dari kapur dan abu Gunung Sinabung
2. Mengetahui pengaruh penambahan Kapur sebesar 2%, 4%, 6%, 8%
terhadap index properties
3. Mencari campuran yang optimal yang memberikan nilai kuat tekan
bebas (UCT) dan CBR terbesar dari tanah lempung yang distabilisasi
dengan abu kapur dan abu Gunung Sinabung
1.3.2 Manfaat
Hasil penelitian ini diharapkan suatu timbunan yang menggunakan tanah
lempung Patumbak dapat distabilisasi. Sifat tanah lempung ini dapat
membahayakan suatu konstruksi dan dapat memperlambat suatu pekerjaan
konstruksi ataupun pekerjaan timbunan. Dalam penelitian akan dilakukan variasi
antara kapur dan abu Gunung Sinabung yang sedemikian rupa agar hasil yang
diperoleh sesuai dengan yang diharapkan.
Diharapkan juga bahwa variasi kapur dan abu Gunung Sinabung dapat
mencapai hasil yang diharapkan sehingga dapat digunakan sebagai referensi untuk
menjadi satu bahan stabilisator sehingga kedua limbah tersebut dapat
dimanfaatkan
semaksimal
mungkin
agar
dapat
mengurangi
dampak
lingkungannya dan juga pemanfaatan limbah.
4
Universitas Sumatera Utara
I.4.
PEMBATASAN MASALAH
Pada Tugas Akhir ini, batasan-batasannya antara lain :
1. Tanah yang dipakai tanah lempung Patumbak, Deli Serdang.
2. Bahan stabilitas yang digunakan adalah kapur yang telah lolos saringan no
200.
3. Kapur yang digunakan adalah kapur yang dibeli dari Toko.
4. Abu vulkanik yang digunakan adalah abu vulkanik Gunung Sinabung.
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. Uji index properties Kapur Tohor 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
7. Pengujian untuk enginering properties dilakukan dengan uji Proctor
Standard, uji CBR Laboratorium (California Bearing Ratio) Tidak
Terendam (Unsoaked) dan uji kuat tekan bebas (Unconfined Compression
Test).
5
Universitas Sumatera Utara
8. Berat tanah yang dimaksud adalah tanah dalam kondisi kering setelah
dijemur di bawah sinar matahari dan lolos saringan no 4.
9. Masa pemeraman yaitu 7 hari.
10. Pada penelitian ini, tidak berfokus pada segi ekonomis.
I.5.
SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dalam penelitian ini akan dibuat dalam 5 bab dengan
uraian sebagai berikut:
Bab I: Pendahuluan
Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan, tujuan dan manfaat, rumusan
masalah, pembatasan masalah.
Bab II: Tinjauan Pustaka
Bab ini mencakup hal-hal yang dijadikan penulis sebagai dasar
dalam
membahas pengaruh penambahan kapur dan abu vulkanik pada tanah lempung,
terhadap peningkatan daya dukung tanah dengan pengujian CBR Laboratorium
(California Bearing Ratio) dan pengujian kuat tekan bebas (Unconfined
Compression Test).
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini berisi tentang segala metodologi yang dilakukan dalam penelitian
berupa urutan-urutan tahapan pelaksanaan penelitian mulai dari pekerjaan di
lapangan sampai jenis penelitian yang dilakukan di laboratorium hingga analisis
data laboratorium yang telah diperoleh.
6
Universitas Sumatera Utara
Bab IV: Pembahasan
Bab ini berisi tentang pembahasan mengenai pengaruh penambahan kapur
dan
abu vulkanik
pada
tanah
lempung
yang dilihat dari pengujian
laboratorium yaitu CBR Laboratorium sesuai dengan variasi kadar campuran
yang direncanakan. Membahas tentang data-data yang didapat dari penelitian
yang dilakukan yakni nilai CBR pada uji CBR Lab. dan Unconfined Compression
Test sesuai dengan variasi kadar campuran yang
direncanakan. Membahas
tentang data-data yang didapat dari penelitian yang dilakukan yakni nilai �� dan
�� pada uji kuat tekan bebas , membahas grafik hubungan antara kapur dan abu
vulkanik dengan lama pemeraman terhadap kekuatan tanah yang diperoleh, serta
analisa angka dari pengujian Atterberg.
Bab V: Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil penelitian dan saran-saran yang
diberikan atas hasil yang didapat.
7
Universitas Sumatera Utara