Perbaikan Tanah Dasar Jalan Raya Denga (1)
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
57
PERBAIKAN TANAH DASAR JALAN RAYA DENGAN PENAMBAHAN
KAPUR
Cut Nuri Badariah, Nasrul, Yudha Hanova
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Medan,
Jl.Gedung Arca No.52 Medan, Telp. 061-7363771, Fax. 061-7347954, Medan
20217, Email: sipil_itm@ymail.com
ABSTRAK
Tanah lempung Besitang adalah salah satu jenis tanah yang menimbulkan banyak
kerusakan karena sensitivitas yang tinggi terhadap perubahan kadar air, sehingga menyebabkan
penurunan kuat geser. Untuk itu perlu dilakukan perbaikan tanah dengan penambahan kapur untuk
meningkatkan sifat fisis dan mekanis.
Penelitian yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis di uji di
laboratorium yang terdiri dari uji identifikasi dan uji karakteristik tanah. Uji batasan Atterberg,
analisa saringan, dan berat jenis dilakukan untuk mengetahui peningkatan sifat fisis, dan uji
pemadatan dengan standart proctor dan kuat geser dengan Direct Shear Test untuk mengetahui
perubahan sifat mekanis.Pengujian ini dilakukan pada variasi campuran tanah lempung yang
dicampur dengan kadar kapur 2 %, 4 %, 6 %, 8%, 10 %.
Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa tanah lempung Besitang dengan
campuran kapur dapat menurunkan plastisity indeks sebesar 39.15 %, dan menaikkan berat isi
kering sebesar 0.114gr / cc pada penambahan kapur dari 0 % ke 10 %, dan menaikkan persentase
lolos saringan sebesar 4.7 % pada penambahan kapur 10 %, dan menaikkan berat jenis sebesar 12
% pada penambahan kapur 10 %. Pada pengujian kuat geser langsung nilai kohesi meningkat dari
0.16 kg /cm 2 menjadi 0.59 kg / cm 2, dan peningkatan juga terjadi pada nilai sudut geser sebesar
4 .20 0 pada penambahan kapur dari 4 % ke 6 %.
Kata kunci : Tanah lempung, kapur, kuat geser
1. PENDAHULUAN
Tanah didefenisikan sebagai material yang terdiri dari agregat ( butiran ),
mineral – mineral padat yang tersedimentasi ( terikat secara kimia ) satu sama lain dan
dari bahan organik yang telah melapuk ( yang berpartikel padat ) disertai dengan zat cair
dan gas yang mengisi setiap ruang – ruang kosong diantara partikel – partikel padat
tersebut. Ukuran dari setiap butiran tanah sangat bervariasi dan sifat fisis dari tanah
sangat tergantung dari faktor – faktor ukuran, bentuk dan komposisi kimia dari butiran.
Tanah pada umumnya terdiri dari kerikil ( gravel ), pasir ( sand ), lanau( silt) atau
lempung ( clays ). Jenis ini sangat tergantung pada partikel – partikel yang paling
dominan pada tanah tersebut. Dari segi mineral yang disebut tanah lempung adalah yang
mempunyai partikel – partikel mineral tertentu yang menghasilkan sifat plastis pada tanah
apabila dicampur dengan air, jadi dari segi mineral tanah dapat juga disebut bukan tanah
lempung meskipun terdiri dari partikel – partikel yang sangat kecil
58
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
Perilaku tanah lempung, terutama kuat uji geser perlu diselidiki. Karena
sebagian besar tanah yang ada di Indonesia termasuk dalam kategori tanah lempung.
Salah satunya tanah yang berada di daerah Besitang, Sumatera Utara. Ada beberapa sifat
– sifat tanah lempung yang perlu diperhatikan dalam suatu proyek bangunan, yaitu
permeabilitas, pemampatan dan kuat tekan, sedangkan sifat fisis, yaitu batas konsistensi,
kadar air, perbandingan ruang kosong ( void ratio ), kerapatan relatif, ukuran butiran.
Permasalahan yang biasanya timbul dari tanah lempung ini yaitu tingkat
sensitifitasnya yang terlalu tinggi terhadap perubahan kadar air, sehingga perlu dilakukan
stabilisasi, diantaranya dengan menggunakan kapur sebagai bahan stabilisasi.
Diharapkan setelah melakukan stabilisasi, sensitifitas tanah lempung terhadap
kadar air akan semakin rendah. Sehingga tanah lempung
dapat digunakan sebagai
penopang pondasi bahan konstruksi.
Tanah lempung mengembang merupakan masalah global dalam bidang sipil.
Banyak daerah di Indonesia yang memiliki jenis tanah lempung mengembang. Di
Indonesia Pulau Sumatera khususnya di Besitang Sumatera Utara. Di daerah tersebut
tanah lempungnya masih tergolong tanah lempung yang kurang baik apabila digunakan
sebagai penopang pondasi bangunan konstruksi apapun terutama konstruksi jalan raya.
Tanah lempung mengembang merupakan tanah yang memiliki tingkat
sensitifitas tinggi dan mempunyai sifat kembang susut yang dapat menimbulkan
kerusakan pada bangunan yang berdiri diatasnya, tanah ini juga memiliki potensi
mengembang dan menyusut sangat tinggi akibat perubahan kadar air didalam tanah.
Tanah lempung mengembang mempunyai daya dukung yang cukup baik, bila dalam
keadaan tidak jenuh air dan buruk bila dalam keadaan jenuh air.
Sehingga perlu dilakukan alternatif perbaikan tanah lempung mengembang
untuk mendapatkan tanah yang lebih stabil. Dalam hal ini langkah yang diambil adalah
dengan menstabilisasi tanah lempung dengan mengubah sifat fisis dan mekanis tanah
sehingga kekuatan dan daya dukungnya dapat meningkat. Peningkatan kekuatan daya
dukung akan mengakibatakan tanah lempung Besitang menjadi lebih stabil dan mampu
mendukung beban dari permukaan yang lebih besar tanpa mengakibatkan terjadi suatu
deformasi yang besar. Tanah lempung Besitang ini juga termasuk kedalam tanah lempung
yang mengembang yang mempunyai nilai liquid limit dan plastis limit yang tinggi untuk
menurunkan nilai – nilai tersebut stabilisasi kapur diharapkan dapat menurunkan nilainilai tersebut. Stabilisasi yang diuraikan dalam penelitian ini adalah stabilisasi tanah
lempung dengan menambah kapur yang dapat menyebabkan perubahan fisis dan mekanis
pada tanah.
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
59
2. METODE PENELITIAN
Bahan uji yang diteliti yaitu tanah lempung yang diambil dari daerah Besitang
Sumatera Utara. Pengambilan contoh tanah dilakukan dengan cara menggali langsung
tanah dengan kedalaman 1 meter – 1.50 meter. Sampel tanah tersebut ada 2 yaitu sampel
tanah terganggu ( Disturbed Samples ) yang dimasukkan ke dalam kantong plastik dan
tanah yang tidak terganggu ( Undisturbed Samples ) yang dimasukkan ke dalam pipa
paralon.
Kapur yang digunakan dalam percobaan ini adalah jenis kapur padam yang
banyak didapatkan di toko – toko bahan bangunan.
Penelitian ini adalah penelitian eksperimental yang dilaksanakan di
Laboratorium Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan. Pada benda uji dilakukan
terlebih dahulu pengeringan sampai tercapai kondisi kering udara. Persiapan sampel
untuk propertis, tanah dihancurkan dan selanjutnya dilakukan penyaringan dengan
saringan No. 40. Kemudian dilakukan uji Atterberg, analisa ukuran butiran, pemadatan,
berat jenis dan uji kuat geser ( Direct Shear Test )
2.1. Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan jurusan Teknik Sipil Institut teknologi Medan (
ITM ). Adapun pelaksanaan penelitian meliputi :
-
Tahapan persiapan
-
Tahapan penelitian pendahuluan
-
Pengujian utama
2.2. Tahapan Pelaksanaan Pengujian
Manfaat hasil pengujian di laboratorium, sangat tergantung pada tahapan
persiapan contoh tanah yang akan digunakan, yaitu meliputi :
-
Pengambilan tanah dari daerah Besitang, Sumatera Utara
-
Prosedur pengambilan tanah dari lapangan
-
Penyediaan kapur sebagai bahan stabilisasi
-
Serta pembuatan benda uji di laboratorium
2.3. Tahapan Penelitian Pendahuluan
Adapun tiga pengujian yang dilakukan terlebih dahulu pada tahapan
penelitian pendahuluan yaitu indeks propertis, antara lain :
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
-
Analisa saringan ( Sieve Analysis )
-
Berat jenis ( Spesific Gravity )
-
Batas konsistensi ( Atterberg Limit )
-
Pemadatan ( compaction )
60
Pengujian pendahuluan ini bertujuan untuk mencari sifat – sifat fisis tanah.
2.4. Pelaksanaan Pengujian Kuat Geser Langsung
Pelaksanaan pengujian kuat geser langsung dilakukan di laboratorium
Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan. Lamanya pelaksanaan penelitian ini
disesuaikan dengan waktu yang diperlukan untuk dapat memperoleh keseluruhan data data hasil pengujian. Untuk pelaksanaan pengambilan contoh dilakukan dengan dua
tahapan, yaitu :
-
Pengujian dengan tanah yang tidak terganggu ( Undisturbed Samples )
-
Pengujian dengan tanah yang terganggu ( Disturbed Samples ), yang telah
dicampur dengan kapur padam dengan masing – masing persentase panambahan
kapur adalah 0 %, 2 %, 4 %, 6 %, 8 %, 10 %.
Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar manfaat
kapur yang digunakan sebagai bahan stabilisasi pada tanah lempung terhadap nilai kuat
geser.
Pengujian kuat geser langsung dilakukan dengan menggunakan kotak geser yang
berbentuk lingkaran sesuai dengan gambar 3.2.1a. Contoh tanah yang digunakan dalam
penelitian ini berbentuk cincin 3.2.3a dan diletakkan diantara dua buah batu berpori
3.2.2a ( porous stone ). Kemudian contoh tanah diletakkan dalam kotak geser dan
ditempatkan pada alat kuat geser langsung dengan pembebanan sebesar 10 kg, 20 kg, 30
kg. Ada tiga buah dial yang digunakan dalam pengujian ini yaitu dial deformasi
horizontal, dial deformasi vertikal, dan dial proving ring, dial deformasi vertikal
diletakkan dibagian atas kotak geser, sesuai dengan gambar 3.2b, dan laju pergerakan
geser harus diantara 0.02 sampai 0.1 inchi / menit ( 0.27 sampai 6.36 mm / menit ).
Pembacaan dial vertikal dilakukan berdasarkan waktu yang telah ditentukan, dan
pembacaan dial proving ring dilakukan berdasarkan pembacaan terhadap dial horizontal.
Pembacaan dial proving ring bertujuan untuk mendapatkan beban horizontal pada contoh
tanah.
61
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Berat Jenis
Nilai berat jenis pada kondisi asli adalah 2,71 dan setelah penambahan kapur 2
% berat jenis menjadi 2,72 , 4 % adalah 2,74 , 6 % adalah 2,76 , 8 % adalah.2,79 , 10 %
adalah 2,83. Peningkatan nilai dari asli ke penambahan kapur 2 % adalah 1 % , 2 % ke 4
% adalah 2 % , 4 % ke 6 % adalah 2 % , 6 % ke 8 % adalah 3 % , dan 8 % ke 10 % adalah
4 %.
Penambahan kapur terhadap tanah menunjukkan kecenderungan adanya
peningkatan nilai berat jenis seiring dengan bertambahnya persentase kapur yang
digunakan ( Gambar 1 ). Hal ini disebabkan, karena bercampurnya antara dua bahan
dengan berat jenis yang berbeda.
Selain itu, campuran kapur dengan tanah mengakibatkan mengecilnya rongga –
rongga pori yang telah ada dan merekatkan partikel – partikel tanah, sehingga sebagian
tanah akan dikelilingi bahan kapur yang lebih keras dan lebih sulit ditembus air. Rongga
pori yang terisolasi oleh lapisan kapur akan terukur sebagai volume butir sehingga
memperbesar volume butir.
Tabel 1 Hasil Uji Penambahan Kapur Terhadap Berat Jenis
No
Kapur %
Berat Jenis
1
0
2.71
2
2
2.72
3
4
2.74
4
6
2.76
5
8
2.79
6
10
2.83
y = 0.0008x 2 + 0.0034x + 2.7104
Berat Jenis
2.85
2.80
2.75
2.70
0
2
4
6
8
% Kapur
10
12
Gambar 1 Hubungan Antara % Kapur dengan Berat Jenis
62
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
3.2. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Batas Konsistensi
Hasil uji batas konsistensi menunjukkan bahwa penambahan kapur mampu
meningkatkan plastisitas tanah. Dari uji yang dilakukan menunjukkan bahwa penambahan
kapur dapat menurunkan plastisitas indeks tanah. Hal ini disebabkan terjadinya
penurunan nilai batas cair, meningkatkan nilai batas plastis dan nilai batas susut.
Penurunan
indeks
plastisitas
dapat
menyebabkan
penurunan
nilai
potensial
pengembangan. Nilai batas konsistensi dapat dilihat pada gambar 2 sampai gambar 5
dibawah ini.
Tabel 2 Hasil Uji Atterberg Terhadap Penambahan Kapur
No
Kapur %
Batas Cair
LL
Batas Plastis
PL
1
2
3
4
5
6
0
2
4
6
8
10
80.62
75.12
73.11
66.34
65.66
62.89
17.71
21.13
23.18
31.68
34.84
39.13
Batas
Susut
SL
22.39
27.37
30.09
36.61
40.27
47.75
Indeks
Plastisitas
PI
62.91
53.99
49.93
34.66
30.82
23.76
LL
Nilai Liquit Limit
90
80
70
60
50
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 2 grafik hubungan Antara Persen Kapur Dengan Nilai Liquit limit
Nilai Plastis Limit
PL
50
40
30
20
10
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Persen Kapur Nilai Plastis Limit
63
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
Nilai Plastis Indeks
PI
70
60
50
40
30
20
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Persen Kapur Dengan Nilai Plastis Indeks
Nilai Shrinkage Limit
SL
50
45
40
35
30
25
20
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 5. Grafik Hubungan Antara Persen Kapur Dengan Nilai Shrinkage Limit
3.3. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Gradasi Butiran.
Hasil uji gradasi uji tanah untuk tanah asli menunjukkan bahwa jumlah butiran
halus lolos saringan nomor 200 adalah 38,34 % dan setelah penambahan persentase kapur
10 % menjadi 33,64 %, menyebabkan perubahan komposisi fraksi, yaitu bertambahnya
fraksi tertahan saringan no. 200 ( lihat gambar 6 ).
Perubahan ini menyebabkan gradasinya beragam. Salah satu penyebabnya
adalah terjadinya penggumpalan akibat proses penambahan kapur, sebagian partikel
berubah ukuran menjadi lebih besar.
64
Passing Percent (%)
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
y = -0.4383x + 37.741
39
38
37
36
35
34
33
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 6: Grafik Hubungan antara % Kapur Dengan fraksi Lolos Saringan no. 200
3.4. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Pemadatan.
Karakteristik pemadatan adalah kepadatan ( densitas ) kering atau volume
kering maksimum ( MDD ) dan kadar air optimum ( OMC ). Hasil uji pemadatan
menunjukkan bahwa penambahan persentase kapur memperlihatkan kecenderungan
peningkatan berat volume kering maksimum, ( gambar 7 ). Dari gambar dapat dilihat nilai
kadar air maksimum, berat isi kering untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 3. Hal
ini disebabkan karena mengecilnya rongga – rongga antara partikel campuran tanah
akibat penambahan kapur. Kenaikan berat volume kering maksimum, salah satu
penyebabnya adalah semakin merapat jarak antara partikel tanah, sehingga tanah lebih
padat dan terjadi penurunan kadar air optimum.
Tabel 3. Hasil Uji Pemadatan
No
Kadar Kapur
W optimum ( % )
(%)
γ D Maksimum
( gr / cc )
1
0
27,5
1,414
2
2
26,6
1,424
3
4
26,0
1,471
4
6
25,8
1,476
5
8
25,5
1,516
6
10
25,0
1,528
65
Berat Isi Kering (gr / cc )
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
Zero Air Void 0%
1.8
1.76
1.72
1.68
1.64
1.6
1.56
1.52
1.48
1.44
1.4
1.36
1.32
1.28
Zero Air Void 2%
Zero Air Void 4%
Zero Air Void 6%
Zero Air Void 8%
Zero Air Void 10%
20
22
24
26
28
30
32
34
Kadar Air (%)
Gambar 7. Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan Berat Isi Kering
3.5. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Kuat Geser Langsung
Pengujian kuat geser langsung dilakukan untuk mengetahui nilai kohesi dan
sudut geser yang terjadi pada tanah. Pengujian di laboratorium sangat dipengaruhi oleh
metode pembuatan contoh tanah selain jenis dan kepadatan contoh tanah.
Hasil pengujian kuat geser langsung terhadap panambahan kapur dapat dilihat
pada tabel4.
Tabel 4 Hasil pengujian kuat geser
Kadar Kapur
Kohesi
Sudut Geser Dalam (
(%)
(Kg/ cm2)
)
1
0
0,16
22,8
2
2
0,28
26,4
3
4
0,46
28,5
4
6
0,59
32,7
5
8
0,52
36,0
6
10
0,41
39,6
No
0
Grafik hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser untuk setiap variasi
penambahan kapur dapat kita lihat pada gambar 8.
66
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
T e gan gan G ese r
(k g /c m 2 )
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
2
Tegangan Normal (Kg/cm )
0%
Kapur
2%
Kapur
4%
Kapur
6%
Kapur
8%
1 Kapur
10%Ka
pur
Gambar 8 : Grafik Hubungan Antara Tegangan Normal Dengan Tegangan Geser.
3.6. Hubungan Persentase Kapur Dengan Nilai Kohesi Dan Sudut Geser
Besarnya kuat geser tanah dipengaruhi oleh kualitas dari bahan, lekatan antar
butiran dan kepadatannya. Kualitas bahan berhubungan erat dengan kekasaran dan
kekuatan. Bahan keras artinya tidak mudah hancur dan menjadi butir – butir yang lebih
kecil atau berubah bentuk, karena pengaruh perubahan kadar air.
Ikatan antara butir merupakan kemampuan saling mengunci antar butiran, dan
adanya rekatan yang merekatakan permukaan butiran tersebut. Semakin kuat ikatan antar
butir akan menghasilkan nilai kuat geser semakin tinggi dan begitu pula sebaliknya.
Dapat dilihat bahwa hasil pengujian menunjukkan nilai kuat geser efektif terjadi pada
penambahan 6 % kapur sebesar 0.59, walaupun penambahan kapur lebih tinggi akan
menghasilkan nilai kuat geser tidak jauh berbeda. Maka penambahan kapur yang paling
efektif adalah antara 0 % sampai 6 %.
Dari analisa yang dilakukan sebagaimana diuraikan diatas, maka dapat
disimpulkan bahwa stabilisasi dengan kapur pada tanah lempung ini dapat memperbaiki
sifat fisis dan mekanis tanah. Penambahan kapur pada tanah lempung akan
mengakibatkan daya dukung sebanding dengan peningkatan kuat geser tanah.
67
Nilai Kohesi (kg/cm 2)
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
% Kapur
Sudut Gesek (... o )
Gambar 9. Grafik Hubungan Kadar Kapur dengan Nilai Kohesi
45
40
35
30
25
20
15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
% Kapur
Gambar 10. Grafik Hubungan Kadar Kapur dengan Sudut Gesek
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan
beberapa hal sebagai berikut :
1. Hasil uji Atterberg dengan variasi kapur 0 %, 2 %, 4 %, 6 %, 8 %, 10 % terjadi
penurunan nilai indeks plastisitas sebesar 39.15 % dari penambahan kapur 0 % ke 10
%.
2. Hasil uji pemadatan diperoleh peningkatan berat isi kering ( MDD ) sebesar 0.114 gr /
cc dari penambahan kapur 0 % ke 10 %, dan penurunan terhadap kadar air optimum (
OMC ) sebesar 2.5 % dari penambahan kapur 0 % ke 10 %.
3. Hasil uji kuat geser langsung terhadap penambahan kapur adalah terjadinya
peningkatan nilai sudut geser sebesar 4.20 0 dari penambahan kapur 4 % ke 6%, dan
menunjukkan peningkatan nilai kohesi maksimum pada penambahan 6 % kapur
sebesar 0.59 kg / cm 2
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
68
DAFTAR PUSTAKA
Arfan Muhammad ( 2002 ), ” Pengaruh Kapur Pada Tanah Eksfansif Mengandung Batu
bara Terhadap Kuat Geser ”, Teknik Sipil, UGM.
Bowles Joseph. E ( 1991 ), ” Mekanika Tanah ” edisi 2, Erlangga, Jakarta.
Das. B. M ( 1991 ), ” Mekanika Tanah ( Prinsip – prinsip Rekayasa Geoteknis ) ”, jilid 1
dan 2, Erlangga, Jakarta.
Fitrianto Adi ( 2002 ), ” Perbaikan Sifat Teknis Tanah Negeri Lama Rantau Parapat
Dengan Stabilisasi Semen Tiga Roda ”, Teknik Sipil, ITM.
Ingless. O. G dan Metcalf ( 1972 ), ” Soil Stabilization ”, Sydney, Butterworth.
Sinaga Masdinar ( 2003 ), “ Meningkatkan Daya Dukung Tanah Lempung Besitang
Dengan Cara Stabilisasi Semen Padang “, Teknik Sipil, ITM.
Waruwu A’azokhi ( 2003 ) “ Pengaruh Penambahan Semen Pada Tanah Lempung
Terhadap Nilai CBR ”, Teknik Sipil, ITM.
57
PERBAIKAN TANAH DASAR JALAN RAYA DENGAN PENAMBAHAN
KAPUR
Cut Nuri Badariah, Nasrul, Yudha Hanova
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Medan,
Jl.Gedung Arca No.52 Medan, Telp. 061-7363771, Fax. 061-7347954, Medan
20217, Email: sipil_itm@ymail.com
ABSTRAK
Tanah lempung Besitang adalah salah satu jenis tanah yang menimbulkan banyak
kerusakan karena sensitivitas yang tinggi terhadap perubahan kadar air, sehingga menyebabkan
penurunan kuat geser. Untuk itu perlu dilakukan perbaikan tanah dengan penambahan kapur untuk
meningkatkan sifat fisis dan mekanis.
Penelitian yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis di uji di
laboratorium yang terdiri dari uji identifikasi dan uji karakteristik tanah. Uji batasan Atterberg,
analisa saringan, dan berat jenis dilakukan untuk mengetahui peningkatan sifat fisis, dan uji
pemadatan dengan standart proctor dan kuat geser dengan Direct Shear Test untuk mengetahui
perubahan sifat mekanis.Pengujian ini dilakukan pada variasi campuran tanah lempung yang
dicampur dengan kadar kapur 2 %, 4 %, 6 %, 8%, 10 %.
Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa tanah lempung Besitang dengan
campuran kapur dapat menurunkan plastisity indeks sebesar 39.15 %, dan menaikkan berat isi
kering sebesar 0.114gr / cc pada penambahan kapur dari 0 % ke 10 %, dan menaikkan persentase
lolos saringan sebesar 4.7 % pada penambahan kapur 10 %, dan menaikkan berat jenis sebesar 12
% pada penambahan kapur 10 %. Pada pengujian kuat geser langsung nilai kohesi meningkat dari
0.16 kg /cm 2 menjadi 0.59 kg / cm 2, dan peningkatan juga terjadi pada nilai sudut geser sebesar
4 .20 0 pada penambahan kapur dari 4 % ke 6 %.
Kata kunci : Tanah lempung, kapur, kuat geser
1. PENDAHULUAN
Tanah didefenisikan sebagai material yang terdiri dari agregat ( butiran ),
mineral – mineral padat yang tersedimentasi ( terikat secara kimia ) satu sama lain dan
dari bahan organik yang telah melapuk ( yang berpartikel padat ) disertai dengan zat cair
dan gas yang mengisi setiap ruang – ruang kosong diantara partikel – partikel padat
tersebut. Ukuran dari setiap butiran tanah sangat bervariasi dan sifat fisis dari tanah
sangat tergantung dari faktor – faktor ukuran, bentuk dan komposisi kimia dari butiran.
Tanah pada umumnya terdiri dari kerikil ( gravel ), pasir ( sand ), lanau( silt) atau
lempung ( clays ). Jenis ini sangat tergantung pada partikel – partikel yang paling
dominan pada tanah tersebut. Dari segi mineral yang disebut tanah lempung adalah yang
mempunyai partikel – partikel mineral tertentu yang menghasilkan sifat plastis pada tanah
apabila dicampur dengan air, jadi dari segi mineral tanah dapat juga disebut bukan tanah
lempung meskipun terdiri dari partikel – partikel yang sangat kecil
58
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
Perilaku tanah lempung, terutama kuat uji geser perlu diselidiki. Karena
sebagian besar tanah yang ada di Indonesia termasuk dalam kategori tanah lempung.
Salah satunya tanah yang berada di daerah Besitang, Sumatera Utara. Ada beberapa sifat
– sifat tanah lempung yang perlu diperhatikan dalam suatu proyek bangunan, yaitu
permeabilitas, pemampatan dan kuat tekan, sedangkan sifat fisis, yaitu batas konsistensi,
kadar air, perbandingan ruang kosong ( void ratio ), kerapatan relatif, ukuran butiran.
Permasalahan yang biasanya timbul dari tanah lempung ini yaitu tingkat
sensitifitasnya yang terlalu tinggi terhadap perubahan kadar air, sehingga perlu dilakukan
stabilisasi, diantaranya dengan menggunakan kapur sebagai bahan stabilisasi.
Diharapkan setelah melakukan stabilisasi, sensitifitas tanah lempung terhadap
kadar air akan semakin rendah. Sehingga tanah lempung
dapat digunakan sebagai
penopang pondasi bahan konstruksi.
Tanah lempung mengembang merupakan masalah global dalam bidang sipil.
Banyak daerah di Indonesia yang memiliki jenis tanah lempung mengembang. Di
Indonesia Pulau Sumatera khususnya di Besitang Sumatera Utara. Di daerah tersebut
tanah lempungnya masih tergolong tanah lempung yang kurang baik apabila digunakan
sebagai penopang pondasi bangunan konstruksi apapun terutama konstruksi jalan raya.
Tanah lempung mengembang merupakan tanah yang memiliki tingkat
sensitifitas tinggi dan mempunyai sifat kembang susut yang dapat menimbulkan
kerusakan pada bangunan yang berdiri diatasnya, tanah ini juga memiliki potensi
mengembang dan menyusut sangat tinggi akibat perubahan kadar air didalam tanah.
Tanah lempung mengembang mempunyai daya dukung yang cukup baik, bila dalam
keadaan tidak jenuh air dan buruk bila dalam keadaan jenuh air.
Sehingga perlu dilakukan alternatif perbaikan tanah lempung mengembang
untuk mendapatkan tanah yang lebih stabil. Dalam hal ini langkah yang diambil adalah
dengan menstabilisasi tanah lempung dengan mengubah sifat fisis dan mekanis tanah
sehingga kekuatan dan daya dukungnya dapat meningkat. Peningkatan kekuatan daya
dukung akan mengakibatakan tanah lempung Besitang menjadi lebih stabil dan mampu
mendukung beban dari permukaan yang lebih besar tanpa mengakibatkan terjadi suatu
deformasi yang besar. Tanah lempung Besitang ini juga termasuk kedalam tanah lempung
yang mengembang yang mempunyai nilai liquid limit dan plastis limit yang tinggi untuk
menurunkan nilai – nilai tersebut stabilisasi kapur diharapkan dapat menurunkan nilainilai tersebut. Stabilisasi yang diuraikan dalam penelitian ini adalah stabilisasi tanah
lempung dengan menambah kapur yang dapat menyebabkan perubahan fisis dan mekanis
pada tanah.
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
59
2. METODE PENELITIAN
Bahan uji yang diteliti yaitu tanah lempung yang diambil dari daerah Besitang
Sumatera Utara. Pengambilan contoh tanah dilakukan dengan cara menggali langsung
tanah dengan kedalaman 1 meter – 1.50 meter. Sampel tanah tersebut ada 2 yaitu sampel
tanah terganggu ( Disturbed Samples ) yang dimasukkan ke dalam kantong plastik dan
tanah yang tidak terganggu ( Undisturbed Samples ) yang dimasukkan ke dalam pipa
paralon.
Kapur yang digunakan dalam percobaan ini adalah jenis kapur padam yang
banyak didapatkan di toko – toko bahan bangunan.
Penelitian ini adalah penelitian eksperimental yang dilaksanakan di
Laboratorium Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan. Pada benda uji dilakukan
terlebih dahulu pengeringan sampai tercapai kondisi kering udara. Persiapan sampel
untuk propertis, tanah dihancurkan dan selanjutnya dilakukan penyaringan dengan
saringan No. 40. Kemudian dilakukan uji Atterberg, analisa ukuran butiran, pemadatan,
berat jenis dan uji kuat geser ( Direct Shear Test )
2.1. Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan jurusan Teknik Sipil Institut teknologi Medan (
ITM ). Adapun pelaksanaan penelitian meliputi :
-
Tahapan persiapan
-
Tahapan penelitian pendahuluan
-
Pengujian utama
2.2. Tahapan Pelaksanaan Pengujian
Manfaat hasil pengujian di laboratorium, sangat tergantung pada tahapan
persiapan contoh tanah yang akan digunakan, yaitu meliputi :
-
Pengambilan tanah dari daerah Besitang, Sumatera Utara
-
Prosedur pengambilan tanah dari lapangan
-
Penyediaan kapur sebagai bahan stabilisasi
-
Serta pembuatan benda uji di laboratorium
2.3. Tahapan Penelitian Pendahuluan
Adapun tiga pengujian yang dilakukan terlebih dahulu pada tahapan
penelitian pendahuluan yaitu indeks propertis, antara lain :
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
-
Analisa saringan ( Sieve Analysis )
-
Berat jenis ( Spesific Gravity )
-
Batas konsistensi ( Atterberg Limit )
-
Pemadatan ( compaction )
60
Pengujian pendahuluan ini bertujuan untuk mencari sifat – sifat fisis tanah.
2.4. Pelaksanaan Pengujian Kuat Geser Langsung
Pelaksanaan pengujian kuat geser langsung dilakukan di laboratorium
Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan. Lamanya pelaksanaan penelitian ini
disesuaikan dengan waktu yang diperlukan untuk dapat memperoleh keseluruhan data data hasil pengujian. Untuk pelaksanaan pengambilan contoh dilakukan dengan dua
tahapan, yaitu :
-
Pengujian dengan tanah yang tidak terganggu ( Undisturbed Samples )
-
Pengujian dengan tanah yang terganggu ( Disturbed Samples ), yang telah
dicampur dengan kapur padam dengan masing – masing persentase panambahan
kapur adalah 0 %, 2 %, 4 %, 6 %, 8 %, 10 %.
Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar manfaat
kapur yang digunakan sebagai bahan stabilisasi pada tanah lempung terhadap nilai kuat
geser.
Pengujian kuat geser langsung dilakukan dengan menggunakan kotak geser yang
berbentuk lingkaran sesuai dengan gambar 3.2.1a. Contoh tanah yang digunakan dalam
penelitian ini berbentuk cincin 3.2.3a dan diletakkan diantara dua buah batu berpori
3.2.2a ( porous stone ). Kemudian contoh tanah diletakkan dalam kotak geser dan
ditempatkan pada alat kuat geser langsung dengan pembebanan sebesar 10 kg, 20 kg, 30
kg. Ada tiga buah dial yang digunakan dalam pengujian ini yaitu dial deformasi
horizontal, dial deformasi vertikal, dan dial proving ring, dial deformasi vertikal
diletakkan dibagian atas kotak geser, sesuai dengan gambar 3.2b, dan laju pergerakan
geser harus diantara 0.02 sampai 0.1 inchi / menit ( 0.27 sampai 6.36 mm / menit ).
Pembacaan dial vertikal dilakukan berdasarkan waktu yang telah ditentukan, dan
pembacaan dial proving ring dilakukan berdasarkan pembacaan terhadap dial horizontal.
Pembacaan dial proving ring bertujuan untuk mendapatkan beban horizontal pada contoh
tanah.
61
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Berat Jenis
Nilai berat jenis pada kondisi asli adalah 2,71 dan setelah penambahan kapur 2
% berat jenis menjadi 2,72 , 4 % adalah 2,74 , 6 % adalah 2,76 , 8 % adalah.2,79 , 10 %
adalah 2,83. Peningkatan nilai dari asli ke penambahan kapur 2 % adalah 1 % , 2 % ke 4
% adalah 2 % , 4 % ke 6 % adalah 2 % , 6 % ke 8 % adalah 3 % , dan 8 % ke 10 % adalah
4 %.
Penambahan kapur terhadap tanah menunjukkan kecenderungan adanya
peningkatan nilai berat jenis seiring dengan bertambahnya persentase kapur yang
digunakan ( Gambar 1 ). Hal ini disebabkan, karena bercampurnya antara dua bahan
dengan berat jenis yang berbeda.
Selain itu, campuran kapur dengan tanah mengakibatkan mengecilnya rongga –
rongga pori yang telah ada dan merekatkan partikel – partikel tanah, sehingga sebagian
tanah akan dikelilingi bahan kapur yang lebih keras dan lebih sulit ditembus air. Rongga
pori yang terisolasi oleh lapisan kapur akan terukur sebagai volume butir sehingga
memperbesar volume butir.
Tabel 1 Hasil Uji Penambahan Kapur Terhadap Berat Jenis
No
Kapur %
Berat Jenis
1
0
2.71
2
2
2.72
3
4
2.74
4
6
2.76
5
8
2.79
6
10
2.83
y = 0.0008x 2 + 0.0034x + 2.7104
Berat Jenis
2.85
2.80
2.75
2.70
0
2
4
6
8
% Kapur
10
12
Gambar 1 Hubungan Antara % Kapur dengan Berat Jenis
62
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
3.2. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Batas Konsistensi
Hasil uji batas konsistensi menunjukkan bahwa penambahan kapur mampu
meningkatkan plastisitas tanah. Dari uji yang dilakukan menunjukkan bahwa penambahan
kapur dapat menurunkan plastisitas indeks tanah. Hal ini disebabkan terjadinya
penurunan nilai batas cair, meningkatkan nilai batas plastis dan nilai batas susut.
Penurunan
indeks
plastisitas
dapat
menyebabkan
penurunan
nilai
potensial
pengembangan. Nilai batas konsistensi dapat dilihat pada gambar 2 sampai gambar 5
dibawah ini.
Tabel 2 Hasil Uji Atterberg Terhadap Penambahan Kapur
No
Kapur %
Batas Cair
LL
Batas Plastis
PL
1
2
3
4
5
6
0
2
4
6
8
10
80.62
75.12
73.11
66.34
65.66
62.89
17.71
21.13
23.18
31.68
34.84
39.13
Batas
Susut
SL
22.39
27.37
30.09
36.61
40.27
47.75
Indeks
Plastisitas
PI
62.91
53.99
49.93
34.66
30.82
23.76
LL
Nilai Liquit Limit
90
80
70
60
50
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 2 grafik hubungan Antara Persen Kapur Dengan Nilai Liquit limit
Nilai Plastis Limit
PL
50
40
30
20
10
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Persen Kapur Nilai Plastis Limit
63
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
Nilai Plastis Indeks
PI
70
60
50
40
30
20
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Persen Kapur Dengan Nilai Plastis Indeks
Nilai Shrinkage Limit
SL
50
45
40
35
30
25
20
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 5. Grafik Hubungan Antara Persen Kapur Dengan Nilai Shrinkage Limit
3.3. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Gradasi Butiran.
Hasil uji gradasi uji tanah untuk tanah asli menunjukkan bahwa jumlah butiran
halus lolos saringan nomor 200 adalah 38,34 % dan setelah penambahan persentase kapur
10 % menjadi 33,64 %, menyebabkan perubahan komposisi fraksi, yaitu bertambahnya
fraksi tertahan saringan no. 200 ( lihat gambar 6 ).
Perubahan ini menyebabkan gradasinya beragam. Salah satu penyebabnya
adalah terjadinya penggumpalan akibat proses penambahan kapur, sebagian partikel
berubah ukuran menjadi lebih besar.
64
Passing Percent (%)
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
y = -0.4383x + 37.741
39
38
37
36
35
34
33
0
2
4
6
8
10
12
% Kapur
Gambar 6: Grafik Hubungan antara % Kapur Dengan fraksi Lolos Saringan no. 200
3.4. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Pemadatan.
Karakteristik pemadatan adalah kepadatan ( densitas ) kering atau volume
kering maksimum ( MDD ) dan kadar air optimum ( OMC ). Hasil uji pemadatan
menunjukkan bahwa penambahan persentase kapur memperlihatkan kecenderungan
peningkatan berat volume kering maksimum, ( gambar 7 ). Dari gambar dapat dilihat nilai
kadar air maksimum, berat isi kering untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 3. Hal
ini disebabkan karena mengecilnya rongga – rongga antara partikel campuran tanah
akibat penambahan kapur. Kenaikan berat volume kering maksimum, salah satu
penyebabnya adalah semakin merapat jarak antara partikel tanah, sehingga tanah lebih
padat dan terjadi penurunan kadar air optimum.
Tabel 3. Hasil Uji Pemadatan
No
Kadar Kapur
W optimum ( % )
(%)
γ D Maksimum
( gr / cc )
1
0
27,5
1,414
2
2
26,6
1,424
3
4
26,0
1,471
4
6
25,8
1,476
5
8
25,5
1,516
6
10
25,0
1,528
65
Berat Isi Kering (gr / cc )
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
Zero Air Void 0%
1.8
1.76
1.72
1.68
1.64
1.6
1.56
1.52
1.48
1.44
1.4
1.36
1.32
1.28
Zero Air Void 2%
Zero Air Void 4%
Zero Air Void 6%
Zero Air Void 8%
Zero Air Void 10%
20
22
24
26
28
30
32
34
Kadar Air (%)
Gambar 7. Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan Berat Isi Kering
3.5. Pengaruh Penambahan Kapur Terhadap Kuat Geser Langsung
Pengujian kuat geser langsung dilakukan untuk mengetahui nilai kohesi dan
sudut geser yang terjadi pada tanah. Pengujian di laboratorium sangat dipengaruhi oleh
metode pembuatan contoh tanah selain jenis dan kepadatan contoh tanah.
Hasil pengujian kuat geser langsung terhadap panambahan kapur dapat dilihat
pada tabel4.
Tabel 4 Hasil pengujian kuat geser
Kadar Kapur
Kohesi
Sudut Geser Dalam (
(%)
(Kg/ cm2)
)
1
0
0,16
22,8
2
2
0,28
26,4
3
4
0,46
28,5
4
6
0,59
32,7
5
8
0,52
36,0
6
10
0,41
39,6
No
0
Grafik hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser untuk setiap variasi
penambahan kapur dapat kita lihat pada gambar 8.
66
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
T e gan gan G ese r
(k g /c m 2 )
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
2
Tegangan Normal (Kg/cm )
0%
Kapur
2%
Kapur
4%
Kapur
6%
Kapur
8%
1 Kapur
10%Ka
pur
Gambar 8 : Grafik Hubungan Antara Tegangan Normal Dengan Tegangan Geser.
3.6. Hubungan Persentase Kapur Dengan Nilai Kohesi Dan Sudut Geser
Besarnya kuat geser tanah dipengaruhi oleh kualitas dari bahan, lekatan antar
butiran dan kepadatannya. Kualitas bahan berhubungan erat dengan kekasaran dan
kekuatan. Bahan keras artinya tidak mudah hancur dan menjadi butir – butir yang lebih
kecil atau berubah bentuk, karena pengaruh perubahan kadar air.
Ikatan antara butir merupakan kemampuan saling mengunci antar butiran, dan
adanya rekatan yang merekatakan permukaan butiran tersebut. Semakin kuat ikatan antar
butir akan menghasilkan nilai kuat geser semakin tinggi dan begitu pula sebaliknya.
Dapat dilihat bahwa hasil pengujian menunjukkan nilai kuat geser efektif terjadi pada
penambahan 6 % kapur sebesar 0.59, walaupun penambahan kapur lebih tinggi akan
menghasilkan nilai kuat geser tidak jauh berbeda. Maka penambahan kapur yang paling
efektif adalah antara 0 % sampai 6 %.
Dari analisa yang dilakukan sebagaimana diuraikan diatas, maka dapat
disimpulkan bahwa stabilisasi dengan kapur pada tanah lempung ini dapat memperbaiki
sifat fisis dan mekanis tanah. Penambahan kapur pada tanah lempung akan
mengakibatkan daya dukung sebanding dengan peningkatan kuat geser tanah.
67
Nilai Kohesi (kg/cm 2)
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
% Kapur
Sudut Gesek (... o )
Gambar 9. Grafik Hubungan Kadar Kapur dengan Nilai Kohesi
45
40
35
30
25
20
15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
% Kapur
Gambar 10. Grafik Hubungan Kadar Kapur dengan Sudut Gesek
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan
beberapa hal sebagai berikut :
1. Hasil uji Atterberg dengan variasi kapur 0 %, 2 %, 4 %, 6 %, 8 %, 10 % terjadi
penurunan nilai indeks plastisitas sebesar 39.15 % dari penambahan kapur 0 % ke 10
%.
2. Hasil uji pemadatan diperoleh peningkatan berat isi kering ( MDD ) sebesar 0.114 gr /
cc dari penambahan kapur 0 % ke 10 %, dan penurunan terhadap kadar air optimum (
OMC ) sebesar 2.5 % dari penambahan kapur 0 % ke 10 %.
3. Hasil uji kuat geser langsung terhadap penambahan kapur adalah terjadinya
peningkatan nilai sudut geser sebesar 4.20 0 dari penambahan kapur 4 % ke 6%, dan
menunjukkan peningkatan nilai kohesi maksimum pada penambahan 6 % kapur
sebesar 0.59 kg / cm 2
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012
68
DAFTAR PUSTAKA
Arfan Muhammad ( 2002 ), ” Pengaruh Kapur Pada Tanah Eksfansif Mengandung Batu
bara Terhadap Kuat Geser ”, Teknik Sipil, UGM.
Bowles Joseph. E ( 1991 ), ” Mekanika Tanah ” edisi 2, Erlangga, Jakarta.
Das. B. M ( 1991 ), ” Mekanika Tanah ( Prinsip – prinsip Rekayasa Geoteknis ) ”, jilid 1
dan 2, Erlangga, Jakarta.
Fitrianto Adi ( 2002 ), ” Perbaikan Sifat Teknis Tanah Negeri Lama Rantau Parapat
Dengan Stabilisasi Semen Tiga Roda ”, Teknik Sipil, ITM.
Ingless. O. G dan Metcalf ( 1972 ), ” Soil Stabilization ”, Sydney, Butterworth.
Sinaga Masdinar ( 2003 ), “ Meningkatkan Daya Dukung Tanah Lempung Besitang
Dengan Cara Stabilisasi Semen Padang “, Teknik Sipil, ITM.
Waruwu A’azokhi ( 2003 ) “ Pengaruh Penambahan Semen Pada Tanah Lempung
Terhadap Nilai CBR ”, Teknik Sipil, ITM.