ABSTRAK - harappanjang.com · PENGARUH KADAR AIR DAN BAHAN IKAT SEMEN TERHADAP TREN ... pada stabilisasi tanah dengan material berplastisitas tinggi. Retak susut tertinggi terjadi

Konferensi Regional Teknik Jalan ke 13, Makassar, Indonesia

Arif Widiyanto, Sugeng Wiyono

1

PENGARUH KADAR AIR DAN BAHAN IKAT SEMEN TERHADAP TREN KERETAKAN LAPIS PERKERASAN TANAH SEMEN

Ir.Arif Widiyanto, MT1, Prof. Dr. Sugeng Wiyono,MMT2

1Technical Manager PT. Harap Panjang, Telp. 0761-20512, Jl. Tuanku Tambusai No. 389 Pekanbaru 28282,

Email: [email protected] 2Guru Besar Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Islam Riau, Jl. Kaharudin Nasution No. 113

Pekanbaru 28885, Email: [email protected]

ABSTRACT

Soil cement is one types of flexible pavement utilizing sub standard materials- soil, as road materials performed using soil stabilization techniques. Determination of the design of cement and water content of the soil stabilization process sometimes still get a problem that is quite complicated, because on the one hand an adequate stabilization bearing capacity is required, as well as their workability. On the other hand claimed that “naturally” cracking occurred that can reduce the effective elastic modulus of the soil cement pavement layers can be minimized. By conducting a series of laboratory test which refers to the ASTM procedures, index and mechanical properties, and also bearing capacity of the material can be determined. For the width of cracking is measured by a linear shrinkage modification test. The laboratory testing are limited to three (3) different types of soil plasticity that is mixed with cement content variation of 0%, 3%, 5%, 7%, 9% and 12% by dry weight of the soil. With the same energy compaction, each specimen was added water to achieve a density of 90% and 95% on the dry side, the maximum density and the addition of water to the density of 90% and 95% on the wet side. Full-scale test in the field is conducted to investigate of the pattern, the width and depth of cracks. From the test result shown that the excess moisture addition is the most influential factor to the cracking in soil cement pavement layer, especially on soil stabilization utilizing high plasticity material. The highest shrinkage cracks occur on a combination of high water content, high soil plasticity and low cement content was 5.3%. The highest bearing capacity with a variety of levels of cement on each specimen reached on addition of water at optimum conditions. However, the use of the water content at or more than the optimum moisture content tend to create a wide single crack pattern (longitudinal crack) that produce structural cracking.. The use of excessive cement content at optimum moisture content tend to produce non-structural cracking, little crack wide, spreads patterned.

Keyword: Soil cement, soil plasticity, unconfined compressive strength, shrinkage linier modification, crack wide, crack pattern.

ABSTRAK Stabilisasi tanah dengan semen (soil cement) adalah salah satu jenis perkerasan lentur yang memanfaatkan bahan substandar tanah sebagai bahan jalan dengan teknik stabilisasi. Penetapan rancangan kadar semen dan kadar air pada proses stabilisasi tanah kadang kala



2

masih merupakan suatu masalah yang cukup rumit, karena disatu pihak dituntut kekuatan hasil stabilisasi yang memadai, demikian pula pada sifat mudah dikerjakan (workability). Di lain pihak dituntut retak alamiah yang terjadi yang dapat menurunkan modulus elastisitas efektif perkerasan pada lapis perkerasan tanah semen, seminimal mungkin. Dengan melakukan serangkaian percobaan laboratorium yang mengacu pada prosedur ASTM ditentukan sifat teknis, sifat mekanis dan kapasitas dukung material. Adapun besaran retak susut ditentukan dengan shinkage linear yang dimodifikasi. Di laboratorium kajian dibatasi pada 3 (tiga) jenis tanah dengan plastisitas berbeda yang dicampur dengan variasi kadar semen sebesar 0%, 3%, 5%, 7%, 9% dan 12% terhadap berat kering tanah. Dengan energi pemadatan yang sama, masing- masing spesimen ditambahkan air untuk mencapai kepadatan 90% dan 95% pada sisi dry side, pada kepadatan maximum dan penambahan air pada kepadatan 90% dan 95% pada sisi wet side. Penelitian skala penuh di lapangan dilakukan pada pengamatan secara langsung terhadap pola, lebar dan kedalaman keretakan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kelebihan kadar air merupakan faktor yang paling berpengaruh terhadap besarnya retak pada lapis perkerasan tanah semen, terutama pada stabilisasi tanah dengan material berplastisitas tinggi. Retak susut tertinggi terjadi pada kombinasi antara kadar air tinggi, jenis tanah berplastisitas tinggi dan kadar semen rendah adalah sebesar 5.3%. Kapasitas dukung tertinggi dengan berbagai variasi kadar semen pada masing- masing specimen dicapai pada penambahan air di kondisi optimum. Namun demikian penggunaan kadar air pada dan atau lebih dari optimum cenderung menciptakan retak struktural berbentuk memanjang berpola tunggal. Penggunaan kadar semen berlebih pada kadar air optimum cenderung menghasilkan retak non struktural, berbentuk retak lembut berpola menyebar.

Kata Kunci: Soil cement, plastisitas tanah, kuat tekan bebas, shrinkage linier modifikasi, lebar retak, pola retak.



3

PENDAHULUAN Pada umumnya, pembangunan jalan adalah menggunakan bahan batuan pecah

(aggregate) sebagai material pondasi jalan. Untuk daerah yang sebagian besar terdiri dari dataran rendah dan rawa seperti Riau, bahan batuan standar ini sulit didapat dan harus mendatangkan dari provinsi lain yang jaraknya ratusan kilometer. Tentunya hal ini mengakibatkan tingginya biaya pembangunan jalan. Salah satu solusi untuk mengganti batuan standar tersebut adalah dengan memanfaatkan material tempatan (existing material) untuk bahan pondasi jalan. Dengan teknik stabilisasi, material ini dapat ditingkatkan kapasitas dukungnya setara dan bahkan lebih dari batuan standar yang tanpa distabilisasi. Jenis tanah yang cocok sebagai bahan stabilisasi perkerasan jalan (soil cement), banyak dijumpai di Indonesia begitupun bahan pengikatnya (binder). Namun demikian, karena pemahaman yang kurang dan minimnya informasi tentang teknologi stabilisasi dan adanya persepsi negatif mengenai retak dan resiko kerusakan dini pada perkerasan tanah semen ini, membuat kekhawatiran stake holder “penggiat” transportasi darat akan kinerja lapis perkerasan tanah semen sehingga konstruksi perkerasan tanah semen dinilai kurang layak untuk diterapkan.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh kadar semen dan kadar air pada stabilisasi tanah terhadap karakteristik tanah semen. Kedua bahan ini merupakan komponen utama campuran tanah semen, disamping bahan pokok yang distabilisasi berupa tanah. Karakteristik yang dimaksud berupa perubahan sifat fisis dan ataupun perubahan sifat mekanis. Dari hasil penelitian ini, diketahui faktor- faktor yang menjadi penyebab keretakan pada lapis perkerasan tanah semen serta dapat ditentukan lebar, pola dan kedalaman retaknya akibat dari variasi kadar air dan kadar semen. Untuk mencapai kapasitas dukung yang disyaratkan tanpa timbulnya keretakan struktural, zona penambahan kadar air dan kadar semen efektif dapat ditentukan.

Hubungan antara kuat tekan bebas (UCS) pada variasi kadar semen, kadar air dan kinerja perkerasan lapis tanah semen yang dipresentasikan dengan derajat retak yang timbul belum banyak dilakukan penelitian. Dengan demikian diharapkan hasil penelitian ini dapat memperkaya wawasan tentang teknologi campuran tanah semen dan menjawab keraguan tentang kinerja lapis perkerasan tanah semen.

STUDI LITERATUR

Stabilisasi tanah semen atau yang lebih dikenal di Indonesia sebagai soil cement, telah banyak digunakan dalam berbagai proyek, terutama dalam pekerjaan jalan raya dan landasan pesawat terbang. Pembangunan jalan pertama yang menggunakan campuran tanah semen adalah di dekat Johnsonville, S.C, Amerika pada tahun 1935 (Hardiyatmo, 2010). Stabilisasi tanah semen pernah digunakan untuk perkerasan tanpa lapis aus (wearing coarse) tetapi tidak berhasil, terutama disebabkan oleh ketahanan abrasinya yang rendah oleh pengaruh lalu lintas. Di Indonesia, penerapan campuran tanah semen untuk perkerasan jalan di lintas timur Sumatera telah berkembang sejak tahun 1980, dan menggunakan alat campur modern sejak tahun 1996 (Widiyanto, 2005), dengan tingkat keberhasilan yang beragam.

Semua bahan/ material jalan yang distabilisasi dengan menggunakan bahan pengikat berupa semen, berpotensi retak. Berkaitan dengan retak pada lapis perkerasan tanah semen,



4

(Scullion, 2004) membagi retak susut (shrinkage) menjadi dua kategori, yaitu retak susut yang dihasilkan dari hidrasi semen (autogenous shrinkage) dan retak susut yang dikarenakan dari pengeringan (drying shrinkage). Retak yang dikarenakan karena peneringan ini diyakini sebagai peyebab utama sumber keretakan; sehingga prosedur perawatan (curing) yang baik sangatlah ditekankan pada saat pelaksanaan konstruksi lapis perkerasan tanah semen.

Beberapa jenis keretakan mengindikasikan bahwa terjadi failure pada perkerasan jalan, seperti fatique cracking, thermal cracking dan keretakan yang disebabkan oleh keruntuhan pada lapis pondasi. Jenis keretakan yang lain seperti reflective cracking pada stabilisasi perkerasan jalan dengan semen adalah merupakan retak alamiah atau merupakan cosmestic didalam perkerasan terstabilisasi. Retak ini masih bisa melayani beban lalu lintas dalam beberapa tahun dengan tanpa perawatan major. Adapun keretakan yang lebar (>4mm), lebih disebabkan karena faktor kehilangan kadar air yang berlebih, susut (shrinkage) daripada hidrasi (panas yang ditimbulkan karena reaksi semen dengan air pada campuran tanah semen) dan ataupun perubahan temperatur, (PCA, 2003.

Adaska (2004), menyatakan bahwa hidrasi semen pada reaksi campuran soil cement hanya sedikit berkontribusi terhadap retak susut dari pada faktor yang lainnya. Pada kenyataannya, menurut Highway Research Board, Washington, D.C. (1961) dibandingkan tanah tanpa penambahan semen (untreated soil), terlihat bahwa perubahan volume pada tanah dengan penambahan semen akan mengurangi penyusutan secara total. Namun demikian penambahan jumlah semen yang berlebih mendorong terjadinya keretakan, dikarenakan oleh: (1) Kadar semen yang berlebih menyebabkan konsumsi air akan lebih besar selama masa hidrasi, sehingga meningkatkan retak susut karena proses pengeringan (drying shrinkage). (2) Juga, penggunaan semen yang terlalu banyak menyebabkan kekakuan (rigidity) yang tinggi dan kekuatan yang berlebihan (baik kuat tarik dan ataupun kuat tekan). Kuat tarik (tensile strength) yang tinggi akan menghasilkan retak dengan jarak (spasi) yang lebih jauh dan terpisah (block cracking) dan lebar setiap retak tunggal menjadi lebih besar.

Penambahan kadar semen akan meningkatkan pengembangan volume gel dan menambah kuat, lebih stabil struktur tanah dalam menahan daya hisap pori yang tinggi yang disebabkan oleh pengeringan diri sendiri (drying) campruan tanah semen. Bila kadar semen terus meningkat, kekakuan akan mendekati campuran pasir (granular)- semen dengan kadar semen yang lebih rendah. Peningkatan penggunaan kadar semen akan menyebabkan ekspansi lanjutan, bukannya penyusutan autogenous. Sebagaimana terlihat pada Gambar 1, terbukti bahwa pada spesimen yang dipadatkan secara horizontal mulai bertambah kaku (penyusutannya menjadi berkurang) pada penambahan kadar semen tinggi antara 10 sampai dengan 15%.

George (1968), mengungkapkan bahwa retak susut (shrinkage) dari lapis perkerasan tanah semen pada umumnya disebabkan oleh berkurangnya kadar air karena proses pengeringan tanah semen itu sendiri dan evaporasi. Pada tanah semen yang tidak baik perlindungan permukaannya, evaporasi menyebabkan perubahan volume yang besar, namun perawatan (curing) yang bagus dapat meminimalisasi berkurangnya kadar air ini. Pengeringan tanah semen itu sendiri juga menyebabkan pengurangan volume yang lebih kecil. Namun susut thermal juga diyakini sebagai faktor yang cukup berarti pada timbulnya keretakan pada lapis tanah semen.



5

Gambar 1 Hubungan antara retak susut dan log waktu campuran tanah semen yang

dipadatkan dengan pemadat statik horizontal (Bofinger, 1978)

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian dimulai dengan pemilihan 3 (tiga) contoh tanah dengan tingkat plastisitas yang berbeda; yaitu tanah kepasiran berplastisitah rendah, tanah lanau kepasiran berplastisitas sedang dan tanah lempung berplastisitas tinggi. Bahan pengikat (binder) yang dipilih merupakan semen portland tipe I. Karakteristik tanah ditentukan sesuai dengan tata cara uji material berdasarkan pada American Society of testing Material (ASTM) dan atau British Standard (BS).

Pada penelitian experimental ini juga difabrikasi model untuk uji susut linear (Linear Shrinkage) yang dimodifikasi yang memungkinkan contoh material diuji pada derajat kepadatan dan kadar air yang bervariasi. Gambar Shrinkage linear modifikasi sebagaimana terlihat pada Gambar 2, sebagai berikut:

Untuk memastikan desain alat uji susut linear berfungsi sebagaimana yang diharapkan, uji pendahuluan dilakukan sebelum uji/ tes laboratorium yang sebenarnya.

Gambar 2 Alat uji susut linear modifikasi (Shrinkage linear modification)



6

Secara umum metode penelitian yang digunakan adalah sebagaimana bagan alir yang terlihat pada Gambar 3.

Perumusan Masalah dan Tujuan Penelitian

Studi Pendahuluan dan Pustaka

Peninjauan Lapangan dan Konstruksi Perkerasan Tanah Semen dan Sampling 3(tiga) contoh tanah, berplastisitas beda

Pengumpulan Data

Data Lapangan 1. Pengukuran lebar & dalam retakan 2. Observasi pola dan spasi keretakan

permukaan perkerasan

Data Laboratorium 1. Penentuan sifat teknis material 2. Penentuan sifat mekanis dari berbagai

variasi kadar air dan kadar semen. 3. Pengukuran susut linear modifikasi

Pengolahan Data

Analisa Penyebab Keretakan

Analisa Type, Besaran dan Tren Keretakan

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

MULAI

SELESAI

Analisa Data

Gambar 3. Alur Penelitian

- Jenis tanah - Kadar semen - Kadar air

Hasil uji lab. shrinkage linear modifikasi

Hasil Pengukuran lapangan



7

Gambar 4.a Gambar 4.b Gambar 4.c

Penelitian skala laboratorium dilakukan di laboratorium Geoteknik, Fakultas Teknik, Universitas Islam Riau dan Laboratorium Jalan PT. Harap Panjang, Pekanbaru. Adapun penelitian skala penuh dan observasi lebar, kedalaman dan pola keretakan pada lapis perkerasan tanah semen dilakukan di KB-16 Petapahan, kawasan industri PT Chevron Pacific Indonesia, Riau. Analisis eksperimental dilakukan dengan grafis yang dihasilkan dari serangkaian hasil uji laboratorium.

MATERIAL Material diambil dari kawasan industri Chevron, Minas dan Petapahan, Riau, dimana

material yang diambil dapat mempresentasikan tingkatan nilai plastisitas yang berbeda. Pengujian di laboratorium dilakukan pada contoh tanah dari lokasi ke 3 (tiga) lokasi titik sampling; yaitu lokasi-1, tanah pasir kasar dengan sedikit mengandung lanau berplastisitas rendah dari Petapahan KB_KM 05 (Gambar 4.a). Lokasi-2, tanah berpasir halus dengan sedikit mengandung lanau berplastisitas sedang dari Petapahan KB-16 Yard (Gambar 4.b), dan lokasi-3, tanah lempung berplastisitas tinggi Jalan IDR KM 7800, Minas (Gambar 4.c). Material tanah tersebut, sebagaimana terlihat pada Gambar 4, berikut ini.

Gambar 4. Material tanah untuk penelitian skala laboratorium

Ke 3 (tiga) jenis tanah tersebut diuji sifat teknis dan karakteristiknya di laboratorium. Pengujian laboratorium pada masing- masing jenis tanah meliputi:

1. Pengujian sifat- sifat fisik tanah asli (untreated soil), terdiri dari kadar air, analisa berat jenis- specific grafity (Gs), analisa distribusi ukuran butiran tanah (sieve analysis), hydrometer test, batas- batas konsistensi Atterberg limits, klasifikasi tanah dan shrinkage linear.

2. Pengujian sifat- sifat mekanis tanah asli, terdiri dari tes kepadatan (kepadatan ringan dan kepadatan berat), California bearing ratio dan kuat tekan bebas (unconfined compressive strength).

3. Pengujian retak susut dan kekuatan tanah dengan modifikasi kadar semen dan kadar air yang berbeda dilakukan dengan uji kuat tekan bebas (unconfined compressive strength) dan shrinkage linear modifikasi.



8

Adapun bahan pengikat (binder) yang digunakan sebagai bahan tambah merupakan semen portland tipe I dari PT Semen Padang. Karakteristik hasil tes yang didapat dari laboratorium pengujian PT Semen Padang adalah sebagai mana terlihat pada Tabel 1.

Tabel 1, Karakteristik semen (Sumber : Laboratotium Semen Padang)

Karakteristik Hasil

Density Setting time Air Permulaan setting Final Setting Kehalusan butiran Spesifik luas permukaan Kuat tekan Kubus mortar digetar , 3 hari 7 hari

3.15 Gr/cm2

26.3% 120 menit 160 menit

348 m2/kg

316 Kg/cm2

458 Kg/cm2

PERALATAN Alat yang digunakan dalam penelitian terhadap keretakan lapis perkerasan tanah

semen (soil cement) untuk skala laboratorium meliputi serangkaian peralatan terkalibrasi yang mendukung untuk dilakukannya tes sifat- sifat fisis dan mekanis tanah; kepadatan, tes kuat tekan bebas, penentuan tingkat konsistensi tanah, distribusi butiran tanah dan susut linear tanah. Adapun peralatan yang digunakan pada skala penuh (lapangan)- full shcalle adalah sebagai berikut:

a. Stabiliser machine (RM 500) yang dilengkapi dengan alat kendali kedalamam, kadar air secara computerize.

b. Alat pemadat getar; Padfoot vibratory roller- capasitas 18 ton, Smoothdrum vibratory roller capasitas 10 ton

c. Alat perata; motor grader d. Seperangkat alat survey

Seperangkat alat laboratorium; analisa saringan, kadar air, uji kepadatan lapangan (sand cone), kepadatan (modified proctor test), cetakan sample untuk uji kuat tekan bebas (unconfined compressive strength).

RANCANGAN CAMPURAN TANAH SEMEN DI LABORATORIUM

Rancangan variasi kadar semen terhadap berat kering material (d) berturut- turut sebesar 0%, 3%, 5%, 7%, 9% dan 12% . Adapun kadar air ditambahkan sesuai dengan prosentase di masing- masing kurva kepadatan (Proctor) untuk mencapai kepadatan 90% MDD, 95% MDD pada sisi kering (dryside) , pada kadar air optimum (OMC), dan 90% MDD, 95% MDD pada sisi basah (wetside). Rekapitulasi rencana penelitian utama di laboratorium untuk uji kuat tekan bebas (UCS) dan variasi specimen untuk tes susut linear modifikasi (SL-modification) sebagaimana terlihat pada Tabel 2. Jumlah specimen setiap campuran adalah sebanyak 3 buah untuk tes unconfined compressive strength (UCS) dan 1



9

buah untuk shrinkage linier (SL). Spesimen campuran tanah semen untuk uji UCS dilakukan pada umur pemeraman (curing) 3, 7 dan 28 hari. Sebelum di crushing, spesimen direndam di dalam air dahulu selama 4 jam. Jumlah total untuk 1 (satu) jenis tanah. sample untuk tes UCS adalah 90 buah dan untuk tes SL adalah sebanyak 30 buah.

Tabel 2. Variasi sample penelitian untuk Uji UCS dan Shrinkage Linier

Dimana : X1 = Tanah Asli X2 = Tanah + 3% semen X3 = Tanah + 5% semen X4 = Tanah + 7% semen X5 = Tanah + 9% semen X6 = Tanah + 12% semen

PERCOBAAN SKALA PENUH Untuk mengetahui pola keretakan (crack pattern), lebar dan dalam keretakan,

dilakukan percobaan skala penuh di KB Yard-16, Petapahan. Skema percobaan sebagaimana terlihat pada Gambar 5. Proses kontruksi di lapangan menggunakan serangkaian peralatan berat untuk mendapatkan parameter hasil stabilisasi sesuai dengn yang telah direncanakan pada skema percobaan lapangan. Gambar 6, menunjukkan proses pencampuran tanah semen di lapangan.

Gambar.5, Skema penelitian skala penuh, KB-16, Petapahan

Rancangan campuran semen dan air pada mesing- masing jenis tanah

Tanah Asli Tanah + 3% semen

Tanah + 5% semen

Tanah+ 7% semen

Tanah + 9% semen

Tanah + 12% semen

Kadar air pada MDD 90% (-) X1,Y1 X2,Y1 X3,Y1 X4,Y1 X5,Y1 X6,Y1

Kadar air air pada MDD 95% (-) X1,Y2 X2,Y2 X3,Y2 X4,Y2 X5,Y2 X6,Y2

Kadar air 100% MDD X1,Y3 X2,Y3 X3,Y3 X4,Y4 X5,Y5 X6,Y6

Kadar air air pada MDD 95% (+) X1,Y4 X2,Y4 X3,Y4 X4,Y4 X5,Y4 X6,Y4

Kadar air pada MDD 90% (+) X1,Y5 X2,Y5 X3,Y5 X4,Y5 X5,Y5 X6,Y5

CODE: FE-CC-01

Cement 4% OMC = 11%

CODE: FE-CC-02

Cement 8% OMC = 11%

CODE: FE-CC-03

Cement 10% OMC= 11%

CODE: FE-MC-01

Cement 5% Moisture target 15%

CODE: FE-MC-02


CODE: FE-MC-03


Y1 = Kadar air pada 90% MDD Dry Side Y2 = Kadar air pada 95% MDD Dry Side Y3 = Kadar air pada 100% MDD - OMC Y4 = Kadar air pada 95% MDD Wet Side Y5 = Kadar air pada 90% MDD Wet Side

25 m

5m



10

Setelah proses konstruksi selesai dilakukan, pengamatan dan pengukuran retak dilakukan secara visual dan tespit pada lapis perkerasan terstabilisasi pada hari hari ke-3, hari ke-7, bulan-1, bulan-6 dan umur perkerasan mencapai 1 tahun.

Gambar 6, Alat pencampur (stabiliser machine) pada penelitian skala penuh

HASIL DAN PEMBAHASAN Berikut dipresentasikan hasil pengujian laboratorium dan pengujian skala penuh dari

penelitian keretakan lapis perkerasan tanah semen sebagaimana rencana yang telah disusun dalam rencana penelitian. Pembahasan dilakukan berdasarkan data- data dan hasil uji yang telah diperoleh, sebagai berikut.

Sifat Fisis dan Mekanis Tanah Hasil pengujian terhadap sifat- sifat fisis dan mekanis terhadap tanah asli ketiga

contoh tanah tersebut sebagaimana terlihat pada Tabel 3. Data ini merupakan hasil serangkaian uji atas 3 (tiga) contoh tanah dengan plastisitas berbeda di laboratorium.

Berdasarkan analisa butiran dan plastisitas indeks (PI) hasil uji Atterberg limits , maka sample tanah 1 (KB KM 05) mempunyai nilai batas cair (liquid limits) sebesar 30.5% dan plastisitas index (PI) sebesar 11.6%, maka tanah termasuk berplastisitas rendah. Batasan plastisitas rendah adalah tanah yang mempunyai PI berkisar antara 3 sampai dengan 15%. Tanah di klasifikasikan sebagai SW (pasir bergradasi baik dengan sedikit mengandung butiran halus). Sample tanah 2 (KB-16) merupakan tanah berbutir kasar dengan butiran kasarnya lebih dari 50 % butiran tertahan ayakan no 200 (65.1% tertahan no 200). Dari percobaan Atterberg limits didapatkan hasil (LL = 34.7 dan PI = 18.2%), yang merupakan tanah berplastisitas sedang. Nilai batas cair/ liquid limits (LL) lebih kecil dari 50%, maka klasifikasi tanah KB KM 05 adalah SC (berpasir berlempung- campuran pasir lempung). Adapun tanah sample 03 (IDR KM 7800) adalah tanah lampung berbutir halus dengan butiran halusnya adalah sebesar 98% (lebih besar dari 50% lolos no.200). Dari percobaan Atterberg limits didapatkan hasil (LL = 85.8 dan PI = 43.8%), sebagai tanah berplastisitas tinggi. Batasan plastisitas tinggi adalah tanah yang mempunyai PI lebih besar dari pada 30%. Nilai batas cair/ liquid limits (LL) lebih besar dari 50%, maka klasifikasi tanah IDR KM 7800 adalah CH (Lampung non organik dengan plastisitas tinggi).



11

Tabel 3, Sifat- sifat fisis dan mekanis ke 3 (tiga) contoh tanah

Efek Penambahan Kadar Semen Terhadap Nilai Atterberg Limits

Pengaruh penambahan bahan ikat berupa semen terhadap sifat fisis material tanah berplastisitas rendah, sedang dan tinggi, masing- masing sebagaimana terlihat pada Gambar 7.a sampai dengan Gambar 7.c.

Sifat fisis dan mekanis tanah asli (sebelum distabilisasi)

Contoh 1- Tanah Ex. Road

KB KM-5

Contoh 2- Tanah Ex.

Yard KB 16

Contoh 3- Tanah Ex . Road IDR

7600

1. Ukuran butiran (sieve analysis)

Pasir (Sand) (%) 86.3 65.1 2.0

Lanau (Silt) (%) 10.6 25.2 33.1

Lempung (Clay ) (%) 3.1 9.7 64.9

2. Berat Jenis (Specific Grafity) 2.64 2.70 2.75

3. Atterberg Limits

Liquid Limit 30.5 34.7 85.8

Plastic Limit 18.9 16.5 42.0

Plasticity Index 11.6 18.2 43.8

4. Pemadatan (Compaction)

(i) Standard Compaction

Max. Dry Density (Ton/m3) 1.82 1.78 1.56 Opt. Moisture Content (%) 10.5 14.5 17.4

(ii) Modified Compaction

Max. Dry Density (Ton/m3) 2.08 1.96 1.74

Opt. Moisture Content (%) 7.5 11.2 14.0

5. Unconfined Compressive Strength (MPa) 0.25 0.10 0.00

6. California Bearing Ratio (%) 7.0 3.2 1.6

7. Linear Shrinkage (%) 4.12 8.63 18.00



12

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 3 6 9 12 15

Kadar Semen ( % )

Kad

ar A

ir ( %

)

Liquid Limit

P lastis Limit

P lastisitas Index

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 3 6 9 12 15

K adar Semen ( % )

Ka

da

r A

ir (

% )

010

2030

405060

7080

90100

0 3 6 9 12 15K adar Se me n ( % )

Kada

r Air(

% )

Dari grafik pada Gambar 7.a sampai dengan Gambar 7.c tersebut didapat bahwa peningkatan proporsi semen pada campuran tanah menghasilkan peningkatan yang konstan pada batas plastis (plastis limits). Semakin ditambah jumlah semen dalam campuran, batas plastis (plastis limits) semakin meningkat. Seiring dengan penambahan kadar semen, indeks plastisitas (plasticity indeks) pada campuran tanah semen akan semakin menurun. Hal ini mengindikasikan bahwa peningkatan proporsi semen pada campuran tanah pasir yang mengandung butiran halus berplastisitas rendah, sedang dan ataupun tinggi mengakibatkan terjadinya perbaikan sifat fisis tanah, ditandai dengan berkurangnya nilai indek plastisitas secara konstan.

Efek Kadar Air dan Kadar Semen Terhadap Kapasitas Dukung dan Kinerja Perkerasan

Pengaruh variasi kadar air dan kadar semen terhadap kapasitas dukung/ kuat tekan Unconfined Compressive Strength (UCS) dan kinerja perkerasan yang dipresentasikan dengan retak susut yang terjadi pada ketiga jenis tanah yang mempunyai derajat plastisitas berbeda sebagaimana terlihat pada Gambar 8.a sampai dengan Gambar 8c. UCS diambil dari uji laboratorium pada umur 28 hari dengan spesimen terendam, sedangkan retak susut diabil dari hasil uji shrinkage linear yang dimodifikasi.

Gambar 7.a Efek Penambahan semen terhadap indek plastisitas tanah berplastisitas rendah

Gambar 7.b . Efek Penambahan semen terhadap indek plastisitas tanah berplastisitas sedang

Gambar 7.c . Efek Penambahan semen terhadap indek plastisitas tanah berplastisitas tinggi



13

Mengacu pada target kapasitas dukung untuk lapis pondasi perkerasan dengan derajat pengikatan sedang yang mensyaratkan kekuatan UCS sebesar 10 sampai dengan 40 Kg/cm2 pada umur 28 hari, maka diambil kapasitas dukung minimum 20 kg/cm2. Berdasarkan grafik pada Gambar 8.a,untuk mencapai kapasitas dukung yang disyaratkan, pemakaian kadar semen yang ekonomis pada tanah berplastisitas rendah, adalah sebesar 5% semen dari berat kering material.

0

10

20

30

40

50

60

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Kadar air (%)

Kuat

tekan

beba

s (Kg

/cm2 )

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

Perfo

rma r

etak s

usut

(%)

U C S K a d a r S e m e n 3 %




U C S K a d a r S e m e n 1 2 %

S L 1 2 % C e m e n t

S L 9 % C e m e n t

S L 7 % C e m e n t

S L 5 % C e m e n t

S L 3 % C e m e n t

S L 0 % C e m e n t

Gambar 8.a, Kapasitas dukung dan performa retak susut campuran tanah semen akibat

kadar air dan semen pada tanah berplastisitas rendah dari KB KM-05.

Kapasitas dukung tersebut dapat dicapai dengan pemakaian kadar air berkisar 6.0% pada sisi kering (dry side) sampai dengan 15.0% pada sisi basah (wet side). Pada rentang kadar air ini, retak susut yang terjadi adalah sebesar 0,70 sampai dengan 1.36%. Dari data ini, untuk mencapai target kapasitas dukung, meminimalisir lebar keretakan yang terjadi, maka direkomendasi penggunaan kadar air pada proses stabilisasi adalah di sisi kering (dry side) antara 6.0 sampai dengan 7.50%.

0

10

20

30

40

50

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

K adar air (% )

Kuat

tekan

beba

s (Kg

/cm2 )

0,02,04,06,08,010,012,014,016,018,020,0

Perfo

rma r

etak s

usut

(%)

Gambar 8.b, Kapasitas dukung dan performa retak susut campuran tanah semen akibat

kadar air dan semen pada tanah berplastisitas sedang dari KB 16 yard.

Berdasarkan grafik pada Gambar 8.b, pada tanah berplastisitas sedang, untuk mencapai kapasitas dukung yang disyaratkan, pemakaian kadar semen yang ekonomis adalah sebesar 6% semen dari berat kering material. Kapasitas dukung tersebut dapat



14

dicapai dengan pemakaian kadar air berkisar 7.0% pada sisi kering (dry side) sampai dengan 19.0% pada sisi basah (wet side).

Pada rentang kadar air ini, retak susut yang terjadi adalah sebesar 0,70 sampai dengan 2.11%. Dari data ini, untuk mencapai target kapasitas dukung meminimalisir lebar keretakan yang terjadi direkomendasi penggunaan kadar air pada sisi kering (dry side) antara 7.0 sampai dengan 11.2%.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

K adar air (% )

Kuat

tekan

beba

s (Kg

/cm2 )

0,02,0

4,06,0

8,010,012,0

14,016,0

18,020,0

Perfo

rma r

etak s

usut

(%)

Gambar 8.c, Kapasitas dukung dan performa retak susut campuran tanah semen akibat

kadar air dan semen pada tanah berplastisitas tinggi dari IDR KM 7600.

Untuk mencapai kapasitas dukung yang disyaratkan pada tanah berplastisitas tinggi, kadar semen yang diperlukan adalah sebesar 12% semen dari berat kering material. Besarnya kadar semen tersebut dikategorikan sebagai pemakaian yang tidak ekenomis lagi untuk stabilisasi tanah semen. Kadar air diperlukan pada rentang 11.0% pada sisi kering (dry side) sampai dengan 27.0% pada sisi basah (wet side). Pada rentang kadar air ini, retak susut yang terjadi adalah sebesar 0,24 sampai dengan 1.85%. Dari data ini, untuk mencapai target kapasitas dukung meminimalisir lebar keretakan yang terjadi direkomendasi penggunaan kadar air pada sisi kering (dry side) antara 10.0 sampai dengan 14.0%. Sebagai catatan bahwa kapasitas dukung tertinggi dari masing- masing penambahan kadar air pada ke tiga contoh tanah ini dicapai pada kondisi optimum.

Efek Kadar Air dan Kadar Semen Terhadap Pola, Lebar dan Kedalaman Keretakan Pada proses pelaksanaan konstruksi, dikontrol sehingga parameter penambahan kadar

air, kadar semen, tingkat kegemburan, ketebalan padat lapis perkerasan tanah semen dan derajat kepadatan sesuai dengan rencana penelitian. Tabel 4, menunjukkan aplikasi penambahan variasi kadar air dan kadar semen serta kinerja hasil konstruksi (kepadatan dan kuat tekan bebas) penelitian skala penuh (full schalle).



15

Tabel 4, Hasil pengukuran dan pengujian kinerja konstruksi lapis perkerasan tanah semen- skala penuh.

Observasi terhadap pola, lebar dan kedalaman retak pada skala penuh hanya dilakukan di tanah dengan plastisitas sedang (Contoh tanah 2 – KB 16 yard). Pengamatan dilakukan secara visual pada lapis perkerasan terstabilisasi pada hari hari ke-3, hari ke-7, bulan-1, bulan-6 dan umur perkerasan mencapai 1 tahun. Salah satu model keretakan yang terjadi sebagaimana terlihat pada Gambar 9.

Gambar 9, Pola, kedalaman dan lebar retak pada lapis perkerasan tanah semen pada lokasi dimana penggunaan kadar air pada sisi wet side (section FE-MC-03)

Dari hasil pengamatan pola keretakan lapis perkerasan tanah semen terhadap variasi kadar air dan kadar semen, terlihat bahwa keretakan pada permukaan lapis perkerasan tanah semen cenderung dikarenakan oleh kelebihan penambahan kadar air dari pada kelebihan kadar semen. Pola keretakan pada permukaan lapis perkerasan tanah semen dikarenakan kelebihan kadar air (2% sampai dengan 4% di atas kadar air optimum adalah retak tunggal (longitudinal crack) dengan lebar berkisar 1.8 sampai dengan 2mm dengan spasi antar keretakan berkisar antara 4 sampai dengan 6 m dan kedalaman penuh

Pola keretakan pada permukaan lapis perkerasan tanah semen dikarenakan kelebihan kadar semen tidak begitu jelas terlihat. Pemakaian variasi kadar semen dari 5% sampai dengan 10.5% terhadap berat kering tanah (d) pada kadar air yang optimum (optimum moisture content) cenderung menghasilkan retak lembut dengan lebar berkisar 0.5 sampai dengan 1.5mm berpola menyebar. Spasi antar keretakan berkisar antara 30cm sampai dengan 40cm menyebar tidak merata, kedalaman berkisar 5 sampai 10 cm dari permukaan perkerasan tanah semen. Jumlah keretakan cenderung lebih banyak, meskipun lebar retak lebih kecil daripada lebar retak pada section dengan pemekaian kadar air melebihi optimum.

Sections 1 2 3 4 5 6 Code FE-MC-01 FE-MC-02 FE-MC-03 FE-CC-01 FE-CC-02 FE-CC-03 Ketebalan (Cm) 28cm 28cm 28cm 28cm 28cm 28cm Kadar Air (%) 7.12% 11.20% 14.82% 11.20% 11.20% 11.20% Kadar Semen (%) 5% 5% 5% 4% 8.2% 10.5% % Kepadatan (%) 94.3 98.8 94.4 98.8 98.6 98.2 UCS – 7 hari (Kg/cm2) 12.62 16.24 14.22 14.12 24.40 40.20 UCS – 28 hari (Kg/cm2) 16.80 21.40 19.76 18.00 38.64 53.54



16

KESIMPULAN Sebagaimana hasil penelitian ini, maka secara umum dapat ditarik kesimpulan

bahwa, stabilisasi tanah dengan menggunakan bahan pengikat berupa semen dapat meningkatkan sifat fisis (indek properties) dan sifat mekanis (mechanical properties) material bahan jalan (tanah). Hal ini ditandai dengan berkurangnya nilai plastisitas Index tanah (PI). Sifat mekanis tanah meningkat seiring dengan penambahan bahan pengikat (semen). Pada jenis tanah tertentu dengan jumlah semen yang sama, UCS tertinggi dicapai pada pencampuran dengan kadar air optimum (optimum moisture content). Penambahan air setelah kadar air optimum (zona basah- wet side) akan menurunkan kapasitas dukung tanah semen. Sehubungan dengan jenis material, campuran tanah semen pada tanah berplastisitas rendah mempunyai kapasitas dukung tertinggi dengan kadar semen dan energi pemadatan yang sama dibandingkan dengan tanah berplastisitas sedang dan ataupun tanah berplastisitas tinggi.

Perilaku susut (shrinkage behavior) pada campuran tanah semen dipengaruhi oleh derajat plastisitas tanah, kadar air dan kadar semen. Tanah berpasir dan berplastisitas rendah mengalami penyusutan kecil dibanding dengan tanah lempung berplastisitas tinggi. Pemakaian kadar air semakin tinggipada material berplastisitas tinggi akan menyebabkab susut yang terjadi juga semakin tinggi. Sebaiknya penambahan kadar semen justru menurunkan derajat penyusutan. Kedua faktor ini (jenis tanah dan pemakaian kadar air) berkontribusi terhadap susut tanah semen lebih besar dibandingkan dengan penambahan jumlah semen. Kombinasi antara kadar air yang tinggi, jenis tanah berplastisitas tinggi dan tanah tanpa perkuatan bahan pengikat (untreated soil) menghasilkan nilai susut tanah terbesar.

Pada lapis perkerasan tanah semen timbulnya retak cenderung dikarenakan oleh kelebihan penambahan kadar air dari pada kelebihan kadar semen. Pola keretakan pada permukaan lapis perkerasan tanah semen dikarenakan kelebihan kadar air adalah berbentuk retak tunggal (longitudinal crack) dengan kedalaman retak penuh (full depth). Hal ini mengindikasikan bahwa keretakan yang terjadi cenderung menuju retak struktural. Bila ada faktor eksternal misalnya resapan air dan atau beban lalu lintas maka retak ini akan mempercepat keusakan perkerasan jalan tanah semen. Pola retak pada permukaan lapis perkerasan tanah semen dikarenakan kelebihan kadar semen pada kadar air optimum, tidak terlihat begitu jelas. Pola retak yang ditimbulkan cenderung ke arah melintang (tranfersal crack) dan sebagian kecil ke arah memanjang (longitudinal crack), Keretakan cenderung lebih banyak, namun lembut dan berpola menyebar. Tebal keretakan tidak mencapai dasar pondasi perkerasan. Lebar, kedalaman dan pola retak yang demikian mengindikasikan bahwa keretakan yang terjadi adalah retak non struktural.



17

DAFTAR PUSTAKA Adaska Wayne S.

and David R.Luhr, 2004, “Control of Reflective Cracking in Cement

Stabilized Pavements” 5th International RILEM Conference, Limoges, France. American Society for Testing and Material (ASTM), 2007, Annual book of STM Standard,

Vol. 04-08, Soil and rock, ASTM 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA.19428

Austroads, 2004, APPT02/2008, Guide to Pavement Technology- Part II- Pavement, Austroads Publication, Published by Austroads Incorporated, NSW 2000 Australia.

De Beer, M, 1985, “Behavior of cementitious subbase layers in bitumen base road structures”, M Eng Thesis, University of Pretoria, Pretoria.

Departemen Pekerjaan Umum, 2010, Surat Edaran Menteri Pekerjaan Umum No. 01/SE/M/2010, Pemberlakuan Pedoman Pelaksanaan Stabilisasi Bahan Jalan Langsung Di Tempat Dengan Bahan Serbuk Pengikat, Jakarta.

Ditjen Bina Marga, 2006.b, Statistik Jalan Nasional dan Propinsi, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.

George, K.P, 1968, “Study of Criteria for Strength and Shrinkage Control of Cement-Treated Bases”, University of Mississippi.

Hardiyatmo. H. C , 2010, Mekanika Tanah I, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta Hardiyatmo. H. C , 2012, Stabilisasi Tanah, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta H.E. Bofinger, H.O. Hassan and R.I.T Williams, “The shrinkage of fine-grained soil-

cement”, TRRL Supplementary Report 398, Department of the Environment, Department of Transport, ISSN: 0305-1315, Transport and Road Research Laboratory Crowthorne, Berkshire, 1978

Portland Cement Association (PCA) (2003), Reflective Cracking in Cement Stabilised Pavement, Illinois, Amerika.

Scullion, 2001, “Pre Cracking of soil cement bases to reduce reflection cracking”, Annual meeting of Transportation Research Board, Washington DC,.

Scullion, Sebesta, 2004, “Effectiveness of Minimizing Reflective Cracking in Cement treated Based By Microcracking”, FHWA/TX-05/0-4502-1, Texas Transportation Institute.

Widiyanto. Arif, 2005, “Stabilisation Technology Implementation as the Way of Efficiency in The Road Betterment And Road Rehabilitation in Indonesia”, National Conference of Rekayasa Aplikasi dan Perancangan Industri (RAPI – IV), ISSN: 1412- 9612, Engineering Faculty Muhammadiyah University of Surakarta.

Widiyanto. Arif, 2010 “Pemanfaatan Material Tempatan untuk Bahan Jalan sebagai Upaya Efesiensi dan Penerapan Green Construction pada Pembangunan Jalan National Conference of Road Engineering XI, Indonesian Road Development Association (IRDA/ HPJI), ”, ISBN 978-979-95959-8-0, Denpasar, Bali.

Documents

ABSTRAK - harappanjang.com · PENGARUH KADAR AIR DAN BAHAN IKAT SEMEN TERHADAP TREN ... pada stabilisasi tanah dengan material berplastisitas tinggi. Retak susut tertinggi terjadi