Upload
others
View
11
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
10
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum
2.1.1 Tanah
Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari aggregat (butiran) mineral-
mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dari bahan-
bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan
gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partkel padat tersebut.
Tanah merupakan material yang selalu berkaitan dengan konstruksi dan
mempunyai pengaruh sangat besar terhadap perencanaan seluruh konstruksi Karena itu,
dalam perencanaan suatu konstruksi harus dilakukan penyelidikan terhadap karakteristik
dan kekuatan tanah terutama sifat-sifat tanah yang mempengaruhi kekuatan dukungan
tanah dalam menahan beban konstruksi yang ada di atasnya atau disebut juga dengan
daya dukung.
Menurut Terzaghi, “tanah terdiri dari butiran-butiran hasil pelapukan massa
batuan massive, dimana ukuran tiap butirnya dapat sebesar kerikil, pasir, lanau, lempung
dan kontak antar butir tidak tersementasi termasuk bahan organik”.Tanah terdiri dari 3
(tiga) fase elemen yaitu: butiran padat (solid), air dan udara. Ketiga fase elemen tersebut
dapat dilihat dalam Gambar 2.1 .Dalam tanah yang jenuh juga terdapat dua bagian, yaitu
bagian padat atau butiran dan air pori. Bagian-bagian tanah dapat digambarkan dalam
bentuk diagram fase, seperti ditunjukkan Gambar 2.1.
Universitas Sumatera Utara
11
(a) ( b)
Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah; (a) Elemen Tanah Dalam Keadaan Asli; (b) Tiga Fase Elemen Tanah (Lambe dan Whitman, 1969)
Dari gambar tersebut diperoleh persamaan hubungan antara volume -
berat dari tanah berikut:
V = V𝑆𝑆 + VV (2.1)
V =V𝑆𝑆 + VM +Va (2.2)
Dimana :
V𝑆𝑆 : Volumebutiranpadat (cm3)
VV :Volumepori (cm3)
VM: Volume air didalampori (cm3)
Va: Volume udara didalampori (cm3)
Apabila udara dianggap tidak mempunyai berat, maka berat total dari
contoh tanah dapat dinyatakan dengan:
W = W𝑆𝑆 + WM (2.3)
Dimana: W𝑆𝑆 : Berat butiran padat (gr)
Ww :Beratair (gr)
Universitas Sumatera Utara
12
Jika tanah dalam keadaan kering maka tanah tersebut terdiri dari dua fase
yaitu partikel padat dan pori-pori udara. Tanah yang jenuh seluruhnya juga terdiri
dari dua fase yaitu partikel padat dan air pori. Sedangkan tanah dalam keadaan
jenuh sebagian maka terdiri dari tiga fase yaitu partikel padat, pori-pori udara dan
air pori (Fadilla, 2014).
2.1.2 Sifat-sifat FisikTanah
2.1.2.1 Kadar Air (Moisture WaterContent)
Kadar Air atau Water Content (w) adalah persentase perbandingan berat air
(Ww) dengan berat butiran (Ws) dalam tanah, atau :
w(%) = Mw
M𝑠𝑠 x100 (2.4)
Dimana:
W Ww
= kadar air
= berat air
(%)
(gr)
Ws = berat butiran (gr)
2.1.2.2Porositas(Porosity)
Porositas atau Porosity (n) didefinisikan sebagai persentase perbandingan
antara volume rongga (Vr) dengan volume total (V) dalam tanah, atau :
n = Vr
V x 100 (2.5)
Dimana:
n :porositas
Vr : volume rongga(cm3)
V : volumetotal (cm3)
Universitas Sumatera Utara
13
2.1.2.3 Angka Pori (VoidRatio)
Angka Pori atau Void Ratio (e) didefinisikan sebagai perbandingan antara
volume rongga (Vr) dengan volume butiran (Vs) dalam tanah, atau:
= V𝑆𝑆
V𝑉𝑉 (2.6)
Dimana:
𝑒𝑒 : angkapori
Vr : volume rongga(cm3)
Vs : volume butiran(cm3)
2.1.2.4 Derajat Kejenuhan (Degree ofSaturation)
Derajat Kejenuhan atau Degree of Saturation (S) didefinisikan sebagai
perbandingan antara volume air (Vw) dengan volume total rongga pori tanah (Vr).
Bila tanah dalam keadaan jenuh, maka 𝑆𝑆 = 1. Derajat kejenuhan suatu tanah (𝑆𝑆)
dapat dinyatakan dalam persamaan:
𝑆𝑆 (%) = Vw
Vr x100 (2.7)
Dimana:
𝑆𝑆 : derajatkejenuhan
Vw : beratvolumeair (cm3)
Vr : volume total rongga pori tanah (cm3)
Universitas Sumatera Utara
14
Derajat kejenuhan dari kondisi tanah dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah (Hardiyatmo, 2002)
Keadaan Tanah Derajat Kejenuhan
Tanah kering 0
Tanah agak lembab > 0 - 0,25
Tanah lembab 0,26 - 0,50
Tanah sangat lembab 0,51 - 0,75
Tanah basah 0,76 - 0,99
Tanah jenuh 1
2.1.2.5 Berat Volume (UnitWeight)
Berat Volume (γ) adalah berat tanah per satuan volume.
γ = M V
(2.8)
Dimana:
𝛾𝛾 : berat volume basah(gr/cm3)
W : berat butiran tanah(gr)
V : volume total tanah(cm3)
2.1.2.6 Berat Volume Kering (Dry UnitWeight)
Berat Volume Kering (𝛾𝛾d) adalah perbandingan antara berat butiran tanah
(Ws) dengan volume total tanah (V). Berat Volume tanah (𝛾𝛾b) dapat dinyatakan
dalam persamaan :
𝛾𝛾d= M𝑠𝑠
V
(2.9)
Dimana:
𝛾𝛾d : berat volume kering (gr/cm3)
Universitas Sumatera Utara
15
Ws : berat butiran tanah (gr)
V : volume total tanah (cm3)
2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat (Soil VolumeWeight)
Berat Volume butiran padat (𝛾𝛾s) adalah perbandingan antara berat butiran
tanah (Ws) dengan volume butiran tanah padat (Vs). Berat Volume butiran padat
(𝛾𝛾s) dapat dinyatakan dalam persamaan :
𝛾𝛾s= (2.10) M𝑠𝑠
V𝑠𝑠
Dimana:
𝛾𝛾s : berat volume padat(gr/cm3)
Ws : berat butiran tanah (gr)
Vs : volume total padat(cm3)
2.1.2.8 Berat Spesifik (SpecificGravity)
Berat Spesifik tanah atau Specific Gravity (Gs) didefinisikan sebagai
perbandingan antara berat volume butiran tanah (𝛾𝛾s) dengan berat volume air (𝛾𝛾w)
dengan isi yang sama pada temperatur tertentu. Berat Spesifik tanah (𝐺𝐺s) dapat
dinyatakan dalam persamaan:
𝐺𝐺s= (2.11)
Dimana:
𝐺𝐺s : berat spesifiktanah
𝛾𝛾s : berat volume padat(gr/cm3)
𝛾𝛾w : beratvolumeair (gr/cm3)
𝛾𝛾𝑠𝑠
𝛾𝛾w
Universitas Sumatera Utara
16
Tabel 2.2 Berat Spesifik Tanah (Hardiyatmo, 2002)
Macam Tanah Berat Spesifik
Kerikil 2,65 - 2,68
Pasir 2,65 - 2,68
Lanau tak organik 2,62 - 2,68
Lempung organik 2,58 - 2,65
Lempung tak organik 2,68 - 2,75
Humus 1,37
Gambut 1,25 - 1,80
2.1.2.9 Batas-batas Atterberg (AtterbergLimit)
Atterberg adalah seorang peneliti tanah berkebangsaan Swedia yang telah
menemukan batas-batas Atterberg pada tahun 1911. Atterberg mengusulkan ada
lima keadaan konsistensi tanah. Batas-batas konsistensi tanah ini didasarkan pada
kadar air, yaitu Batas Cair (Liquid Limit), Batas Plastis (Plastic Limit), Batas
Susut (Shrinkage Limit), Batas Lengket (Sticky Limit) dan Batas Kohesi
(Cohesion Limit). Tetapi pada umumnya Batas Lengket dan Batas Kohesi tidak
digunakan (Bowles, 1991).Batas-batas konsistensi dapat dilihat pada Gambar
2.2.
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg (Das, 1991)
Universitas Sumatera Utara
17
2.1.2.9.1 Batas Cair (Liquid Limit)
Batas Cair (Liquid Limit) adalah kadar air tanah ketika tanah berada diantara
keadaan cair dan keadaan plastis, yaitu pada batas atas dari daerah plastis. Batas
Cair ditentukan dari pengujian Cassagrande (1948), yakni dengan meletakkan
tanah ke cawan dan dibentuk sedemikian rupa, kemudian tanah tersebut dibelah
oleh grooving tool dan dilakukan pemukulan dengan cara engkol dinaikkan dan
sampai mangkuk menyentuh dasar, dilakukan juga perhitungan ketukan
sampaitanah yang dibelah tadi berhimpit. Untuk lebih jelasnya, alat uji Batas Cair
berupa cawan Cassagrande dan grooving tool dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Cawan Cassagrande dan Grooving Tool (Hardiyatmo, 1992)
2.1.2.9.2 Batas Plastis (PlasticLimit)
Batas Plastis (Plastic Limit) dapat didefinisikan sebagai kadar air pada tanah
dimana pada batas bawah daerah plastis atau kadar air minimum. Untuk
mengetahui Batas Plastis suatu tanah dilakukan dengan percobaan menggulung
tanah berbentuk silinder dengan diameter sekitar 3,2 mm (1/8 inchi) dengan
Universitas Sumatera Utara
18
menggunakan telapak tangan di atas kaca datar. Apabila tanah mulai mengalami
retak-retak atau pecah ketika digulung, maka kadar air dari sampel tersebut adalah
Batas Plastis.
2.1.2.9.3 Batas Susut (ShrinkageLimit)
Batas Susut (Shrinkage Limit) adalah kadar air tanah pada kedudukan
antara daerah semi padat dan padat, yaitu persentase kadar air di mana
pengurangan kadar air selanjutnya tidak mengakibatkan perubahan volume
tanahnya. Dapat dikatakan bahwa tanah tersebut tidak akan mengalami
penyusutan lagi meskipun dikeringkan secara terusmenerus.
Percobaan Batas Susut dilakukan dengan cawan porselin diameter 44,4 mm
dengan tinggi 12,7 mm. Pada bagian dalam cawan dilapisi oleh pelumas dan diisi
dengan tanah jenuh sempurna yang kemudian dikeringkan dalam oven. Volume
ditentukan dengan mencelupkannya dalam air raksa. Batas Susut dapat dinyatakan
dalam persamaan :
𝑆𝑆𝐿𝐿 = { (m1−m2) m2 − (r1−r2)w
m2 } x100% (2.12)
dengan :
m1 = berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
m2 = berat tanahkeringoven (gr)
r1 = volume tanah basahdalamcawan
(𝑐𝑐m3)
r2=volumetanahkeringoven (𝑐𝑐m3)
𝛾𝛾w = berat jenis air
Universitas Sumatera Utara
19
2.1.2.9.4 Indeks Plastisitas (PlasticityIndex)
Indeks Plastisitas adalah selisih Batas Cair dan Batas Plastis. Indeks
Plastisitas merupakan interval kadar air dimana tanah masih bersifat plastis.
Indeks Plastisitas dapat menunjukkan sifat keplastisitasan tanah tersebut. Jika
tanah memiliki interval kadar air daerah plastis yang kecil, maka tanah tersebut
disebut tanah kurus, sedangkan apabila suatu tanah memiliki interval kadar air
daerah plastis yang besar disebut tanah gemuk. Persamaan 2.13 dapat digunakan
untuk menghitung besarnya nilai indeks plastisitas dari suatu tanah.Tabel 2.3
menunjukkan batasan nilai Indeks Plastisitas dari jenis-jenis tanah.
𝐼𝐼= −𝑃𝑃𝐿𝐿 (2.13)
Dimana :
LL = batas cair
PL = batas plastis
Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah (Hardiyatmo, 2002)
PI Sifat Macam Tanah Kohesi
0 Non-Plastis Pasir Non – Kohesif
<7 Plastisitas Rendah Lanau Kohesif Sebagian
7-17 Plastisitas Sedang Lempung berlanau Kohesif
>17 Plastisitas Tinggi Lempung Kohesif
Universitas Sumatera Utara
20
2.1.1.9.5 Indeks Kecairan (LiquidityIndex)
Kadar Air tanah asli relatif pada kedudukan plastis dan cair, dapat
didefinisikan oleh Indeks Cair (Liquidity Index). Indeks Cair merupakan
perbandingan antara selisih kadar air asli dengan batas plastis terhadap Indeks
Plastisitanya. Berikut persamaannya:
𝐿𝐿𝐼𝐼 = 𝐼𝐼𝐿𝐿=M𝑁𝑁−𝑃𝑃𝐿𝐿 𝐿𝐿𝐿𝐿−𝑃𝑃𝐿𝐿
(2.14)
Dimana :
LI =Liquidity Index (%)
WN = kadar air asli (%)
Gambar 2.4 Hubungan Antara WP, WL dan WN Dalam Menghitung LI atau IL
(Bowles, 1991)
Dapat dilihat bahwa jika WN = LL, maka Indeks Cair akan sama dengan 1.
Sedangkan, jika WN = PL, Indeks Cair akan sama dengan nol. Jadi, untuk lapisan
tanah asli yang dalam kedudukan plastis, nilai LL >WN >PL. Nilai Indeks Cair
akan bervariasi antara 0 dan 1. Lapisan tanah asli dengan WN >LL akan
mempunyai LI > 1.
Universitas Sumatera Utara
21
2.1.2.10 KlasifikasiTanah
Sistem Klasifikasi Tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis
tanah yang berbeda - beda tapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompok
- kelompok dan subkelompok–subkelompok berdasarkan pemakaiannya
(Das,1991).
Sistem klasisfikasi tanah didasarkan atas ukuran partikel yang diperoleh
dari analisa saringan dan plastisitasnya. Tujuan dari pengklasifikasian
tanahiniadalahuntukmemungkinkanmemperkirakansifatfisistanahdenganmengelo
mpokkan tanah dengan kelas yang sama yang sifat fisisnya diketahui dan
menyediakan sebuah metode yang akurat mengenai deskripsi tanah.
Beberapa sistem klasifikasi telah dikembangkan dan pengklasifikasian
tersebut yaitu, Klasifikasi Tanah Sistem USCS, dan AASHTO.
2.1.2.10.1 Sistem Klasifikasi Unified Soil Classification System(USCS)
Sistem ini pertama kali dikembangkan oleh Casagrande (1942) sebagai
sebuah metode untuk pekerjaan pembuatan lapangan terbang oleh The Army
Corps of Engineers pada Perang Dunia II. Pada saat ini sistem ini telah
dipergunakan secara luas oleh para ahli teknik.Sistem ini selain biasa digunakan
untuk desain lapangan terbang juga untuk spesifikasi pekerjaan tanah untukjalan.
Klasifikasi berdasarkan Unified System (Das, 1991), tanah dikelompokkan
menjadi :
1. Tanah butir kasar(coarse-grained-soil)
Merupakan tanah yang lebih dari 50% bahannya tertahan pada
ayakanno.200 (0,075 mm).Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf
awal G atau S. G adalah untuk kerikil (gravel) atau tanah berkerikil, dan S
Universitas Sumatera Utara
22
adalah untuk pasir (sand) atau tanah berpasir.
2. Tanah berbutir halus(fine-grained-soil)
Merupakan tanah yang lebih dari 50 % berat total contoh tanah lolos
ayakan no.200 (0,075 mm). Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf
awal M untuk lanau (silt) anorganik, C untuk lempung (clay) anorganik, dan
O untuk lanau-organik dan lempung-organik. Simbol PT digunakan untuk
tanah gambut (peat), dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi.
Tanah berbutir kasar ditandai dengan simbol kelompok seperti : GW, GP,
GM, GC, SW, SP, SM dan SC. Adapun simbol-simbol lain yang digunakan
dalam klasifikasi tanah ini adalah :
W :well graded (tanah dengan gradasi baik)
P :poorly graded (tanah dengan gradasi buruk)
L : low plasticity (plastisitas rendah) (LL < 50)
H : high plasticity (plastisitas tinggi) ( LL > 50)
Untuk klasifikasi yang benar, perlu memperhatikan faktor-faktor berikut ini:
1. Persentase butiran yang lolos ayakan no.200 (fraksihalus).
2. Persentase fraksi kasar yang lolos ayakanno.40.
3. Koefisien keseragaman (Uniformity coefficient, Cu) dan koefisien gradasi
(gradation coefficient, Cc) untuk tanah dimana 0-12% lolos ayakanno.200.
4. Batas Cair (LL) dan Indeks Plastisitas (PI) bagian tanah yang lolos ayakan
no.40 (untuk tanah dimana 5% atau lebih lolos ayakanno.200).
Bagan pengklasifikasian sistem ini dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Universitas Sumatera Utara
24
2.1.2.10.2 Sistem KlasifikasiAASHTO
Sistem klasifikasi tanah sistem AASHTO (American Association of State
Highway Transportation Official) dikembangkan pada tahun 1929 sebagai Public
Road Administration Classification System.Kemudian sistem ini mengalami
beberapa perbaikan, sampai saat ini versi yang berlaku adalah yang diajukan oleh
Committee on Classification of Materials for Subgrade and Granular Type Road
of the Highway Research Board pada tahun 1945.Sistem ini mengklasifikasikan
tanah kedalam tujuh kelompok besar, yaitu A-1 sampai A-7. Tanah yang
diklasifikasikan ke dalam A-1 sampai A-3 adalah tanah berbutir yang 35% atau
kurang dari jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan no. 200. Sedangkan tanah
A-4 sampai A-7 adalah tanah yang lebih dari 35% butirannya lolos ayakan no.
200. Perbedaan keduanya didasarkan pada batas-batas Atterberg, Gambar 2.6
dapat digunakan untuk memperoleh batas-batas cair (LL) dan indeks plastisitas
(IP) untuk kelompok A-4 sampai A-7 dan untuk subkelompok dalam A-2.
Gambar 2.6 Batas-batas Atterberg untuk subkelompok A-4, A-5, A-6, dan A-7 (AASHTO,1978)
Universitas Sumatera Utara
25
Indeks kelompok (group index) digunakan untuk mengevaluasi lebih lanjut
tanah-tanah dalam kelompoknya. Bila nilai indeks kelompok (GI) semakin tinggi,
semakin berkurang ketepatan penggunaan tanahnya. Indeks kelompok dihitung
dengan persamaan :
GI = (F – 35) [0,2 + 0,005 (LL – 40)] + 0,01 (F – 15) (PI– 10) (2.15)
Dimana:
GI = indeks kelompok (group index)
F = persen material lolos saringanno.200
LL = batascair
PI = indeks plastisitas
Khusus untuk tanah-tanah yang mengandung bahan butir halus
diidentifikasikan lebih lanjut dengan indeks kelompoknya.Bagan pengklasifikasian
sistem ini dapat dilihat seperti pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO
Universitas Sumatera Utara
26
2.1.3 Sifat-sifat MekanisTanah
2.1.3.1 Pemadatan Tanah(Compaction)
Pemadatan Tanah (Compaction) adalah suatu proses dimana udara pada
pori-pori tanah dikeluarkan dengan cara mekanis (digilas/ditumbuk) sehingga
partikel-partikel tanah menjadi rapat. Dengan kata lain, Pemadatan adalah
densifikasi tanah yang jenuh dengan penurunan volume rongga diisi dengan
udara, sedangkan volume padatan dan kadar air tetap pada dasarnya sama. Hal ini
merupakan cara yang paling jelas dan sederhana untuk memperbaiki stabilitas dan
kekuatan dukungtanah.
Maksud pemadatan tanah menurut Hardiyatmo (1992), antara lain :
1. Mempertinggi kuat gesertanah
2. Mengurangi sifat mudah mampat(kompresibilitas)
3. Mengurangipermeabilitas
4. Mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan
lainnya.
Tanah granuler merupakan tanah yang paling mudah penanganannya untuk
pekerjaan lapangan.Setelah dipadatkan tanah tersebut mampu memberikan kuat
geser yang tinggi dengan sedikit perubahan volume.Hal ini dikarenakan
permeabilitas tanah granuler yang tinggi.Berbeda dengan pada tanah lanau yang
permeabilitasnya rendah sangat sulit dipadatkan bila dalam keadaan basah.
Tanah lempung mempunyai permeabilitas yang rendah dan tanah ini tidak
dapat dipadatkan dengan baik dalam kondisi basah seperti halnya tanah lanau.
Tanah lempung yang dipadatkan dengan cara yang benar akan memberikan daya
Universitas Sumatera Utara
27
d
dukung yang tinggi. Stabilitas terhadap sifat kembang-susut tergantung dari jenis
kandungan mineralnya.
Pada tahun 1933, Proctor menemukan dasar-dasar pemadatan tanah, dimana
terdapat 4 (empat) variabel yang digunakan dalam fungsi Compaction, yaitu:
- Usahapemadatan
- Jenistanah
- Kadar airtanah
- Berat isi kering tanah (Bowles,1991).
Hubungan berat volume kering (𝛾𝛾d) dengan berat volume basah (𝛾𝛾b) dan
kadar air (%) dinyatakan dalam persamaan :
= (2.16) 1 + w
Pada pengujian Compaction di laboratorium alat pemadatan berupa silinder
mould dengan volume 9,34 x 10−4 m3, dan penumbuk dengan berat 2,5 kg
dengan tinggi jatuh 30,5 cm. Pada pengujian compaction tanah dipadatkan dalam
3 lapisan (Standard Proctor) dan 5 lapisan (Modified Proctor) dengan pukulan
sebanyak 25 kalipukulan.
Pengujian-pengujian tersebut dilakukan dengan pemadatan sampel tanah
basah (pada kadar air terkontrol) dalam suatu cetakan dengan jumlah lapisan
tertentu. Setiap lapisan dipadatkan dengan sejumlah tumbukan yang ditentukan
dengan penumbuk dengan massa dan tinggi jatuh tertentu. Standar ASTM
maupun AASHTO hendaknya digunakan sebagai acuan untuk rincian pengujian
tersebut.
Kadar Air yang memberikan berat unit kering yang maksimum disebut
Kadar Air Optimum.Usaha pemadatan diukur dari segi energi tiap
satuanvolumedari tanah yang telah dipadatkan. Untuk usaha pemadatan yang
Universitas Sumatera Utara
28
lebih rendah kurva pemadatan bagi tanah yang sama akan lebih rendah dan
tergeser ke kanan, yang menunjukkan suatu Kadar Air Optimum yang lebih
tinggi. Hasil dari pengujian pemadatan berupa kurva yang menunjukkan
hubungan antara Kadar Air dan Berat Volume Kering tanah yamg ditunjukkan
Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah (Hardiyatmo, 1992)
Garis ZAVL (Zero Air Void Line) adalah hubungan antara Berat Isi Kering
dengan Kadar Air bila derajat kejenuhan 100%, yaitu bila pori tanah sama sekali
tidak mengandung udara. Grafik ini berguna sebagai petunjuk pada waktu
menggambarkan grafik pemadatan.Grafik tersebut berada di bawah ZAVL dan
biasanya grafik tersebut tidak lurus tetapi agak cekung ke atas.Apabila kurva
pemadatan yang dihasilkan berada lebih dekat di bawah dengan garis ZAVL maka
hal tersebut menunjukan tanah yang dipadatkan memiliki derajat kejenuhan
mendekati 100% dan sedikit mengandung udara.Pada penelitian ini, percobaan
Pemadatan Tanah di laboratorium yang digunakan untuk menentukan Kadar Air
Optimum dan Berat Isi Kering Maksimum adalah percobaan Pemadatan Standar
(Standard Compaction Test).
Universitas Sumatera Utara
29
2.1.3.2 Pengujian California Bearing Ratio(CBR)
Daya dukung tanah dasar (subgrade) pada perencanaan perkerasan lentur
dinyatakan dengan nilai CBR (California Bearing Ratio).CBR untuk pertama
kalinya diperkenalkan oleh California Division of Highways pada tahun
1928.Sedangkan metode CBR ini dipopulerkan oleh O. J. Porter. CBR adalah
perbandingan antara beban yang dibutuhkan untuk penetrasi contoh tanah sebesar
0,1”/0,2” dengan beban yang ditahan batu pecah standar pada penetrasi 0,1”/0,2”
(Sukirman,1995)
Jadi nilai CBR didefinisikan sebagai suatu perbandingan antara beban
percobaan (test load) dengan beban standar (standard load) dan dinyatakan dalam
persen. Tujuan dilakukan pengujian CBR adalah untuk mengetahui nilai CBR
pada variasi kadar air pemadatan. Harga CBR adalah nilai yang menyatakan
kualitas tanah dasar dibandingkan dengan bahan standar berupa batu pecah yang
mempunyai nilai CBR sebesar 100% dalam memikul beban lalulintas.
CBR Lapangan (CBR Inplace) digunakan untuk mendapatkan nilai CBR asli
di lapangan, sesuai dengan tanah dasar saat itu. Umumnya digunakan untuk
perencanaan tebal lapisan perkerasan yang lapisan tanah dasarnya tidak akan
dipadatkan lagi, selain itu jenis CBR ini digunakan untuk mengontrol kepadatan
yang diperoleh apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan. CBR Lapangan
Direndam (Undisturbed Soaked CBR) digunakan untuk mendapatkan besarnya
nilai CBR asli di lapangan pada keadaan jenuh air dan tanah mengalami
pengembangan (swelling) yang maksimum.
Universitas Sumatera Utara
30
Ada dua macam pengukuran CBR yaitu :
1. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada 0.254 cm (0,1”) terhadap
penetrasi standar besarnya 70,37 kg/cm2 (1000 psi).
Harga CBR % = (Beban 0.1”/ (3 x 1000)) x 100
2. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada penetrasi 0,508 cm(0,2”)
terhadap penetrasi standar yang besarnya 105,56 kg/cm2 (1500 psi)
Harga CBR % = (Beban 0.2”/ (3 x 1500)) x 100
CBR laboratorium dapat dibedakan atas 2 macam yaitu :
a. CBR Laboratorium Rendaman (Soaked DesignCBR)
Pada pengujian CBR Laboratorium Rendaman pelaksanaannya lebih sulit
karena membutuhkan waktu dan biaya relatif lebih besar dibandingkan CBR
Laboratorium Tanpa Rendaman.Pada penelitian ini, penulis menggunakan CBR
Laboratorium Rendaman selain agar mendekati dengan kondisi tanah di lapangan,
juga karena air berpengaruh penting pada sifat dan kekuatan tanah.
b. CBR Laboratorium Tanpa Rendaman (Unsoaked DesignCBR)
Sedang dari hasil pengujian CBR Laboratorium Tanpa Rendaman sejauh
ini selalu menghasilkan daya dukung tanah lebih besar dibandingkan dengan CBR
Laboratorium Rendaman.
Gambar 2.9 Alat Pemeriksa Nilai CBR di Laboratorium (Soedarmono, et al, 1997)
Universitas Sumatera Utara
31
2.1.3.3 Pengujian Uji Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)
Pengujian uji tekan bebas ini dimaksudkan untuk menentukan besarnya kekuatan
tekan bebas contoh tanah dan batuan yang bersifat kohesif dalam keadaan asli maupun
buatan (remoulded). Yang dimaksud dengan kekuatan tekan bebas adalah beban aksial
persatuan luas pada saat benda uji mengalami keruntuhan pada saat regangan axialnya
mencapai 20%.Bilamaksudpengujianadalah untuk menentukanparameterkuatgeser
tanah,pengujian ini hanya cocok untuk jenis tanah lempung jenuh, dimana
padapembebanancepat,airtidaksempatmengalirkeluardaribendauji.
Berikut ini adalah gambar skematik dari prinsip pembebanan pada uji tekan bebas:
Gambar 2.9 Skema Uji Tekan Bebas
Teganganaksialyangditerapkandiatasbendaujiberangsur-angsurditambah
sampaibendaujimengalamikeruntuhan.Padasaatkeruntuhannya,karenaσ3=0,maka:
τf = σ12
= qu2
= cu (2.17)
Dimana:
τf = kuat geser (kg/cm2)
σ1 = tegangan utama (kg/cm2)
Universitas Sumatera Utara
32
qu = kuat tekan bebas tanah (kg/cm2)
cu = kohesi (kg/cm2)
Gambar 2.10 menunjukkan lingkaran Mohr untuk pengujian Unconfined Compression
Test(UCT).
Gambar 2.10 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu Di Atas Sebagai
Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap (Das, 2008)
Tabel 2.4 Hubungan Konsistensi Dengan Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung
Konsistensi qu (kN/m2)
Lempung keras > 400
Lempung sangat kaku 200 – 400
Lempung kaku 100 – 200
Lempung sedang 50 – 100
Lempung lunak 25 – 50
Lempung sangat lunak < 25
* Faktor konversi : 1 lb/in2 = 6.894,8 N/m2
(Sumber: Mekanika Tanah Jilid I, Hardiyatmo, 2002)
Universitas Sumatera Utara
33
Dalam praktek untuk mengusahakan agar kuat geser undrained yang diperoleh
dari hasil uji tekan bebas mendekati sama dengan hasil uji triaksial pada kondisi
keruntuhan, beberapa hal harus dipenuhi, antara lain (Holtz dan Kovacs, 1981):
1. Benda uji harus 100% jenuh, kalau tidak, akan terjadi desakan udara di dalam
ruang pori yang menyebabkan angka pori (e) berkurang sehingga kekuatan benda
uji bertambah.
2. Benda uji tidak boleh mengandung retakan atau kerusakan yang lain. Dengan kata
lain benda uji harus utuh dan merupakan lempung homogen.
3. Tanah harus terdiri dari butiran sangat halus. Hal ini berarti bahwa penentuan kuat
geser tanah dari uji tekan bebas hanya cocok untuk tanah lempung.
4. Proses pengujian harus berlangsung dengan cepat sampai contoh tanah mencapai
keruntuhan. Jika waktu yang dibutuhkan dalam pengujian terlalu lama, penguapan
dan pengeringan benda uji akan menambah tekanan kekang dan dapat
menghasilkan kuat geser yang lebih tinggi. Waktu yang cocok biasanya sekitar 5
sampai 15 menit.
2.2 Bahan-bahanPenelitian
2.2.1 Tanah Lempung (Clay)
Tanah lempung merupakan partikel mineral berkerangka dasar silikat yang
berdiameter kurang dari 4 mikrometer.Partikel-partikel ini merupakan sumber
utama dari kohesi di dalam tanah yang cohesive (Bowles, 1991).
Lempung (clay) sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan
submikroskopis yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan
partikel-partikel dari mika, mineral-mineral lempung (clay minerals) dan mineral-
mineral yang sangat halus lain. Lempung didefenisikan sebagai golongan partikel
Universitas Sumatera Utara
34
yang mempunyai ukuran dari 0,002 mm (2 mikron) (Das, 1998) dan sangat
tergantung pada komposisi mineral dan unsur-unsur kimianya. Tanah lempung
menghasilkan partikel-partikel tertentu yang menghasilkan sifat-sifat plastis pada
tanah bila dicampur dengan air (Grim, 1953 dalam Das, 1998).
Umumnya, terdapat kira-kira 15 macam mineral yang diklasifikasikan sebagai
mineral lempung (Kerr, 1959 dalam Hardiyatmo, 2002). Di antaranya terdiri dari
kelompok-kelompok: kaolinite, illite, montmorillonite dan polygorskite.
a. Kaolinite
Istilah “kaolinite” dikembangkan dari kata “ Kauling” yang berasal dari nama
sebuah bukit yang tinggi di Jauchau Fu, China, dimana lempung kaolinite putih
mula-mula diperoleh beberapa abad yang lalu (Bowles, 1984). Kaolinite
merupakan hasil pelapukan sulfat atau air yang mengandung karbonat pada
temperatur sedang dan umumnya berwarna putih, putih kelabu, kekuning-
kuningan atau kecoklat-coklatan.
Struktur unit kaolinite terdiri dari lembaran-lembaran silika tetrahedral
yang digabung dengan lembaran alumina oktahedran (gibbsite). Lembaran silika
dan gibbsite ini sering disebut sebagai mineral lempung 1 : 1 dengan tebal kira-
kira 7,2 Å (1 Å=10-10 m). Mineral kaolinite berwujud seperti lempengan-
lempengan tipis dengan diameter 1000 Å sampai 20000 Å dan ketebalan dari 100
Å sampai 1000 Å dengan luasan spesifik per unit massa ± 15 m2/gr yang memiliki
rumus kimia:
(OH)8Al4Si4O10
Universitas Sumatera Utara
35
Keluarga mineral kaolinite 1 : 1 yang lainnya adalah halloysite. Halloysite
memiliki tumpukan yang lebih acak dibandingkan dengan kaolinite sehingga
molekul tunggal dari air dapat masuk.Halloysite memiliki rumus kimia sebagai
berikut:
(OH)8Al4Si4O10. 4H2O
Gambar dari struktur kaolinite dapat dilihat dalam Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Struktur Kaolinite (Das, 2008)
b. Illite
Illite adalah mineral lempung yang pertama kali diidentifikasi di
Illinois.Mineral illitebisa disebut pula dengan hidrat-mika karena illite
mempunyai
hubungan dengan mika biasa (Bowles, 1984). Mineral illite memiliki rumus kimia
sebagai berikut:
(OH)4Ky(Si8-y . Aly)(Al4. Mg6 .Fe4 . Fe6)O20
Dimana y adalah antara 1 dan 1,5. Illite memiliki formasi struktur satuan kristal,
tebal dan komposisi yang hampir sama dengan montmorillonite. Perbedaannya
ada pada:
Kalium (K) berfungsi sebagai pengikat antar unit kristal sekaligus sebagai
penyeimbangmuatan.
Universitas Sumatera Utara
36
Terdapat ± 20% pergantian silikon (Si) oleh aluminium (Al) pada lempeng
tetrahedral.
Struktur mineral illite tidak mengembang sebagaimanamontmorillonite.
Pembentukan mineral lempung yang berbeda disebabkan oleh subtitusi
kation-kation yang berbeda pada lembaran oktahedral.Bila sebuah anion dari
lembaran oktahedral adalah hydroxil dan dua per tiga posisi kation diisi oleh
aluminium maka mineral tersebut disebut gibbsite dan bila magnesium
disubstitusikan kedalam lembaran aluminium dan mengisi seluruh posisi kation,
maka mineral tersebut disebut brucite.Struktur mineral illite dapat dilihat dalam
Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Struktur Illite (Das, 2008)
c. Montmorillonite
Montmorillonite adalah nama yang diberikan pada mineral lempung yang
ditemukan di Montmorillon, Perancis pada tahun 1847 yang memiliki rumus
kimia
(OH)4Si8Al4O20. nH2O
Dimana: nH2O adalah banyaknya lembaran yang terabsorbsi air. Mineral
montmorillonite juga disebut mineral dua banding satu (2:1) karena satuan
susunan kristalnya terbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedral mengapit
Universitas Sumatera Utara
37
satu lempeng alumina oktahedralditengahnya.
Struktur kisinya tersusun atas satu lempeng Al2O3 diantara dua lempeng
SiO2.Inilah yang menyebabkan montmorillonite dapat mengembang dan
mengkerut menurut sumbu C dan mempunyai daya adsorbsi air dan kation lebih
tinggi. Tebal satuan unit adalah 9,6 Å (0,96 μm). Gaya Van Der Walls mengikat
satuan unit sangat lemah diantara ujung-ujung atas dari lembaran silika, oleh
karena itu lapisan air (n.H2O) dengan kation dapat dengan mudah menyusup dan
memperlemah ikatan antar satuan susunan kristal. Sehingga menyebabkan antar
lapisan terpisah. Ukuran unit massamontmorillonite sangat besar dan dapat
menyerap air dengan sangat kuat sehingga mudah mengalami proses
pengembangan. Gambar dari struktur Montmorillonite dapat dilihat di dalam
Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Struktur Montmorillonite (Das, 2008)
Universitas Sumatera Utara
38
2.2.1.1 Sifat Umum TanahLempung
Bowles (1991) menyatakan beberapa sifat umum mineral lempung adalah:
1. Hidrasi
Partikel lempung hampir selalu mengalami hidrasi, hal ini disebabkan
karena lempung biasanya bermuatan negatif, yaitu partikel dikelilingi
oleh lapisan-lapisan molekul air yang disebut sebagai air teradsorbsi
(adsorbed water). Lapisan ini umumnya memiliki tebal dua molekul.
Sehingga disebut sebagai lapisan difusi ganda atau lapisan ganda.
2. Aktivitas
Aktivitas tanah lempung adalah perbandingan antara Indeks Plastisitas
(IP) dengan persentase butiran lempung, dan dapat disederhanakan
dalam persamaan:
𝐴𝐴= 𝑃𝑃𝐼𝐼 fraks𝑖𝑖 tanaℎ 1em𝑝𝑝ung
(2.17)
Dimana persentase lempung diambil sebagai fraksi tanah yang < 2 µm
untuk nilai A (Aktivitas),
Universitas Sumatera Utara
39
A>1,25 : tanah digolongkan aktif danbersifat
ekspansif1,25 <A< 0,75 : tanah digolongkannormal
A<0,75 : tanah digolongkan tidak aktif.
Nilai khas dari aktivitas tanah lempung dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.5 Aktivitas Tanah Lempung (Bowles, 1994)
Minerologi Tanah Lempung Nilai Aktivitas
Kaolinite 0,4 – 0,5
Illite 0,5 – 1,0
Montmorillonite 1,0 – 7,0
3. Flokulasi danDispersi
Pengertian flokulasi adalah peristiwa penggumpalan partikel lempung
di dalam larutan air akibat mineral lempung umumnya mempunyai
pH>7. Flokulasi larutan dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-
bahan yang mengandung asam (ion H+), sedangkan penambahan bahan-
bahan alkali akan mempercepat flokulasi. Untuk menghindari flokulasi
larutan air dapat ditambahkan zat asam. Lempung yang baru saja
mengalami flokulasi dapat dengan mudah didispersikan kembali ke
dalam larutan dengan menggoncangnya, menandakan bahwa tarikan
antar partikel jauh lebih kecil dari gaya goncangan. Apabila lempung
tersebut telah didiamkan beberapa waktu dispersi tidak dapat tercapai
dengan mudah, yang menunjukkan adanya gejala tiksotropik, dimana
kekuatan didapatkan dari lamanya waktu.
Universitas Sumatera Utara
40
4. Pengaruh ZatCair
Air berfungsi sebagai penentu plastisitas tanah lempung.Molekul air
merupakan molekul yang dipolar, yaitu atom hidrogen tidak tersusun
simetri di sekitar atom-atom oksigen.Hal ini berarti bahwa satu .molekul
air merupakan batang yang mempunyai muatan positif dan negatif pada
ujung yang berlawanan atau dipolar (Gambar 2.14).
Gambar 2.14 Sifat Dipolar Molekul Air (Das, 1991)
Molekul bersifat dipolar, yang berarti memiliki muatan positif dan
negatif pada ujung yang berlawanan, sehingga dapat tertarik oleh lempung
secara elektrik. Terdapat 3 mekanismenya, yaitu:
1. Tarikan antara permukaan bermuatan negatif dari partikel lempung
dengan ujung positif daridipolar.
2. Tarikan antara kation-kation dalam lapisan ganda dengan muatan negatif
dari ujung dipolar. Kation-kation ini tertarik oleh permukaan partikel
lempung yang bermuatannegatif.
3. Andil atom-atom hidrogen dalam molekul air, yaitu dengan ikatan
hidrogen antara atom oksigen dalam partikel lempung dan atom oksigen
dalam molekul-molekul air (hydrogenBonding).
Universitas Sumatera Utara
41
Mekanisme1
Mekanis
Mekanisme3
Molekul air dipolar dalam lapisan ganda dapat dilihat pada Gambar2.15.
me 2
Gambar 2.15 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda (Das, 1991)
Mineral lempung yang berbeda memiliki defisiensi dan tendensi yang
berbeda untuk menarik exchangeablecation. Exchangeable cation adalah keadaan
dimana kation dapat dengan mudah berpindah dengan ion yang bervalensi sama
dengan kation asli. Montmorillonite memiliki defisiensi dan daya tarik
exchangeable cation yang lebih besar daripada kaolinite.Kalsium dan magnesium
merupakan exchangeable cationyang paling dominan pada tanah, sedangkan
potassium dan sodium merupakan yang paling tidak dominan. Ada beberapa
faktor yang mempengaruhi exchangeable cation, yaitu valensi kation, besarnya
ion dan besarnya ion hidrasi. Kemampuan mendesak dari kation-kation dapat
dilihat dari besarnya potensi mendesak sesuai urutanberikut:
Al+3>Ca+2>Mg+2>NH+4>K+>H+>Na+>Li+
Kation Li+ tidak dapat mendesak kation lainnya.
Semakin luas permukaan spesifik tanah lempung, air yang tertarik secara
elektrik disekitar partikel lempung yang disebut air lapisan ganda jumlahnya akan
semakin besar. Air lapisan ganda inilah yang menyebabkan sifat plastis pada
Universitas Sumatera Utara
42
tanah lempung. Konsentrasi air resapan dalam mineral lempung memberi bentuk
dasar dari susunan tanahnya sebagai berikut, tiap partikelnya terikat satu sama lain
lewat lapisan air serapannya. Selain itu jarak antara partikel juga akan
mempengaruhi hubungan tarik menarik atau tolak menolak antar partikel tanah
lempung yang diakibatkan oleh pengaruh ikatan hidrogen, gaya Van der Walls
serta macam ikatan kimia dan organiknya. Bertambahnya jarak akan mengurangi
gaya antar partikel.
Sehingga ikatan antar partikel tanah yang disusun oleh mineral lempung
akan sangat dipengaruhi oleh besarnya jaringan muatan negatif pada mineral, tipe,
konsentrasi dan distribusi kation- kation yang berfungsi untuk mengimbangi
muatannya.
Kapasitas pertukaran kation tanah lempung didefinisikan sebagai jumlah
pertukaran ion-ion yang dinyatakan dalam miliekivalen per 100 gram lempung
kering.Beberapa garam juga terdapat pada permukaan partikel lempung
kering.Pada waktu air ditambahkan pada lempung, kation-kation dan anion-anion
mengapung di sekitar partikelnya (Gambar 2.16).
Gambar 2.16 Kation dan Anion Pada Partikel (Das, 1991)
Universitas Sumatera Utara
43
Pada penelitian ini akan dilakukan usaha penggantian kation-kation yang
terdapat pada lempung dengan kation-kation dari abu gunung vulkanik dengan
variasi yang berbeda-beda.
2.2.2 Abu Gunung Vulkanik(AGV)
Gunung Sinabung adalah gunung api di daratan Tinggi Karo, Kabupaten
Karo, Sumatera Utara. Gunung ini mendadak aktif kembali dengan meletus pada
tahun 2010.Letusan terakhir gunung ini terjadi sejak September 2013 dan
berlangsung hingga sekarang. Material vulkanik terdiri dari batuan yang
berukuran besar hingga berukuran halus, yang berukuran besar biasanya jatuh
disekitar kawah dalam radius 5-7 km, sedangkan yang berukuran halus sampai
ratusan bahkan ribuan km dari kawah disebabkan oleh adanya hembusan angin.
Material yang paling sering menyebabkan bahaya dari peristiwa gunung meletus
adalah seperti lahar, lava, abu vulkanik dan material batu.
Abu gunung vulkanik merupakan salah satu jenis bahan alami yang
terbentuk di dalam perut gunung yang kemudian menjadi material vulkanik
jatuhan yang disemburkan ke udara pada saat terjadi letusan. Abu gunung
vulkanik tidak larut dalam air, sangat kasar dan agakkorosif.
Secara umum komposisi abu gunung vulkanik terdiri atas Silika dan Kuarsa,
sehingga abu gunung vulkanik digolongkan kedalam bahan yang bersifat
pozolan.Bahan pozolan didefinisikan bahan bukan semen yang mengandung silika
dan alumina. Sementara klasifikasi bahan pozolan terbagi menjadi dua bagian,
pozolan alam (natural) dan buatan (sintetis), contoh pozolan alam adalah: tufa,
abu vulkanis, tanah diatomae dan trass adalah sebutan pozolan alam yangterkenal
Universitas Sumatera Utara
44
di Indonesia. Selanjutnya contoh pozolan buatan adalah hasil pembakaran tanah
liat, abu sekam padi, abu ampas tebu dan hasil pembakaran batu bara(fly ash).
Abu gunung vulkanik menjadi material yang paling bermanfaat untuk
manusia.Abu gunung vulkanik mengandung beberapa jenis mineral yang penting
untuk mempengaruhi kesuburan tanah seperti magnesium, seng, mangan, zat besi
dan selenium. Komponen ini akan menambah kesuburan tanah ketika bercampur
dengan senyawa tanah. Beberapa kegunaan abu gunung vulkanik yaitu:
- Dapat menyuburkan tanah, abu gunung vulkanik yang keluar dari gunung
berapi mengandung berbagai mineral yang sangat penting untuk tanah. mineral
yang bercampur dengan tanah akan membentuk tanah yang lebih subur.
Dampak ini dapat kita lihat secara langsung yaitu kawasan di sekitar
pegunungan selalusubur.
- Berguna untuk menyediakan bahan bangunan, berbagai jenis batu apung, abu
gunung vulkanik keluar dan akan bercampur dengan pasir dan tanah di sekitar
pegunungan. Bahan-bahan ini sering diambil untuk menjadi bahanbangunan.
Bahkan di beberapa daerah, abu gunung vulkanik sering dijadikan bahan
campuran untuk membuat semen dan material beton.
Pada penelitian ini, sebelum abu vulkanik digunakan untuk membuat benda
uji, maka abu vulkanik tersebut perlu dilakukan pengujian komposisi
kimianya.Pengujian dilakukan di Badan Riset dan Standarisasi
Industri.Berdasarkan pengujian, diperoleh hasil seperti yang terlihat pada Tabel 2.8.
Universitas Sumatera Utara
45
Tabel 2.6 Komposisi Kimia Abu Vulkanik
(Sumber : Hasil Percobaan di Badan Riset dan Standarisasi Industri)
2.2.3 Abu Sekam Padi (ASP)
Negara Indonesia sendiri mempunyai sekitar 60.000 mesin penggiling padi
yang tersebar di seluruh daerah yang menghasilkan limbah berupa sekam padi 15
juta ton per tahun.Dalam jumlah besar, beberapa mesin penggiling padi dapat
menghasilkan limbah 10-20 ton sekam padi per hari. Sekam padi yang sering
dikatakan sebagai limbah pengolahan padi ini sering diartikan sebagai bahan
buangan/bahan sisa dari proses pengolahan hasil pertanian. Proses penghancuran
limbah ini pun secara alami berlangsung lambat, sehingga limbah tidak saja
mengganggu lingkungan sekitarnya tetapi juga mengganggu kesehatan manusia.
Pada saat penggilingan padi selalu kita lihat tumpukan bahkan gunungan
sekam yang semakin lama semakin tinggi.Namun pemanfaatan sekam padi tersebut
masih sangat sedikit, sehingga sekam tetap menjadi bahan limbah yang
mengganggu lingkungan. Alternatif pengolahan sekam sangatlah terbatas karena
massa jenisnya yang rendah, dekomposisi secara alami sangat lambat, dapat
No. Parameter Hasil Metode
1. SiO2 82,4% Gravimetri
2. Kadar Air 1,89% Gravimetri
3. Al2O3 4,52% Perhitungan
4. CaO 5,10% Titrimetri
4. MgO Tak Ternyata Kualitatif
Universitas Sumatera Utara
46
menimbulkan penyakit pada tanaman padi maupun tanaman lain, kandungan
mineral yang tinggi. Hal yang paling sering dilakukan petani terhadap sekam padi
adalah dengan digunakan kembali sebagai pupuk alami oleh para petani-petani.
Namun berdasarkan kerapatan jenis (bulk densil)1125 kg/m3, dengan nilai kalori
1 kg sekam sebesar 3300 k. kalori, serta memiliki bulk density 0,100 g/ml, nilai kalori
antara 3300 -3600 kkalori/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271 BTU (Houston,
1972) pada sekam padi ini . sekam padi dapat digunakan untuk biomassa yang dapat
digunakan untuk berbagai hal seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau
bahan bakar ataupun sebagai adsorpsi pada logam-logam berat. Sekam tersusun dari
jaringan serat-serat selulosa yang mengandung banyak silika dalam bentuk serabut-
serabut yang sangat keras.Pada keadaan normal, sekam berperan penting melindungi biji
beras dari kerusakan yang disebabkan oleh serangan jamur, dapat mencegah reaksi
ketengikan karena dapat melindungi lapisan tipis yang kaya minyak terhadap kerusakan
mekanis selama pemanenan, penggilingan dan pengangkutan.( Haryadi. 2006).
Tabel 2.7 Hasil Pengujian Analisis Kimia Abu Sekam Padi
No Parameter Hasil Satuan Metode
1 Silika Oksida (SiO2) 89,8 % Gravimetri
2 Aluminium Oksida
(Al2O3))
2,24 % Perhitungan
3 Kalsium Oksida (CaO) Tak
Ternyata
% Kualitatif
4 Magnesium (MgO) 0,10 % Gravimetri
5 Kadar Air 2,14 % Gravimetri
(Sumber: Hasil Percobaan di Badan Riset dan Standarisasi Industri)
Universitas Sumatera Utara
47
Dari data di atas terlihat unsur Silika adalah unsur yang paling dominan
(terbanyak).Seperti kita ketahui bahwa Silika adalah unsur pembentuk utama dalam
pembuatan semen.
2.3. Stabilitas Tanah
2.3.1.Konsep Umum Stabilisasi Tanah
Bowles (1984) mengemukakan bahwa ketika tanah di lapangan bersifat
sangat lepas atau sangat mudah tertekan atau pun memiliki indeks konsestensi yang
tidak stabil, permeabilitas yang cukup tinggi, atau memiliki sifat-sifat lain yang
tidak diinginkan yang membuatnya tidak sesuai untuk digunakan di dalam suatu
proyek konstruksi, maka tanah tersebut perlu dilakukan usaha stabilisasi tanah.
Tanah lempung merupakan salah satu jenis tanah yang sering dilakukan
proses stabilisasi. Hal ini disebabkan sifat lunak plastis dan kohesif tanah lempung
disaat basah.Sehingga menyebabkan perubahan volume yang besar karena
pengaruh air dan menyebabkan tanah mengembang dan menyusut dalam jangka
waktu yang relatif cepat.Stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan
tertentu, guna memperbaiki sifat-sifat teknis tanah, atau dapat pula, stabilisasi tanah
adalah suatu usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah agar
memenuhi syarat teknis tertentu.
Bowles (1984) menyatakan bahwa stabilisasi tanah mungkin dilakukan
dengan cara sebagai berikut:
1. Meningkatkan kepadatan tanah.
2. Menambahkan bahan-bahan inert untuk meningkatkan kohesi dan/atau kekuatan
geser dari tanah.
3. Menambahkan bahan-bahan yang mampu mengakibatkan perubahan secara
kimiawi ataupun fisik dari tanah.
Universitas Sumatera Utara
48
4. Merendahkan permukaan air tanah.
5. Memindahkan dan/atau mengganti tanah yang bersifat buruk tersebut.
Proses stabilisasi tanah ada 3 cara yaitu :
1. Mekanis
Stabilisasi mekanis dilakukan dengan cara pemadatan yang dilakukan dengan
menggunakan berbagai jenis peralatan mekanis seperti: mesin gilas (roller), benda
berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur,pembekuan, pemanasan dan
sebagainya.
2. Fisis
Stabilisasi secara fisis dilakukan melalui perbaikan gradasi tanah dengan
menambah butiran tanah pada fraksi tertentu yang dianggap kurang, guna mencapai
gradasi yang rapat.
3. Kimiawi (Modification by Admixture)
Stabilisasi secara kimiawi dilakukan dengan cara menambahkanbahankimia
tertentu sehingga terjadi reaksi kimia. Bahan kimia tersebut dapat berupa portland
cement (PC), kapur, gypsum, abu terbang (fly ash), semen, aspal, sodium dan
kalsium klorida, ataupun limbah pabrik kertas dan bahan-bahan limbah lainnya
yang memungkinkan untuk digunakan seperti abu sekam padi, abu ampas tebu, abu
cangkang sawit dan lain-lain.
2.3.2. Stabilitas Tanah dengan Abu Gunung Vulkanik
Berdasarkan fungsi abu vulkanik sebagai material alami yang dikeluarkan dari
gunung berapi selain dapat mengakibatkan kerusakan pada lingkungan, namun juga
memiliki keumungkinan pemanfaatan lain yang lebih menguntungkan. Komposisi abu
vukanik terdiri atas Alumunium sebagai Al2O3, Silika dan Kuarsa.Kandungan
Universitas Sumatera Utara
49
SiO2merupakan unsur penyusun utama dalam pembentukan semen, dengan demikian abu
vulkanik memiliki sifat sifat pozolanitik.Untuk itu Abu gunung vulkanik dimanfaatkan
untuk stabilitas tanah.
Butiran lempung dalam kandungan yang berbentuk halus dan bermuatan negatif.
Ion positif seperti ion Hidrogen (H+), ion Sodium (Na+), dan ion Kalium (K+), serta air
yang berpolarisasi, semuanya melekat pada permukaan butiran lempung. Jika unsur kimia
seperti Fe2O3, CaO dan MgO ditambahkan pada tanah dengan kondisi seperti diatas,
maka pertukaran ion segera terjadi, dan ion yang berasal dari larutan Fe2O3, CaO dan
MgO diserap oleh permukaan butiran lempung. Jadi, permukaan butiran lempung tadi
kehilangan kekuatan tolaknya (repulsion force), dan terjadilah kohesi pada butiran itu
sehingga berakibat kekuatan konsistensi tanah tersebut akan bertambah.
2.3.3. Stabilitas Tanah dengan Abu Sekam Padi
Abu sekam padi merupakan suatu material yang merupakan limbah dari hasil
pengolahan padi menjadi beras pada pabrik penggilingan padi.Abu sekam padi tersebut
merupakan limbah yang tidak mengalami pengolahan kembali.Komposisi abu sekam padi
terdiri atas Silika sebagai SiO2, Aluminium sebagai Al2O3, dan Magnesium sebagai MgO.
Abu sekam padi tersebut akan dimanfaatkan untuk stabilisasi tanah dengan tujuan untuk
meningkatkan daya dukung tanah asli.
Universitas Sumatera Utara