BAB III STABILISASI TANAH DASAR
SUBGRADE
III.1 Stabilisasi Mekanik
Semua tanah yang distabilisasi dengan bahan stabilisasi tanah, akan membutuhkan proses pemadatan. Pemadatan tanah dapat diperoleh dengan
memberikan energi pada tanah yang akan dipadatkan dengan cara antara lain :
1. Cara menekan Static Weight
Pemadatan tanah dilakukan dengan cara menekan udara yang ada didalam butiran tanah secara perlahan guna menghilangkan udara di dalam pori
pori tanah semaksimal mungkin, dan mengeluarkan kelebihan air dalam tanah. Alat yang digunakan umumnya mesin penggilas yang
berpermukaan licin sehingga permukaan rata, padat, dan sekaligus meningkatkan tegangan geser tanah.
2. Menguli padat Kneading Action
Pemadatan tanah dilakukan dengan cara meremas remas tanah oleh suatu gigi - gigi yang dapat menekan dan masuk kedalam tanah, dengan cara ini
akan memudahkan penguapan air yang ada didalam tanah dan akibat dari pekerjaan ini permukaan tanah tidak rata.
3. Menumbuk padat impact
Cara pemadatan ini sering dilakukan di laboratorium, dengan menjatuhkan benda dari ketinggian tertentu. Cara ini akan meninggikan shear strenght
tanah. Untuk gaya pembebanan itu, cara impact akan menghasilkan gradasi yang baik. Misalnya, butiran batu pecah akan memperbaiki gradasi
tanah tersebut, sebaliknya gaya yang berlebihan dapat menimbulkan kehancuran pada permukaan tanah batu, sehingga menghilangkan
interlocking antar butir - butir tanah.
4. Menggetar padat vibrating
Cara ini akan menurunkan shear stenght butir - butir tanah akibat gaya berat dan akan bergerak menggeser air pada bentuk terpadat, dengan
mengurangi semaksimal mungkin rongga rongga antar butir butir tanah tersebut. Cara vibration sangat baik untuk memadatkan tanah yang tidak
memiliki kohesi mis : pasir .
Pada umumnya untuk mendapatkan pemadatan tanah yang baik sistem cara pemadatan tidak dilakukan dengan satu sistemcara, tetapi dengan
penggabungan variasi dari beberapa cara pemadatan tersebut diatas.
Tabel 3.1. Beberapa Cara pemadatan Tanah
III.2 Stabilisasi dengan Campuran
Sifat – sifat tanah dapat diubah melalui beberapa cara, diantaranya adalah melalui proses kimia, pemanasan atau mekanis. Namun demikian perlu
diperhatikan bahwa karena variabilitas tanah, tidak ada satu carapun yang dapat berhasil untuk semua jenis tanah, maka pemilihan bahan stabilisasi sering kali
tergantung pada jenis- jenis tanah dimana bahan stabilisasi tersebut dapat berfungsi efektip. [12]
Faktor yang perlu dipertimbangkan dalam memilih bahan stabilisasi adalah : 1. Cuaca dan drainase.
2. Penyelidikan perkerasan. 3. Pengambilan contoh dan pengujian bahan.
4. Penilaian awal terhadap jenis stabilisasi yang diperlukan. 5. Pemilihan akhir jenis stabilisasi.
Ingels dan Metcalf menyebutkan ada beberapa karakteristik utama tanah yang harus dipertimbangkan berkaitan dengan masalah stabilisasi tanah :
1. Stabilitas volume.. Perubahan volume sangat erat kaitannya dengan perubahan kadar air. Banyak
jenis tanah lempung yang mengalami susut dan kembang karena kepekaan terhadap perubahan kadar airnya water content, dimana perubahan kadar air
sejalan dengan perubahan musim di wilayah tersebut, misalnya akan retak – retak pada musim kemarau dan mengembang pada musim hujan. Masalah ini
biasanya diatasi dengan waterproofing dengan berbagai bahan seperti bitumen. 2. Kekuatan
Parameter yang umum digunakan untuk mengetahui kekuatan tanah adalah dengan percobaan kuat geser dan daya dukung tanah.
3. Permeabilitas Permeabilitas pada umumnya diakibatkan oleh timbulnya tekanan air dan
terjadinya aliran perembesan seepage flow, sedangkan pada tanah lempung yang permeabilitasnya tinggi disebabkan pelaksanaan pemadatan yang kurang
baik. Karena itu keadaan ini dapat diatasi dengan pembuatan system drainase, pelaksanaan pemadatan dan stabilisasi yang baik.
4. Durabilitas Durabilitas adalah daya tahan bahan konstruksi terhadap cuaca, erosi, dan
kondisi lalu lintas diatasnya. Pada tanah yang distabilisasi, durabilitas yang buruk biasanya disebabkan oleh pemilihan jenis stabilisasi yang keliru, bahan
stabilisasi yang tidak sesuai, atau karena masalah cuaca. 5. Kompresibilitas
Kompressibilitas tergantung dari kandungan mineral lempung.
Tabel 3.2. Bahan pengikat stabilisasi lapis perkerasan [Aus-Spec, 2000]
Kapur. Stabilisasi dengan menggunakan kapur bukanlah merupakan hal yang baru.
Penggunaan berbagai bentuk kapur banyak dipakai untuk konstruksi bahkan sebelum ditemukannya semen Portland pada abad 19, tembok besar Cina
dibangun dengan mortar yang distabilisasi kapur, seperti halnya bangunan pertama di pelabuhan Arthur, bahkan sejak jaman Romawi, mereka telah
menggunakan kapur untuk menstabilisasi jalan [4].
M.Shouman menjelaskan stabilitasi tanah dengan kapur : Jenis kapur yang digunakan :
CaO : Quick Lime, dihasilkan dari batu kapur CaCO
3
dengan pembakaran pada temperatur tinggi untuk menguraikan batu kapur menjadi
quicklime . Ini merupakan hasil alkali dengan pH 12, dan seringkali berupa
tepung atau butiran dengan berat jenis lebih besar dari 1000 kgm
3
. CaOH
2
: Hydrated Lime, dihasilkan dari quicklime yang dicampur di air dengan memberikan panas dari luar. Merupakan hasil alkali dengan pH 12,
dan berupa tepung halus dengan berat jenis bervariasi dari 450 – 780 kgm
3
.
a. Hydration
1 Quick Lime segera bereaksi dengan air dalam tanah 2.Draying efect ini berguna pada lempung basah.
3.Untuk lime colums atau layers : timbulnya panas dan ekspansi kapur menambah efek konsolidasi.
b. Flocculation
1. Bila kapur dicampur dengan lempung, Na
+
dan beberapa kation pada permukaan mineral lempung akan diganti oleh Ca
++
dari kapur. 2. Akibat hal diatas struktur mineral lempung menjadi saling berhubungan
flocculated dan plastisiti berkurang. c.
Cementation 1. Tahap kedua dari reaksi soil lime adalah menggeser silica dari mineral
lempung Cementation 2. Cementation adalah kontribusi utama terhadap kenaikan kekuatan tanah
3. Cementation dibatasi oleh jumlah silica yang tersedia. Jumlah kapur tidak bisa melebihi silica.
4. Perbaikan berkelanjutan dalam jangka pangjang. d.
Carbonation. Reaksi antara kapur dengan CO
2
diudara terbuka membentuk cementing agent
yang relatif lemah. - Quicklime dan hydrated lime dapat memperbaiki nilai teknis tanah lempung
atau tanah lanau berpasir. Lempung – material berpasir telah berhasil distabilisasi untuk digunakan sebagai lapis pondasi perkerasan jalan.
Stabilisasi kapur tidak dianjurkan untuk tanah berpasir tanpa butiran halus dan tidak efektif untuk tanah lanau [18].
Tabel 3.3. Persyaratan Stabilisasi tanah dengan kapur SNI 03-3638-1994
- Penambahan kapur mempengaruhi sifat tanah yaitu [16]: 1. Plastisitas
Secara umum kapur meningkatkan indeks plastisitas pada tanah dengan plastisitas rendah, dan menurunkannya pada tanah dengan indeks
plastisitas tinggi.
2. Densitas. Secara umum kapur menyebabkan pengurangan kepadatan tertekan
maksimum, dan peningkatan kadar air terendam optimum.
3. Kekuatan.
Secara umum, kapur meningkatkan kekuatan pada hampir semua jenis tanah.
Gambar 3.1. Proses perubahan limestone menjadi kapur [AustStab]
Tabel 3.4. Jenis Kapur untuk Stabilisasi Tanah Beberapa keuntungan penambahan kapur terhadap tanah adalah [12] :
1. Menimbulkan pengaruh yang cepat terhadap tanah, sehingga melalui penggumpalan butir – butir flocculation akan memperbaiki gradasi dan sifat –
sifat yang diperlukan untuk kemudahan pengerjaan. Besarnya pengaruh tersebut bervariasi menurut kandungan aktual mineral.
2. Mempunyai pengaruh jangka panjang terhadap kekuatan, sehingga terjadi peningkatan kekuatan yang menerus.
3. Memungkinkan pengurangan tebal perkerasan, karena bahan yang distabilisasi dapat dianggap sebagai lapis pondasi bawah.
Tabel 3.5. Kandungan Kapur [20]
Tabel 3.6. Tipe Stabilisasi Dangkal [18]
Garam
Nelson Miller [19] menjelaskan bahwa garam yang umum digunakan untuk stabilisasi adalah Sodium klorida dan Kalsium klorida. Pengaruh Sodium klorida
pada tanah berbeda – beda, secara umum memiliki pengaruh besar pada tanah dengan batas cair yang tinggi. Tergantung jenis tanah, Sodium klorida dapat
meningkatkan batas susut dan kuat geser.
Sehubungan dengan mudahnya Kalsium klorida luruh dari tanah, maka secara umum, perawatan dengan garam harus diulang setiap tahun dan kelipatannya.
Perawatan yang bersifat sementara ini menyebabkan metode ini tidak efektip secara ekonomis Gromko, 1974.
Bitumen Bahan – bahan berbituminus untuk maksud bengunan jalan merupakan cairan
berviskos. Konsistensi pada suhu normal berkisar dari sesuatu yang sedikit lebih kental daripada air sampai bahan yang keras dan mudah pecah, yaitu bila keadaan
dingin Oglesby Hicks, 1996.
Sumber bahan – bahan berbituminus :
1. Aspal alamiah, berasal dari berbagai sumber seperti Trinidad dan Bermuda.
2. Aspal batuan, merupakan endapan alamiah batu kapur atau batu pasir yang diperpadat dengan bahan – bahan berbituminus.
3. Bahan – bahan aspal minyak bumi. Aspal merupakan unsur hidrokarbon yang sangat kompleks, yang terdiri dari
aspaltenis dan maltenis. Aspaltenis merupakan material berwarna hitam atau coklat tua yang tidak larut dalam heptene. Maltenis larut dalam heptene,
merupakan cairan yang terdiri dari resins dan oil. Resis adalah cairan berwarna kuning atau coklat tua yang memberikan sifat adhesi dari aspal.
Pada saat pencampuran crude petroleum dengan tanah, terjadilah suatu proses dimana butiran tanah menjadi lebih besar M. Jafri.
Lime Stone
- Yang dimaksud dengan lime stone batu kapur adalah bahan baku pembuatan batu gamping kapur dimana proses pembuatannya dengan
melakukan pembakaran batu kapur tersebut. Lime stone dapat diklasifikasikan dalam tiga kelompok R.C.Smith, 1966 :
~ Oolitik : Batu kapur yang terbentuk dalam mineral kalsit dan batu kapur jenis ini tidak mempunyai retakann.
~ Dolomit : Batu kapur yang kaya magnesium dan sering kali diidentifikasi melalui kristalnya. Pada umumnya, batu kapur jenis ini lebih
padat dan kuat dari pada batu kapur oolotik yang lebih bervariasi.
~ Kristalin : Batu kapur yang komposisinya didomonasi oleh kristal kalsium karbonat. Batu kapur jenis ini mempunyai kepadatan dan tegangan
yang tinggi, daya absorbsi rendah, tekstur halus dan berwarna abu – abu terang.
- Penggunaan limestone dapat memperbaiki sifat – sifat tanah seperti :
meningkatkan daya dukung ijin, meningkatkan daya dukung ultimit.
Semen Portland - Bergado et al, 1996 menjelaskan bagaimana semen berinteraksi dengan
tanah sebagai berikut :
a.Partikel semen adalah substansi yang heterogen, mengandung tricalcium silicate
C
3
S, dicalcium silicate C
2
S, tricalcium aluminate C
3
A, dan tetra calcium alumina ferrite
C
4
A yang padat. Keempat unsur pokok tersebut adalah senyawa penghasil kekuatan yang utama.
b.Ketika air pori tanah bertemu dengan semen, terjadi hidrasi semen secara cepat dan menghasilkan hidratet calcium silicates C
2
SH
x
, C
3
S
2
H
x
, hidrated calcium
aluminates C
3
AH
x
, C
4
AH
x
dan hidrated lime CaOH
2
.
c.Partikel partikel semen ini mengikat butir butir semen yang berdekatan selama proses pengerasan dan membentuk matriks skeleton yang keras.
d.Hydrasi semen menyebabkan peningkatan nilai PH air pori yang disebabkan oleh penguraian hydrated lime.
- Semakin banyak semen yang ditambahkan pada tanah, menghasilkan tanahsemen yang lebih kuat. Semen dengan kekuatan tinggi dan cepat
seringkali lebih efektif dari semen normal [17].
- Tanah yang distabilisasi dengan semen terdiri dari lima jenis [11] :
1. Tanah semen. Jenis yang sangat umum, dan campuran yang digunakan untuk
konstruksi stabilisasi tanah dasar sering dari jenis ini, yang dapat mempengaruhi kekuatan, durabilitas, dan ketahanan akan salju, dan
dapat digunakan untuk lapis penahan beban jalan, tepi perkuatan, tempat parkir dan daerah gudang.
2. Semen – butiran yang diperbaiki- campur tanah. Memiliki tambahan semen paling sedikit, dengan intensitas
penggantian karakteristik tanah yang nyata, seperti penurunan ekspansi atau kontraksi, plastisitas, dan dengan peningkatan daya
dukung. Dapat digunakan sebagai lapis base dibawah perkerasan lentur atau kaku.
3. Semen lanau yang diperbaiki – campur lempung. Tambahan semen dimaksudkan untuk penurunan ekspansi dan
kontraksi, dimana pada kondisi kadar air yang baik, kekuatan yang ada dapat dipertahankan. Kadang digunakan untuk pondasi –
perbaikan lapisan.
4. Tanah semen plastis. Kadar air tertinggi. Dapat digunakan untk pelapis, selokan dan saluran
irigasi, dan untuk perlindungan dari erosi. Campuran ini mudah digunakan untuk pekerjaan yang membutuhkan ketelitian dan
kekuatan yang memuaskan serta durabilitas, seringkali dibuat dari tanah berpasir terang.
5. Semen – adonan tanah sisa dan mortir. Kadar air tinggi, campuran cairan kental seringkali mengandung zat
kimia. Umumnya digunakan untuk penyuntikan rel kereta api dan perkerasan jalan raya.
- Namun sesungguhnya semen mempunyai kelemahan jika dicampur dengan bahan organik, karena bahan organik mengabsorbsi ion kalsium yang
ada sehingga memperlambat hidrasi semen Ingles, 1972. Penambahan senyawa alkali atau alkali hidroksida akan meningkatkan kekuatan tanah
semen [17].
Calcium acrylate Kezdi, 1979 - Dihasilkan dari mencampur kalsium karbonat dan asam acrylic.
- 1. Pertukaran ion Ketika Calcium acrylate larut dalam air, kation organic dihasilkan dalam
jumlah besar, memungkinkan untuk pergantian ion di permukaan mineral lempung.
2. Monomer Calcium acrylateakan terpolimer dalam rantai yang panjang bahkan tanpa terlarut dalam air, yang akan mempersatukan banyak ikatan
kation organik pada partikel tanah.
Aniline furfural Kezdi, 1979
- Aniline merupakan asam aromatic primer, dihasilkan dari pertukaran atom hydrogen pada benzene.
- Furfural adalah aldehyde primer, dapat diperoleh dari penyaringan sekam gandum atau tanaman lain seperti jagung.
Sulphite liquor sulphat cair
- Merupakan limbah dari industri timbal.
- Pengaruhnya penggunaannya pada tanah : ~ Meningkatkan kohesi.
~ Tanah menjadi lebih mudah dikerjakan dan padat. ~ Permeabilitas, kapasitas penyerapan air, dan sensitivitas beku berkurang.
~ Higroskopi tanah meningkat.
Ronald Road Packer RRP
- Berbentuk konsentrat, mengandung antara lain : sulfat, kalsium, besi.
- Berfungsi sebagai katalisator, dimana melalui tenaga elektro kinetis mampu menurunkan sifat dipolar dari molkul – molekul air.
- Cara penggunaan bahan, efektif digunakan pada beberapa macam tanah, dengan dua cara mekanisme pertukaran ion. Pada kondisi tanah apa adanya
dan pada kondisi asam sulfonik.
- Tanah yang sudah distabilisasi dengan bahan RRP mempunyai sifat [18] :
~ Tanah mempunyai daya dukung sebanding dengan tanah dasar dengan tolak ukur Modulus elastisitas.
~ Daya dukung dan kapasitas beban yang dibawa meningkat, karena terjadinya penambahan daya perekat antar butir molekul tanah akibat
beban lalu lintas.
~ Penetrasi bahan stabilisasi RRP ke lapisan bawahnya, yang tidak distabilisasi secara langsung pada saat pelaksanaan. Bahan penstabil
RRP adalah katalisator, sehingga tidak bereaksi secara langsung dengan tanah, tetapi tetap ada dalam butiran molekul tanah dan dengan bantuan
gerakan air dinamis mampu meresap ke dalam lapisan tanah.
~ Menurunkan indeks plastisitas tanah.
~ Tidak peka terhadap fluktuasi musim.
~ Pada pelaksanaan mempercepat tercapainya kadar air optimum sehingga relatif dapat lebih cepat dipadatkan.
Rice Husk Ash Abu Sekam Padi
- Merupakan limbah yang dihasilkan dari proses penggilingan padi, yang dibakar sehingga memiliki kadar silica amorf setinggi mungkin dan kadar
arang sekecil mungkin. Kemudian dengan mencampur kapur tohor dan air akan didapat suatu campuran hidraulis yang sifat pengerasannya cukup
tinggi. D.Suhardi, 1982.
- Untuk mendapatkan kadar silika yang cukup tinggi, beberapa factor yang harus diperhatikan yaitu : proses pembakaran, suhu pembakaran, dan durasi
pembakaran.
- Dapat menurunkan indeks plastisitas tanah, mengurangi kepadatan kering tanah, dan dapat meningkatkan kekuatan tekan ultimate qu.
Fly Ash Abu Terbang
- Abu terbang adalah material halus yang dihasilkan dari pembakaran batu bara, terutama pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap PLTU.
- Warna abu terbang bervariasi dari abu – abu muda sampai hitam, semakin muda warnanya, menunjukkan pembakaran makin sempurna dan abu
terbang yang dihasilkan memiliki sifat pozolan yang lebih baik.
- Abu terbang mempunyai mutu yang berbagai ragam bergantung pada : sumber dan jenis batubara, efisiensi pembakaran dan kehalusan serbuk
batubara, cara pengandapan abu dari batubara.
- Berdasarkan batubara yang digunakan untuk pembakaran, abu terbang terbagi dua, yaitu : Kelas F, dari jenis Antharist atau bituminous, dan Kelas
C, dari jenis lignit atau sub bituminous.
- Apabila abu terbang dicampur dengan tanah, maka kemungkinan yang terjadi adalah Utomo, 1996 :
~ Partikel tanah akan terikat lebih kuat.
~ Perubahan komposisi fraksi tanah, yang mana ion kalsium dalam abu terbang, yang akan diabsorbsi tanah dan menjadi peartikel yan lebih
besar.
~ Tanah menjadi kedap air, sehinga dapat menjaga daya ikat dari lapisan tipis dalam partikel tanah.
~ Kerapatan tanah akan makin besar karena rongga udara akan semakin padat, yang mana akan menambah kekuatan tanah.
III.3 Ringkasan
Pemilihan Metode Stabilisasi Metode SSIS
Penggunaan B n Beberapa Jenis Bahan Stabilisasi Austroads,
ds, 1998.
BAB IV STABILISASI MATERIAL