Pemanfaatan Limbah Serbuk Besi sebagai Bahan Campuran Penstabil Tanah (Soil Stabilizer) pada Tanah Liat (Clay)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di daerah pedesaan atau perkebunan pada umumnya jalan-jalan masih
tanah dasar (subgrade), sehingga jika hujan datang, maka jalan itu akan licin,
becek bahkan terjadi kubangan lumpur karena dasar tanah yang belum keras,
sehingga akan sangat mengganggu akses pengangkutan hasil-hasil pertanian
masyarakat atau hasil-hasil perkebunan. Tanah dasar merupakan bagian yang
sangat penting dalam kontruksi suatu jalan yang mendukung semua beban di
atasnya. Tanah dasar juga menentukan mahal tidaknya pembangunan jalan,
karena kekuatan tanah dasar menentukan tebal atau tipisnya pengerasan
diatasnya.
Jika tanah dasar untuk lapisan perkerasan jalan memiliki daya dukung
yang buruk seperti halnya pada tanah lempung expansif, maka akan
mengakibatkan kontruksi perkerasan jalan mudah rusak akibat dari proses
kembang susut yang berulang setiap perubahan musim kemarau ke musim hujan
atau sebaliknya (Palar, dkk, 2013). Oleh karena itu dibutuhkan suatu pemecahan
masalah untuk pengerasan jalan tanah dasar sehingga tanah akan menjadi lebih
stabil dan tidak rusak.
Sekarang ini sudah banyak dilakukan penelitian tentang usaha-usaha
untuk menstabilkan tanah dengan berbagai modifikasi bahan yang digunakan
diantaranya penelitian yang dilakukan oleh Palar, dkk (2013) yang menunjukkan
bahwa hasil penambahan kapur dan tras dapat meningkatkan daya dukung tanah.
Penambahan semen sebanyak 20% menghasilkan nilai CBR maksimum pada
tanah lempung (Andriani, dkk, 2012). Begitu juga penelitian yang dilakukan
oleh Pretty, dkk (2013) menunjukkan bahwa lempung expansif yang distabilisasi
dengan menggunakan semen pada variasi 0%, 5%, 10%, 15% dan 20%
menunjukkan adanya peningkatan daya dukung tanah dan penurunan indeks
platisitas yang cukup signifikan.
1
Universitas Sumatera Utara
2
Penggunaan serbuk Polivinil klorida (PVC) juga salah satu penambahan
zat dalam penstabil tanah karena PVC merupakan hasil dari polimerisasi
monomer vinil klorida dengan batuan katalis. (Desnelli, Miksusanti, 2010).
Penggunaan serat (fiber) PP dalam menstabilkan tanah juga sudah dilakukan,
seperti penelitian yang dilakukan oleh White, D.J, dkk (2013) yang
menggunakan serat PP untuk menstabilkan tanah mempertahankan nilai CBR
tanah > 100 dibandingkan nilai CBR pada lapisan dasar yang tidak
menggunakan serat (fiber) PP. Cai, Y, dkk (2006) juga melakukan penelitian
dengan menggunakan kapur yang dicampur dengan serat PP dengan persentase
serat PP 0,05% ; 0,15% dan 0,25% dan persentase kapur 2%, 5%, dan 8% dari
berat tanah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan persentase dari
serat PP menyebabkan peningkatan kuat tekan tanah dan potensi penyusutan.
Penelitian yang pernah dilakukan juga ada yang memanfaatkan limbah
pertanian sebagai bahan campuran bahan penstabil tanah, diantaranya penelitian
yang dilakukan oleh Ariyani, dkk (2007) dimana campuran abu sekam padi
dengan kapur dapat menaikkan nilai CBR pada tanah asli yang direndam sebesar
23,66%, pada komposisi campuran kapur sebanyak 6% dan abu sekam padi
sebanyak 4%, sehingga dapat dikatakan tanah semakin baik dengan penambahan
abu sekam padi dan kapur yang dapat dijadikan sebagai bahan lapisan tanah
dasar (subgrade), terutama jika digunakan sebagai bahan lapisan tanah dasar
timbunan. Berdasarkan penelitian, bahwa untuk memaksimumkan penambahan
abu sekam padi sebagai bahan aditif dalam pembuatan semen PCC adalah 4%
(Kasih, dkk, 2012). Penelitian tentang pemanfaatan limbah serbuk besi menjadi
bahan campuran pada tanah liat (clay) menunjukkan bahwa penambahan limbah
serbuk besi menurunkan indeks plastisitas tanah, batas cair dan batas plastis
(Barazesh, dkk, 2013).
Penggunaan semen terutama semen Portland tipe I merupakan semen
yang dapat dengan mudah diperoleh di pasaran dan memiliki daya perakat yang
kuat. Serbuk polivinil klorida (PVC) digunakan dalam menyetabilkan tanah
diharapkan dapat menjadi pestilizer pada tanah sehingga tanah akan dapat
bersifat elastis. Dan penggunaan serat polipropilena (PP) diharapkan dapat
mengikat butiran-butiran tanah sehingga lebih kuat.
Universitas Sumatera Utara
3
Banyak industri-industri di Indonesia yang mengolah bahan-bahan
logam terutama baja menghasilkan limbah serbuk besi. Limbah serbuk besi
merupakan limbah berbahaya, dimana limbah tersebut adalah berupa serbuk besi
yang mengandung banyak oksida logam yang dapat menimbulkan pencemaran.
Limbah bahan berbahaya dan beracun, disingkat dengan B3 adalah sisa hasil
usaha dan/atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan/atau beracun
yang karena sifat dan/atau konsentrasinya dan/atau jumlahnya, baik secara
langsung maupun tidak langsung, dapat mencemarkan dan/atau merusakkan
lingkungan hidup dan/atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan,
kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain (PP No. 18, 1999). Oleh
karena itu dibutuhkan pengelolan limbah serbuk besi yang dapat dimanfaatkan
dan berguna bagi masyarakat.
Dari penelitian-penelitian yang sudah dilakukan, maka penelitian ini
dilakukan dengan penambahan limbah serbuk besi sebagai bahan campuran
penstabil tanah yang terdiri dari semen Portland tipe I, serbuk PVC dan serat
Polipropilena.
1.2.Perumusan Masalah
Dari latar belakang permasalahan yang telah diuraikan diatas, maka masalah
dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimanakah karakteristik dari tanah liat (clay) dan bahan-bahan penstabil
tanah (soil stabilizer)?
2. Bagaimanakah pengaruh penambahan limbah serbuk besi (LSB) terhadap
strukturmikro bahan penstabil tanah (soil stabilizer)?
3. Bagaimanakah pengaruh penambahan limbah serbuk besi (LSB) pada
penstabil tanah (soil stabilizer) terhadap struktur mikro tanah liat (clay)?
4. Apakah penambahan limbah serbuk besi (LSB) pada bahan penstabil tanah
(soil stabilizer) dapat mempengaruhi nilai CBR tanah liat (clay)?
Universitas Sumatera Utara
4
1.3.Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada :
1. Tanah yang digunakan sebagai objek penstabil tanah (soil stabilizer)
merupakan tanah liat (clay).
2. Bahan Penstabil tanah (soil stabilizer) yang digunakan terdiri dari semen
portland tipe I, polivinil clorida (PVC) dan serat polipropilena (PP).
3. Mengunakan Limbah serbuk besi (LSB) sebagai bahan campuran pada
bahan penstabil tanah (soil stabilizer) dengan variasi campuran 0%, 1%,
3%, 5% dan 7%.
4. Pengujian sifat fisik tanah liat (clay) murni meliputi:(1) pengujian batasbatas atterberg, (2) berat jenis tanah (spesific gravity), (3) permeabilitas
tanah (permeability).
5. Pengujian dengan menggunakan Uji Mekanik Pemadatan tanah
(compaction) dan uji daya dukung tanah (CBR Laboratorium),
karakterisasi struktur mikro dengan menggunakan XRD dan SEM.
6. Pengujian porositas tanah liat (clay) yang telah dicampur dengan bahan
penstabil tanah (soil stabilizer) dan limbah serbuk besi (LSB).
1.4.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui karakteristik dari tanah liat (clay) dan bahan-bahan
penstabil tanah (soil stabilizer).
2. Untuk mengetahui struktur mikro bahan penstabil tanah (soil stabilizer) yang
ditambah dengan limbah serbuk besi (LSB).
3. Untuk mengetahui struktur mikro tanah liat (clay) yang dicampur dengan
bahan penstabil tanah (soil stabilizer) dan limbah serbuk besi (LSB).
4. Untuk menghasilkan bahan penstabil tanah (soil stabilizer) dapat
meningkatkan nilai CBR tanah liat (clay)
Universitas Sumatera Utara
5
1.5.Manfaat Penelitian
Adapun beberapa manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Memberi informasi tentang karakteristik dari penstabil tanah (soil stabilizer)
yang dicampur dengan limbah serbuk besi.
2. Memberikan informasi tentang bahan yang dapat mengurangi kerusakan
jalan pada tanah dasar dan memberi kekuatan pada lapisan dasar pada jalan
terutama di daerah pedesaan dan perkebunan.
3. Memberikan nilai tambah pemanfaatan dari limbah serbuk besi.
4. Memperoleh penstabil tanah (soil stabilizer) yang kuat dan tidak mahal.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di daerah pedesaan atau perkebunan pada umumnya jalan-jalan masih
tanah dasar (subgrade), sehingga jika hujan datang, maka jalan itu akan licin,
becek bahkan terjadi kubangan lumpur karena dasar tanah yang belum keras,
sehingga akan sangat mengganggu akses pengangkutan hasil-hasil pertanian
masyarakat atau hasil-hasil perkebunan. Tanah dasar merupakan bagian yang
sangat penting dalam kontruksi suatu jalan yang mendukung semua beban di
atasnya. Tanah dasar juga menentukan mahal tidaknya pembangunan jalan,
karena kekuatan tanah dasar menentukan tebal atau tipisnya pengerasan
diatasnya.
Jika tanah dasar untuk lapisan perkerasan jalan memiliki daya dukung
yang buruk seperti halnya pada tanah lempung expansif, maka akan
mengakibatkan kontruksi perkerasan jalan mudah rusak akibat dari proses
kembang susut yang berulang setiap perubahan musim kemarau ke musim hujan
atau sebaliknya (Palar, dkk, 2013). Oleh karena itu dibutuhkan suatu pemecahan
masalah untuk pengerasan jalan tanah dasar sehingga tanah akan menjadi lebih
stabil dan tidak rusak.
Sekarang ini sudah banyak dilakukan penelitian tentang usaha-usaha
untuk menstabilkan tanah dengan berbagai modifikasi bahan yang digunakan
diantaranya penelitian yang dilakukan oleh Palar, dkk (2013) yang menunjukkan
bahwa hasil penambahan kapur dan tras dapat meningkatkan daya dukung tanah.
Penambahan semen sebanyak 20% menghasilkan nilai CBR maksimum pada
tanah lempung (Andriani, dkk, 2012). Begitu juga penelitian yang dilakukan
oleh Pretty, dkk (2013) menunjukkan bahwa lempung expansif yang distabilisasi
dengan menggunakan semen pada variasi 0%, 5%, 10%, 15% dan 20%
menunjukkan adanya peningkatan daya dukung tanah dan penurunan indeks
platisitas yang cukup signifikan.
1
Universitas Sumatera Utara
2
Penggunaan serbuk Polivinil klorida (PVC) juga salah satu penambahan
zat dalam penstabil tanah karena PVC merupakan hasil dari polimerisasi
monomer vinil klorida dengan batuan katalis. (Desnelli, Miksusanti, 2010).
Penggunaan serat (fiber) PP dalam menstabilkan tanah juga sudah dilakukan,
seperti penelitian yang dilakukan oleh White, D.J, dkk (2013) yang
menggunakan serat PP untuk menstabilkan tanah mempertahankan nilai CBR
tanah > 100 dibandingkan nilai CBR pada lapisan dasar yang tidak
menggunakan serat (fiber) PP. Cai, Y, dkk (2006) juga melakukan penelitian
dengan menggunakan kapur yang dicampur dengan serat PP dengan persentase
serat PP 0,05% ; 0,15% dan 0,25% dan persentase kapur 2%, 5%, dan 8% dari
berat tanah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan persentase dari
serat PP menyebabkan peningkatan kuat tekan tanah dan potensi penyusutan.
Penelitian yang pernah dilakukan juga ada yang memanfaatkan limbah
pertanian sebagai bahan campuran bahan penstabil tanah, diantaranya penelitian
yang dilakukan oleh Ariyani, dkk (2007) dimana campuran abu sekam padi
dengan kapur dapat menaikkan nilai CBR pada tanah asli yang direndam sebesar
23,66%, pada komposisi campuran kapur sebanyak 6% dan abu sekam padi
sebanyak 4%, sehingga dapat dikatakan tanah semakin baik dengan penambahan
abu sekam padi dan kapur yang dapat dijadikan sebagai bahan lapisan tanah
dasar (subgrade), terutama jika digunakan sebagai bahan lapisan tanah dasar
timbunan. Berdasarkan penelitian, bahwa untuk memaksimumkan penambahan
abu sekam padi sebagai bahan aditif dalam pembuatan semen PCC adalah 4%
(Kasih, dkk, 2012). Penelitian tentang pemanfaatan limbah serbuk besi menjadi
bahan campuran pada tanah liat (clay) menunjukkan bahwa penambahan limbah
serbuk besi menurunkan indeks plastisitas tanah, batas cair dan batas plastis
(Barazesh, dkk, 2013).
Penggunaan semen terutama semen Portland tipe I merupakan semen
yang dapat dengan mudah diperoleh di pasaran dan memiliki daya perakat yang
kuat. Serbuk polivinil klorida (PVC) digunakan dalam menyetabilkan tanah
diharapkan dapat menjadi pestilizer pada tanah sehingga tanah akan dapat
bersifat elastis. Dan penggunaan serat polipropilena (PP) diharapkan dapat
mengikat butiran-butiran tanah sehingga lebih kuat.
Universitas Sumatera Utara
3
Banyak industri-industri di Indonesia yang mengolah bahan-bahan
logam terutama baja menghasilkan limbah serbuk besi. Limbah serbuk besi
merupakan limbah berbahaya, dimana limbah tersebut adalah berupa serbuk besi
yang mengandung banyak oksida logam yang dapat menimbulkan pencemaran.
Limbah bahan berbahaya dan beracun, disingkat dengan B3 adalah sisa hasil
usaha dan/atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan/atau beracun
yang karena sifat dan/atau konsentrasinya dan/atau jumlahnya, baik secara
langsung maupun tidak langsung, dapat mencemarkan dan/atau merusakkan
lingkungan hidup dan/atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan,
kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain (PP No. 18, 1999). Oleh
karena itu dibutuhkan pengelolan limbah serbuk besi yang dapat dimanfaatkan
dan berguna bagi masyarakat.
Dari penelitian-penelitian yang sudah dilakukan, maka penelitian ini
dilakukan dengan penambahan limbah serbuk besi sebagai bahan campuran
penstabil tanah yang terdiri dari semen Portland tipe I, serbuk PVC dan serat
Polipropilena.
1.2.Perumusan Masalah
Dari latar belakang permasalahan yang telah diuraikan diatas, maka masalah
dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimanakah karakteristik dari tanah liat (clay) dan bahan-bahan penstabil
tanah (soil stabilizer)?
2. Bagaimanakah pengaruh penambahan limbah serbuk besi (LSB) terhadap
strukturmikro bahan penstabil tanah (soil stabilizer)?
3. Bagaimanakah pengaruh penambahan limbah serbuk besi (LSB) pada
penstabil tanah (soil stabilizer) terhadap struktur mikro tanah liat (clay)?
4. Apakah penambahan limbah serbuk besi (LSB) pada bahan penstabil tanah
(soil stabilizer) dapat mempengaruhi nilai CBR tanah liat (clay)?
Universitas Sumatera Utara
4
1.3.Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada :
1. Tanah yang digunakan sebagai objek penstabil tanah (soil stabilizer)
merupakan tanah liat (clay).
2. Bahan Penstabil tanah (soil stabilizer) yang digunakan terdiri dari semen
portland tipe I, polivinil clorida (PVC) dan serat polipropilena (PP).
3. Mengunakan Limbah serbuk besi (LSB) sebagai bahan campuran pada
bahan penstabil tanah (soil stabilizer) dengan variasi campuran 0%, 1%,
3%, 5% dan 7%.
4. Pengujian sifat fisik tanah liat (clay) murni meliputi:(1) pengujian batasbatas atterberg, (2) berat jenis tanah (spesific gravity), (3) permeabilitas
tanah (permeability).
5. Pengujian dengan menggunakan Uji Mekanik Pemadatan tanah
(compaction) dan uji daya dukung tanah (CBR Laboratorium),
karakterisasi struktur mikro dengan menggunakan XRD dan SEM.
6. Pengujian porositas tanah liat (clay) yang telah dicampur dengan bahan
penstabil tanah (soil stabilizer) dan limbah serbuk besi (LSB).
1.4.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui karakteristik dari tanah liat (clay) dan bahan-bahan
penstabil tanah (soil stabilizer).
2. Untuk mengetahui struktur mikro bahan penstabil tanah (soil stabilizer) yang
ditambah dengan limbah serbuk besi (LSB).
3. Untuk mengetahui struktur mikro tanah liat (clay) yang dicampur dengan
bahan penstabil tanah (soil stabilizer) dan limbah serbuk besi (LSB).
4. Untuk menghasilkan bahan penstabil tanah (soil stabilizer) dapat
meningkatkan nilai CBR tanah liat (clay)
Universitas Sumatera Utara
5
1.5.Manfaat Penelitian
Adapun beberapa manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Memberi informasi tentang karakteristik dari penstabil tanah (soil stabilizer)
yang dicampur dengan limbah serbuk besi.
2. Memberikan informasi tentang bahan yang dapat mengurangi kerusakan
jalan pada tanah dasar dan memberi kekuatan pada lapisan dasar pada jalan
terutama di daerah pedesaan dan perkebunan.
3. Memberikan nilai tambah pemanfaatan dari limbah serbuk besi.
4. Memperoleh penstabil tanah (soil stabilizer) yang kuat dan tidak mahal.
Universitas Sumatera Utara