5

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Tanah gambut merupakan tanah yang sangat banyak tersebar di Indonesia namun

manfaat tanah ini belum bisa dikembangkan sebab tanah gambut termasuk tanah

kurang baik, oleh sebab itu, dalam beberapa tahun belakangan kajian dan

penelitian mengenai stabilisasi tanah gambut semakin berkembang. Penelitian

tersebut telah masuk dalam beberapa variasi yang membahas mengenai stabilisasi

tanah gambut menggunakan portland cement, gypsum sintetis, gula pasir, dan

abu sekam padi. Beberapa hasil kajian tersebut memberikan dampak yang sangat

positif untuk mengurangi sisi negatif dari tanah gambut, hingga memiliki daya

dukung besar untuk menjadikan tanah gambut sebagai tanah yang bisa

dimanfaatkan dalam pembangunan infrastruktur di wilayah Indonesia.

Adapun kajian-kajian telah dilakukan sebelumnya dengan metode penelitian serta

variasi aplikasi yang penulis gabungkan sebagai acunan nantinya, berikut:

2.1.1 Tanah Gambut

Widodo (2008) telah melakukan penelitian tentang stabilisasi tanah gambut

Rawa Pening dengan menggunakan campuran gypsum sintetis (0%, 7%, dan

14%) serta abu sekam padi (0%, 3%, dan 6%) terhadap masa curing 0 hari

hingga 7 hari. Dari hasil penelitiannya dapat diketahui bahwa penambahan

gypsum sintetis, abu sekam padi (RHA) dan masa pemeraman bisa

meningkatkan kenaikan 2 kali lipat dari nilai CBR tanah gambut asli dan

menurunkan nilai swelling.

6

Tommy (2008) Menerangkan bahwa dalam penelitian yang dilakukan olehnya

dengan penambahan bahan aditif semen portland tipe-V (10%, 20%, dan 30%)

terhadap tanah gambut Kalimantan untuk mengkaji kekuatan geser dan perubahan

struktur mikroskopiknya. dari hasil uji Triaxial CU dapat meningkatkan nilai

kohesi (c’). Namun untuk sudut geser dalam efektif (ϕ) tidak selalu turun

mengikuti penambahan kadar PC-V ataupun lamanya masa peram.

Susilo (2008) mengemukakan bahwa penelitian yang dapat dilakukan dalam

usaha stabilisasi tanah gambut Rawa Pening dengan mencampurkan gula pasir

(0%, 3%, dan 6%) dan gypsum sintetis (0%, 7%, dan 14%) dengan masa curing

0 hari dan 7 hari. Dari hasil penelitian laboratorium menunjukkan bahwa

penambahan gula pasir, gypsum sintetis, dan masa pemeraman dapat

meningkatkan nilai CBR. Nilai CBR yang dihasilkan mengalami kenaikan dua

kali lipat dari nilai CBR tanah gambut asli dan nilai pengembangan

(swelling) menjadi lebih kecil dari tanah gambut asli.

2.1.2 Bata Merah

Purnomosidi (2013) mencoba melakukan pengujian untuk perbaikan subgrade

dengan serbuk bata merah dan kapur (studi kasus tanah lempung tanon Sragen )

Penambahan 5% kapur dan 0% bubuk bata merah sampai dengan penambahan 5%

kapur dan 9% bubuk bata merah dapat memperbaiki sifat-sifat mekanis tanah,

yaitu menaikkan nilai berat volume kering maksimum dan menurunkan kadar air

optimum, serta meningkatkan nilai CBR unsoaked dan nilai CBR soaked,

walaupun peningkatan nilai CBR soaked tidak begitu besar.

Mengacu dari beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya maka kali ini

penulis akan mencoba mengkaji stabilisasi tanah gambut dengan menggunakan

campuran serbuk bata merah untuk stabilisasi tanah gambut secara kimiawi

dengan pengujian California Bearing Ratio (CBR). Penelitian ini diharapkan bisa

membantu melengkapi serta menambah kajian ilmiah dalam peningkatan

pemanfaat tanah untuk infrastruktur pembangunan.

7

2. 2 Landasan Teori

2. 2.1 Tanah Gambut

Tanah gambut merupakan tanah yang berasal dari pembusukan tumbuhan,

mengandung campuran zat organik. Tanah gambut diketahui memiliki angka

pori dan kadar air yang sangat tinggi sehingga daya dukungnya sangat

rendah dan kemampatannya sangat tinggi. maka penulis akan menguraikan

beberapa definisi tanah gambut di bawah ini.

Gambut adalah bahan organis setengah lapuk berserat atau suatu tanah yang

mengandung bahan organis berserat dalam jumlah besar. Tanah gambut

mempunyai angka pori yang sangat tinggi dan kompresibel (Dunn dkk, 1980).

Berdasarkan ASTM D4427-92 (2002) tanah gambut adalah tanah yang memiliki

kandungan organik tinggi karena proses pembusukan (dekomposisi) tumbuhan,

diklasifikasikan berdasarkan serat, kandungan abu (ASTM D2974), tingkat

absorsi (ASTM D2980) dan tingkat keasaman (ASTM D2976).

Klasifikasi menurut ASTM D 4427 (1997) tanah gambut dibagi berdasarkan:

kadar abu, kadar serat, dan daya serap air. Penelitian yang dilakukan oleh Yunan

(2002) dijelaskan bahwa nilai daya serap air didapatkan dari pengujian kadar air

tanah asli dan untuk pembahasan klasifikasi lebih lengkap disajikan dalam Tabel

2.1 berikut.

Tabel 2.1. Klasifikasi tanah gambut menurut ASTM D 4427 (1997)

NO KLASIFIKASI BATASAN

A Kadar Abu

1. Low Ash < 5%

2. Medium Ash 5% - 15%

3. High Ash > 15 %

8

Lanjutan Tabel 2.1. Klasifikasi tanah gambut menurut ASTM D 4427 (1997)

NO KLASIFIKASI BATASAN

B Daya serap terhadap air

1. Kecil < 300%

2. Moderat (sedang) 300 – 800%

3. Tinggi 800-1500%

4 Ekstrim >1500%

Karakteristik tanah gambut menurut Fahmuddin Agus, dalam buku pengukuran

cadangan karbon tanah gambut memilik aspek sebagai berikut:

1. Kandungan Corg (karbon organik)

Tanah gambut memiliki kandungan Corg berkisar di antara 18-60%.

2. Struktur

Tanah gambut tidak berstruktur dan tidak membentuk bongkahan.

3. Sebaran karbon di dalam profil.

4. Tanah gambut memiliki sebaran karbon di dalam profil berkisar 0.03

g/cm3 dan dalam keadaan ekstrem bisa di antara < 0.01 dan > 0.4 g/cm3.

5. Mudah Terbakar

Tanah gambut merupakan tanah yang mudah terbakar.

6. Penetapan cadangan karbon

Tanah gambut memiliki kandungan Corg dan berat isi perlapisan dari

permukaan sampai lapisan dasar gambut.

2. 2.2 Stabilisasi tanah

Stabilisasi tanah adalah usaha untuk meningkatkan kapasitas daya dukung tanah.

Apabila tanah terdapat di lapangan bersifat sangat lepas dan sangat mudah

tertekan, atau mempunyai indeks konsistensi tidak sesuai, permeabilitas terlalu

tinggi, atau sifat lain yang tidak diinginkan sehingga tidak sesuai untuk proyek

pembangunan, maka tanah tersebut harus distabilisasikan (Bowles, 1984).

9

Stabilisasi tanah adalah kombinasi dan manipulasi tanah, dengan atau tanpa bahan

tambahan untuk menghasilkan bentuk masa yang mampu mendukung lalu lintas

pada segala cuaca (Wright dan Paquett, 1979).

Stabilisasi tanah berarti meningkatkan shear strength tanah sehingga memenuhi

syarat, dan tidak terpengaruh oleh kondisi cuaca maupun pergerakan lalu lintas

(Kezdi, 1979).

Adapun tujuan dari stabilisasi tanah sebagai berikut:

1. Meningkatkan kerapatan tanah

2. Menambah material yang tidak aktif sehingga meningkatkan kohesi atau

tahanan gesek yang timbul.

3. Menambah bahan untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi atau

fisis pada tanah.

4. Menurunkan muka air tanah (drainase tanah).

5. Mengganti tanah yang buruk.

Sejauh ini stabilisasi tanah bertujuan untuk mendapatkan tanah dasar stabil pada

kondisi semua musim dalam umur rencana yang telah ditetapkan dalam sebuah

perencanaan . Metode stabilisasi yang biasa digunakan yaitu:

1. Stabilisasi secara mekanis

Stabilisasi mekanis adalah metode mengatur gradasi tanah dengan maksud

menambah kekuatan atau daya dukung tanah. Usaha ini biasanya menggunakan

sistem pemadatan dengan berbagai jenis peralatan mekanis seperti mesin gilas

(roller), benda serat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis (Bowles, 1991).

2. Stabilisasi secara kimiawi

Metode stabilisasi dengan cara menambahkan bahan kimia agar dapat mengubah

sifat-sifat yang kurang menguntungkan dari tanah dan biasa digunakan untuk

stabilisasi tanah berbutir halus. Bahan tambah yang biasa digunakan yaitu: abu

sekam padi (HRA), gula, Portland cement (PC), sodium, aspal emulsi, sekam

tebu, dan lain-lain.

10

Adapun penelitian dilakukan penulis kali ini merupakan penelitian Stabilisasi

secara kimiawi dengan pemanfaatan tanah gambut Rawa Pening dengan bahan

campuran serbuk bata merah yang akan diuji dengan pengujian California

Bearing Ratio (CBR).

2.2.3 Bata merah

Batu bata merah merupakan batu bata yang terbuat dari lempung atau tanah liat

dengan atau tanpa campuran bahan lain melalui suatu proses pengeringan dan

pembakaran dengan temperatur tinggi sekitar 300 - 400°C hingga tidak hancur

bila direndam dalam air.

Bata merah tergolong baik digunakan terdiri dari pasir (silika) dan tanah liat

(almunia) yang dicampur dengan perbandingan tertentu dan ditambahkan sedikit

air untuk mendapatkan sifat plastis, di mana sifat plastis ini berfungsi agar tanah

mudah untuk dicetak, dikeringkan tanpa mengalami penyusutan, retak maupun

melengkung

Bahan dasar dari bata merah adalah tanah liat, termasuk hidrosilikat alumina dan

dalam keadaan murni mempunyai rumus Al2O3, 2SiO2, 2H2O dengan

perbandingan berat dari unsur-unsurnya: 47%, 39% dan 14%.

Adapun sifat-sifat dan kandungan tanah liat:

1. Sifat liat (plastis)

Tanah liat harus dapat dibentuk dengan mudah, keberadaan zat organik,

ukuran butir mineral, sisa-sisa binatang kecil, zat-zat yang telah membusuk

serta bakteri yang ada dalam tanah liat tersebut akan sangat mempengaruhi

sifat plastisnya.

2. Sifat porous

Tanah liat mengandung partikel halus hingga kasar. Perbandingan antara

keduanya akan menentukan sifat porous tanah liat.

3. Sifat menggelas

Tanah liat juga mengandung mineral-mineral lain yang dapat bertindak

sebagai bahan gelas (padat, kuat dan keras) waktu dibakar.

11

4. Sifat pada pembakaran

Tanah liat mengandung senyawa besi yang memberikan sifat warna merah

setelah dibakar.

Serbuk bata merah dalam penelitian ini, didapatkan dari bata merah yang

dihaluskan serta disaring dengan menggunakan saringan nomor 200.

2.2.4 Pengujian proctor (Modified Proctor)

Pengujian proctor dilakukan dengan cara modified proctor. Pengujian ini untuk

mengetahui nilai air tambah yang akan digunakan untuk benda uji dalam

pengujian CBR. Uji proctor merupakan upaya pemadatan tanah untuk

mengeluarkan pori udara yang terdapat dalam tanah, dengan tujuan mekanisnya:

1. Meningkatkan kekuatan tanah.

2. Mengurangi pengaruh air pada tanah.

3. Memperkecil Compressibility dan daya rembes tanah.

Tujuan dari pengujian proctor itu sendiri untuk mengetahui kadar air optimum

(woptimum) dan berat isi kering maksimum (γd). Hasil dari perngujian ini berupa

grafik hubungan kadar air dan berat isi kering tanah, sehingga diperoleh kadar air

optimum dan berat isi kering maksimum.

Perhitungan pemadatan dilakukan dengan menetukan suatu nilai berat isi kering

(γd maks) dengan kadar air tertentu (woptimum). Nilai ini didapatkan dengan kurva uji

pemadatan suatu sampel tanah dengan variasi nilai kadar air (w) dengan rumus:

12

𝛾 =𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑢𝑙𝑑

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑚𝑜𝑢𝑙𝑑 (𝑁/𝐶𝑀³) (2.1)

𝛾 =𝛾

1 + 𝑤 (𝑐/𝑐𝑚³)

Gambar 2.1 Hasil uji pemadatan proctor (Desiana Vidayanti)

Penambahan air mengakibatkan nilai γd menjadi meningkat hingga mencapai

puncak, kemudian turun kembali saat kepadatan maksimum tanah tersebut

tercapai pada nilai kadar air sebesar woptimum . Proses tersebut bisa dilihat pada

gambar 2.1

Uji pemadatan tanah laboratorium dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:

1. Standard proctor test.

2. Modified proctor test.

Pemadatan tanah proctor test. memiliki banyak perbedaan. Perbedaan tersebut

berpengaruh terhadap besar energi pemadatan yang bisa dilihat pada Tabel 2.2

dan Gambar 2.2.

13

Tabel. 2.2 Pemadatan standard proctor dan modiefied proctor

Standard proctor test Modified proctor test

Diameter mould + 10 cm

3 lapis pemadatan

25 pukulan per lapisan

Berat palu pemukul 2.7 kg

Jatuh bebas palu 300 mm

Diameter mould + 15 cm

5 lapis pemadatan

56 pukulan per lapisan

Berat palu pemukul 4.9 kg

Jatuh bebas palu 450 mm

Kurva pemadatan bisa di lihat pada Gambar.2.2 yang menunjukkan perbandingan

antara water content dengan dry density.

Gambar 2.2 Kurva pemadatan (Holtz Dan Kovecs,1981)

Penelitian ini menggunakan modified proctor karena akan menghasilkan

pemadatan yang optimal. Energi yang dihasilkan saat pemadatan modified proctor

lebih besar dari standard proctor yang mengakibatkan pori lebih kecil karena

adanya perbedaan energi dari masing-masing proctor test.

2.2.5 Penggujian california bearing ratio (CBR)

Metode CBR ini awalnya oleh diciptakan O.J Poter lalu dikaji ulang California

State Highway Departement. Kemudian dikembangkan dan dimodifikasi oleh

Corps insinyur-isinyur tentara Amerika Serikat (U.S Army Corps of Engineers)

14

Prinsip pengujian ini adalah pengujian penetrasi dengan menusukkan benda ke

dalam benda uji, maka didapat nilai kekuatan tanah dasarnya.

CBR merupakan suatu perbandingan antara beban percobaan (test load) dengan

beban Standar (Standard Load) yang dinyatakan dalam persentase. Dengan

rumus nantinya akan membentuk sebuah pola yang menunjukkan persentase

perbedaan antara tanah asli dan tanah setelah dilakukan penambahan zat lain.

Hasil percobaan tersebut dapat digambarkan dalam suatu grafik untuk

mendapatkan tebal perkerasan dari suatu nilai CBR. Percobaan CBR mempunyai

dasar teoritis dan grafik tabel perkerasan terhadap nilai CBR. Harga CBR yang

dicari yaitu harga CBR laboratorium. Pengujian CBR laboratorium ini

menggunakan standar ASTM D-1883-94.

Nilai CBR adalah perbandingan dalam persen (%) antara tekanan yang diperlukan

untuk menembus tanah dengan piston berpenampang bulat seluas 3 inch2, dengan

kecepatan 0.05 inch/menit. Tujuan dilakukan pengujian CBR ini adalah untuk

mengetahui nilai CBR pada variasi kadar air pemadatan. Pengujian CBR

merupakan cara untuk memperoleh nilai, kemudian dipakai dalam menentukan

tebal perkerasan yang diperlukan (Wesley,1977).

Adapun Jenis-Jenis CBR sebagai berikut:

1. CBR lapangan (CBR inplace atau field)

CBR lapangan digunakan untuk memperoleh nilai CBR asli di lapangan sesuai

dengan kondisi tanah pada saat itu. Umumnya digunakan untuk perencanaan tebal

perkerasan yang lapisan tanah dasarnya tidak akan dipadatkan lagi. Pemeriksaan

ini dilakukan dalam kondisi kadar air tanah tinggi (musim penghujan), atau dalam

kondisi terburuk yang mungkin terjadi.

15

2. CBR lapangan terendam (field soaked CBR)

CBR lapangan terendam dimanfaatkan untuk mendapatkan besarnya nilai CBR

asli di lapangan pada keadaan jenuh air dan tanah mengalami pengembangan

(swelling) yang maksimum.

Hal ini sering digunakan untuk menentukan daya dukung tanah di daerah yang

lapisan tanah dasarnya tidak akan dipadatkan lagi, biasanya terletak pada daerah

yang sering terendam air saat musim penghujan dan kering ketika musim

kemarau. Pemeriksaan harus dilakukan pada musim kemarau. Pemeriksaan

dilakukan dengan mengambil contoh tanah dalam tabung (mould) yang ditekan

masuk hingga tanah mencapai kedalaman yang diinginkan. Tabung berisi contoh

tanah dikeluarkan dan direndam dalam air selama beberapa hari sambil diukur

pengembangannya. Setelah pengembangan tidak terjadi lagi, barulah dilakukan

pemeriksaan besarnya CBR.

3. CBR laboratorium

Tanah dasar (Subgrade) pada konstruksi dapat berupa tanah asli, tanah timbunan

atau tanah galian yang telah dipadatkan sampai mencapai kepadatan 95%

kepadatan maksimum. Dengan demikian daya dukung tanah dasar tersebut

merupakan nilai kemampuan lapisan tanah untuk memikul beban setelah tanah

dipadatkan. CBR ini disebut CBR laboratorium, karena disiapkan di laboratorium.

CBR laboratorium dibedakan atas 2 macam, yaitu CBR laboratorium terendam

(soaked) dan CBR laboratorium tidak terendam (unsoaked):

a. CBR laboratorium terendam (soaked) dilakukan perendaman selama 4 hari,

perendaman ini bertujuan untuk membuat tanah menjadi jenuh air.

b. CBR laboratorium tidak terendam (unsoaked) dilakukan langsung setelah

tanah dipadatkan untuk pengujian.

16

Nilai CBR diperoleh dengan cara:

1. Menyusun tabel dan grafik hasil pengujian. Grafik hasil perbandingan antara

beban dan penurunan pada benda uji, bisa dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.3 Grafik CBR

2. Melakukan perhitungan hasil uji dengan menggunakan rumus. Menurut

Soedarmo G.D Dan Purnomo S.J.E (1997) mekanika tanah 2.

Ada dua macam pengukuran CBR dengan rumus yaitu:

a. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada 2.5 mm (0.1 inchi) terhadap

penetrasi standar besarnya 13.50 kg/cm2

Nilai CBR = (P1/13.50) X 100 % (P1 dalam kg/cm2 ) (2.2)

b. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada penetrasi 5 mm (0.2”)

terhadap penetrasi standar yang besarnya 20.00 kg/cm2

Nilai CBR =P2/20.00) X 100 % ( P2 dalam kg/cm2 ) (2.3)

atau dengan Rumus:

P (beban) = LDR X LRC X 0.00445 (2.4)

dengan: LDR = Load Dial Reading

LRC = Load Ring Constanta

0.00

0.50

1.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fo

rce (

kN

)

Penetration (mm)

17

P1 = Gaya yang diperlukan untuk penetrasi 0.1”

P2 = Gaya yang diperlukan untuk penetrasi 0.2”

Harga CBR 0.1” = X 100 % (2.5)

Harga CBR 0.2” = X 100 % (2.6)

Nilai terbesar dari perbandingan antara dua parameter tersebut yang nantinya akan

digunakan untuk pengolahan data.

Percobaan di laboratorium mengacu dengan standar:

1. Bina Marga: PB – 0113 – 76

2. ASTM: D – 1883 – 73

3. AASHTO: T - 193 – 81

4. Guide to highways Maintenance (2000)

Adapun nilai CBR untuk Subgrade kekuatan jalan bisa dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Nilai CBR untuk Subgrade kekuatan jalan

Nilai CBR Kekuatan Subgrade Keterangan

< 3% Jelek Pemadatan diperlukan

3% - 5% Normal

Perlu tidaknya pemadatan

tergantung dengan kategori jalan

5%-15% Bagus

Pemadatan secara normal tidak

diperlukan kecuali untuk lalu

lintas berat

P1

P2

13.50

20.00

18

Desain CBR biasanya memiliki derajat kepadatan yang bisa dilihat pada Tabel

2.4, angka tersebut didapatkan dengan rumus:

D = × 100% (2.7)

dengan: D = derajat kepadatan (harus ≥ 95%)

γd lapangan = dry density lapangan

γd laboratorium = dry density laboratorium

Tabel 2.4 . Kualitatif derajat kepadatan

No Derajat Kepadatan Deskripsi

1.

2.

3.

4.

5.

0 – 15

16 – 50

51 – 70

71 – 85

86 – 100

Sangat Lepas

Lepas

Medium

Padat

Sangat Padat

Tujuan percobaan CBR untuk menentukan nilai daya dukung tanah dalam

kepadatan maksimum. CBR laboratorium dapat dibedakan atas 2 macam yaitu:

1. CBR laboratorium terendam (soaked).

2. CBR laboratorium tidak terendam (unsoaked).

Pengujian CBR laboratorium terendam pelaksanaannya lebih sulit karena

membutuhkan waktu dan biaya relatif lebih besar dibandingkan CBR

laboratorium tidak terendam. Pengujian CBR laboratorium tidak terendam

biasanya selalu menghasilkan daya dukung tanah lebih besar dibandingkan

dengan CBR laboratorium terendam.

γd lapangan

γd laboratorium