PEMANFAATAN LIMBAH PABRIK GULA (ABU AMPAS TEBU) … · kadar air optimum (wopt) hasil uji standard Proctor dengan waktu perawatan selama 3 hari. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Uji batas-batas

Geoteknik

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013 G - 43

PEMANFAATAN LIMBAH PABRIK GULA (ABU AMPAS TEBU) UNTUKMEMPERBAIKI KARAKTERISTIK TANAH LEMPUNG SEBAGAI SUBGRADE

JALAN(059G)

Agus Susanto1, Dhamis Tri Ratna Puri2 dan Jalu Choirudin3

1,2,3 Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah SurakartaJl. Ahmad Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartosuro Surakarta

Email : [email protected]

ABSTRAK

Proses produksi di pabrik gula pada umumnya menggunakan ampas tebu kering sebagai bahanbakar. Pembakaran ampas tebu menyisakan limbah berupa abu ampas tebu. Abu ampas tebu iniselama ini pemanfaatannya masih sering diabaikan, padahal di dalamnya terkandung senyawa silikayang cukup tinggi. Senyawa silika pada kondisi yang sesuai dapat bereaksi dengan kapurmembentuk kalsium silika hidrat. Pada penelitian ini abu ampas tebu dimanfaatkan untukmemperbaiki tanah lempung Tanon, Sragen yang memiliki sifat kurang bersahabat terhadap strukturjalan. Tanah lempung tersebut pada saat musim hujan tanah tersebut menjadi lembek dan kuatdukungnya rendah, sedangkan pada saat musim kemarau keras tetapi retak-retak akibat penyusutan.Jika tanah asli Tanon tersebut dijadikan sebagai subgrade jalan maka struktur perkerasan jalannyamenjadi mudah retak, amblas dan bergelombang. Pada penelitian ini tanah Tanon diperbaiki dengancara distabilisasi menggunakan kapur 8% dan abu ampas tebu dengan variasi 0%, 3%, 6%, 9%, 12%dan 15% dari berat sampel. Pengujian tanah hasil stabilisasi berupa serangkaian pengujiankarakteristik fisis tanah dan pengujian kuat dukung tanah berupa uji CBR rendaman (soakedCalivornia Bearing Ratio). Hasil penelitian menunjukkan bahwa berdasarkan klasifikasi sistemAASHTO tanah Tanon setelah distabilisasi klasifikasinya semakin baik dari kelompok A-7-5(kualitas buruk sampai sedang) berubah menjadi A-2-5 (kualitas baik sampai sangat baik). Padatanah hasil stabilisasi, seiring dengan bertambahnya persentase penambahan abu ampas tebu nilaibatas cair (LL), nilai batas plastis (PL), indeks plastisitas (PI), dan persentase butiran halusnyacenderung menurun, sedangkan nilai batas susutnya (SL) cenderung meningkat. Nilai CBRrendaman tanah setelah distabilisasi meningkat dari 2 % (poor) menjadi 11% (medium). Hal-haltersebut di atas menunjukkan bahwa karakteristik fisis dan kuat dukung tanah setelah distabilisasimenjadi lebih baik dan memenuhi syarat jika digunakan sebagai subgrade jalan. Hasil-hasil di atasadalah akibat pengaruh penambahan abu ampas tebu bersama kapur.

Kata kunci: abu ampas tebu, kapur, stabilisasi, tanah lempung, subgrade

1. PENDAHULUAN

Tanah di wilayah Desa Jono, Kecamatan Tanon, Kabupaten Sragen merupakan tanah yang kurang bersahabat bagikonstruksi. Indikasinya adalah bahwa pada musim kemarau retak-retak dan keras sedangkan pada musim hujanlembek, lengket, dan kuat dukungnya rendah. Hal ini menyebabkan sering rusaknya struktur jalan jika tanahtersebut digunakan sebagai subgrade.

Menurut Wiqoyah (2003) tanah Desa Jono, Tanon ini merupakan tanah lempung dengan persentase 94,13% lolossaringan Nomor 200, batas cair (LL) = 88,03% , indeks plastisitas (IP) = 49,44%. Berdasarkan metode AmericanAssociation Of State Highway And Transportation Officials (AASHTO), tanah lempung Tanon termasuk dalamkelompok A-7-5 dan berdasarkan klasifikasi Unified Soil Classification System (USCS) termasuk ke dalamkelompok CH yaitu lempung anorganik dengan plastisitas tinggi.

Untuk menangani permasalahan di atas diperlukan usaha-usaha untuk memperbaiki karakteristik tanah lempungTanon agar layak digunakan sebagai pendukung konstruksi, salah satu caranya adalah dengan distabilisasi.Stabilisasi tanah merupakan perbaikan tanah yang memungkinkan tanah tersebut menjadi lebih baik sehingga secarateknis tanah memenuhi syarat untuk dapat digunakan sebagai subgrade jalan.

Subgrade adalah lapisan tanah dasar. Lapisan ini setebal 50-100 cm dimana akan diletakkan pada lapisan pondasibawah perkerasan jalan. Lapisan tanah dasar dapat berupa tanah asli yang dipadatkan jika tanah aslinya baik, tanah

Geoteknik


G - 44 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013

yang didatangkan dari tempat lain dan dipadatkan atau tanah yang distabilisasi. Stabilisasi tanah dilakukan dengancara mencampur tanah asli dengan bahan stabilizator diantaranya adalah semen, kapur, pasir, fly ash, abu sekampadi dan abu ampas tebu.

Industri pembuatan gula yang menggunakan tanaman tebu sebagai bahan utamanya menghasilkan limbah yangdisebut ampas tebu. Ampas tebu kering banyak digunakan sebagai bahan bakar pada proses produksi gula.Pembakaran ampas tebu tersebut menyisakan abu ampas tebu. Abu ampas tebu ini mengandung silika yang cukuptinggi sehingga sangat menguntungkan karena pada kondisi yang sesuai dapat bereaksi dengan kapur membentukcalsium silika hidrat.

Artikel ini membahas penelitian yang berupa serangkaian pemeriksaan dan pengujian di laboratorium guna mencarisolusi terhadap permasalahan tanah lempung Tanon dengan mencampurnya dengan kapur 8 % dan abu ampas tebudengan variasi 0%, 3%, 6%, 9%, 12%, 15% dari berat sampel tanah yang bertujuan untuk memperbaiki karakterisikfisis dan kuat dukungnya.

Karakteristik fisis tanah adalah karakteristik tanah yang digunakan untuk menentukan jenis tanah. Pengujiankarakteristik fisis tanah berupa uji berat jenis, gradasi butiran tanah dan batas-batas Atterberg. Kedudukan fisiktanah berbutir halus pada kadar air tertentu disebut konsistensi. Batas-batas konsistensi menurut Atterberg meliputibatas cair (LL), batas plastis (PL) dan batas susut (SL) (Hardiyatmo, 1992).

Nilai kuat dukung tanah didapatkan diantaranya dengan cara melakukan uji California Bearing Ratio (CBR) sesuaiASTM D 1883. Nilai CBR adalah nilai yang menyatakan kualitas tanah dasar dibandingkan dengan bahan standarberupa batu pecah yang mempunyai nilai CBR sebesar 100% dalam memikul beban lalu lintas. Menurut Soedarmodan Purnomo (1997), CBR dapat dibagi sesuai dengan cara mendapatkan contoh tanahnya yaitu CBR lapangan danCBR laboratorium.

CBR laboratorium dibedakan menjadi dua macam yaitu CBR laboratorium rendaman (soaked laboratory CBR) danCBR laboratorium tanpa rendaman (unsoaked laboratory CBR). Penentuan nilai CBR dilaksanakan terhadap contohtanah yang sudah dipadatkan dengan pemadatan standar. CBR rendaman dimaksudkan untuk mengasumsikankeadaan hujan atau saat kondisi terjelek di lapangan yang memberikan pengaruh penambahan air pada tanah,sehingga akan mengakibatkan terjadinya swelling dan penurunan kuat dukung.

Nilai CBR diperoleh dalam persen dengan jalan membagi nilai beban terkoreksi pada grafik beban (lbs) versuspenurunan (inchi) pada penetrasi 0,1” dan 0,2” dengan standar yaitu 1000 psi (lbs/in2) dan 1500 psi (lbs/in2) danmengalikannya dengan 100%. Nilai CBR dirumuskan sebagai berikut:

Untuk 0,1 inchi; CBR= %100)(1000)(3

)( terjadiyangbeban

22

x

inlbsxin

lbs(1)

Untuk 0,2 inchi; CBR= %100)(1500)(3

)( terjadiyangbeban

22

x

inlbsxin

lbs(2)

The Asphalt Institute (Fernandez, 2001 dalam Putro, 2009) menyusun kriteria umum dengan batasan nilai CBRuntuk material subgrade seperti dijelaskan pada Tabel 1.

Tabel 1. Kriteria umum CBR untuk subgrade

Nilai CBR (%) The Asphalt Institute20-30 Excelent10-20 Good5-10 Medium<5 Poor

2. METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang dilakukan adalah dengan melaksanakan serangkaian pemeriksaan dan pengujian tanah dilaboraturium sesuai dengan data-data yang diperlukan. Pelaksanaan penelitian dimulai dari pengambilan sampeltanah dari Desa Jono, Kecamatan Tanon, Kabupaten Sragen dan abu ampas tebu dari pabrik gula Tasik Madu,Karanganyar. Tanah kemudian dikondisikan sedemikian rupa sehingga kering udara dan dibuat lolos saringan No. 4dengan cara dipukul-pukul memakai palu karet atau kayu.

Geoteknik



Selanjutnya dilakukan pencampuran sampel tanah dengan kapur 8% dan abu ampas tebu dengan variasi 0%, 3%,6%, 9%, 12%, 15% dari berat sampel tanah dan diperam selama 24 jam. Kemudian dilanjutkan dengan pengujiansifat fisis tanah campuran yang terdiri dari Atterberg limit yaitu batas cair (LL), batas plastis (PL), batas susut (SL),specific gravity dan gradasi butiran untuk masing – masing variasi. Selanjutnya dilakukan uji standard Proctordengan tujuan untuk mencari kadar air optimum dan berat volume kering maksimum masing – masing variasisampel. Hasil pengujian karakteristik fisis digunakan sebagai dasar untuk mengklasifikasi tanah. Kemudiandilanjutkan dengan pengujian CBR rendaman terhadap masing – masing variasi persentase abu ampas tebu dengan

kadar air optimum ( optw ) hasil uji standard Proctor dengan waktu perawatan selama 3 hari.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Uji batas-batas Atterberg yang dilakukan adalah uji batas cair (LL), batas plastis (PL) dan batas susut (SL). Nilaiindeks plastisitas (PI) dihitung berdasarkan nilai LL dan PL. Pengaruh penambahan persentase abu ampas tebuterhadap nilai batas-batas Atterberg ditunjukkan pada Tabel 2 dan besarnya perubahan penambahan persentase abuampas tebu terhadap nilai batas Atterberg ditunjukkan pada Gambar 1.

Tabel 2. Hasil pengujian Atterberg limits

Tanah + kapur 8 % LL (%) PL (%) SL (%) PI (%)+ abu 0% 51,70 42,59 17,48 9,11+ abu 3% 49,00 40,38 18,89 8,62+ abu 6% 46,70 38,43 20,21 8,27+ abu 9% 45,10 38,15 24,87 6,95+ abu 12% 43,20 37,04 28,57 6,16+ abu 15% 39,00 34,62 29,75 4,38Tanah asli 88,03 38,58 10,73 49,44

Gambar 1. Grafik hubungan antara batas Atterberg dengan persentase abu ampas tebu + kapur 8%

Gambar 1 menunjukkan bahwa nilai batas cair (LL) tanah campuran ini cenderung mengalami penurunan. Semakinbesar persentase abu ampas tebu, maka semakin kecil batas cairnya. Pada tanah asli batas cair mencapai 88,03%sedangkan nilai batas cair terendah pada penambahan abu ampas tebu 15 % sebesar 39,00 %. Hal ini disebabkantanah mengalami proses sementasi oleh kapur + abu sekam padi sehingga tanah menjadi butiran yang lebih besaryang menjadikan gaya tarik menarik antar partikel dalam tanah menurun.

Nilai batas plastis (PL) tanah ditambah 8% kapur lebih besar dibandingkan tanah asli, tetapi seiring bertambahnyapersentase abu ampas tebu nilai batas plastis mengalami penurunan. Nilai batas plastis tanah asli menunjukkan38,58 % dan pada penambahan abu ampas tebu 15 % menunjukkan nilai sebesar 34,62 %. Hal ini juga disebabkankarena adanya proses sementasi pada butiran tanah oleh kapur dan abu ampas tebu.

Gambar 1 juga menunjukkan bahwa batas susut (SL) cenderung meningkat seiring dengan penambahan abu ampastebu. Hal ini disebabkan oleh adanya proses sementasi butiran tanah oleh kapur dan abu ampas tebu, yang pada

Geoteknik



awalnya butirannya kecil menjadi butiran yang lebih besar sehingga luas permukaan spesifik butiran akan semakinkecil, sehingga jika terjadi perubahan kadar air volume tidak mengalami pengembangan dan penyusutan.

Sedangkan nilai indek plastis cenderung mengalami penurunan karena menurunnya nilai batas cair dan batas plastis.Penurunan nilai batas cair lebih signifikan dibandingkan dengan penurunan yang terjadi pada batas plastis, sehinggamenyebabkan terjadinya penurunan indeks plastisitas. Penurunan indeks plastisitas dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Grafik hubungan antara persentase penambahan abu ampas tebu dan nilai indeks plastisitas

Berdasarkan pengujian analisa saringan dilakukan perhitungan untuk mengetahui persentase butiran halus ataufraksi yang lolos saringan No 200. Persentase butiran halus untuk masing-masing variasi penambahan abu ampastebu dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Persentase butiran halus masing-masing variasi abu ampas tebu

Tanah + kapur 8% Persentase butiran halus+ abu 0% 35,25+ abu 3% 34,70+ abu 6% 33,80+ abu 9% 32,30+ abu 12% 31,25+ abu 15% 30,10Tanah asli 94,13

Gambar 3. Grafik Hubungan antara persentase penambahan abu ampas tebu dengan persentase butiran halus

Geoteknik



Tabel 3 dan Gambar 3 menunjukkan bahwa penambahan abu ampas tebu menyebabkan penurunan fraksi halus, halini disebabkan oleh adanya proses sementasi oleh kapur + abu ampas tebu yang mengakibatkan butiran menjadilebih besar sehingga fraksi yang lolos saringan no. 200 semakin sedikit.

Berdasarkan karakteristik fisisnya tanah campuran diklasifikasikan dengan sistem AASHTO. Klasifikasi tanahcampuaran dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Klasifikasi pada tanah campuran

abu ampas tebu(%) + kapur 8%

LL (%) PL (%) SL (%) PI (%) lolos # 200(%)

GI Klasifikasi

+ abu 0% 51,70 42,59 17,48 9,11 35,25 -0,531 A - 5

+ abu 3% 49,00 40,38 18,98 8,62 34,70 -0,345 A - 2 - 5

+ abu 6% 46,70 38,43 20,21 8,27 33,80 -0,605 A - 2 - 5

+ abu 9% 45,10 38,15 24,87 6,95 32,30 -1,137 A - 2 - 5

+ abu 12% 43,20 37,04 28,57 6,16 31,25 -1,434 A - 2 - 5

+ abu 15% 39,00 34,62 29,75 4,38 30,10 -1,804 A - 2 - 4

Tanah asli 88,03 38,58 10,73 49,44 94,13 57,243 A - 7 - 5

Klasifikasi tanah campuran untuk penambahan kapur 8% + abu ampas tebu 0% termasuk kedalam kelompok A-5,merupakan tanah berlanau dengan penilaian umum sebagai tanah dasar buruk sampai sedang. Kemudian setelahdistabilisasi dengan kapur 8% + abu ampas tebu 15% klaifikasinya semakin baik, termasuk ke dalam kelompok A-2-4, merupakan kerikil berlanau atau berlempung dan pasir, dengan penilaian umum sebagai tanah dasar baiksampai sangat baik.

Pengujian pemadatan standard Proctor dilakukan untuk mendapatkan nilai berat isi kering maksimum dan kadar airoptimum. Kadar air optimum yang diperoleh dari pengujian ini akan digunakan sebagai pijakan dalam pembuatansampel untuk pengujian selanjutnya yaitu pengujian CBR laboraturium rendaman.

Hasil uji standard Proctor yang berupa berat isi kering maksimum dan kadar air optimum dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Hasil pengjuian standard Proctor

Tanah + kapur 8% γd max

(gr/cm3)w optimum

(%)+ abu 0% 1,160 38,60+ abu 3% 1,173 36,80+ abu 6% 1,221 34,00+ abu 9% 1,245 33,12+ abu 12% 1,280 31,89+ abu 15% 1,310 30,05Tanah asli 1,270 36,50

Geoteknik



Gambar 4. Hubungan antara persentase penambahan abu ampas tebu + kapur 8% dengan berat volume maximum

Gambar 4. menunjukkan bahwa dengan penambahan abu ampas tebu nilai berat isi kering maksimum cenderungmeningkat. Besarnya nilai berat isi kering maksimum pada atau tanah asli adalah 1,315 gr/cm3, namun padapenambahan kapur 8% mengalami penurunan yaitu menjadi 1,16 gr/cm3 namun seiring dengan penambahan abuampas tebu nilainya semakin meningkat. Hal ini disebabkan adanya kapur + abu ampas tebu yang mengisi rongga-rongga di antara butiran tanah sehingga air tidak dapat masuk ke dalamnya. Dengan terisinya rongga-rongga tanaholeh abu ampas tebu maka tingkat kerapatan tanah campuran akan meningkat.

Gambar 5. Grafik hubungan persentase penambahan abu ampas tebu + kapur 8% dan kadar air optimum (%)

Pada Gambar 5 terlihat nilai kadar air optimum tanah asli yaitu 30,50 % mengalami peningkatan pada penambahankapur 8%, yaitu mencapai 38,6 %. Akan tetapi cenderung mengalami penurunan seiring dengan penambahan abuampas tebu. Apabila suatu tanah dipadatkan, tanah akan mempunyai rongga yang semakin kecil. Rongga tersebutakan diisi oleh abu ampas tebu yang berfungsi sebagai filler, sehingga air yang dibutuhkan sedikit, hal ini yang akanmenjadikan kadar air optimum akan menurun seiring dengan bertambahnya abu ampas tebu.

Hasil pengujian CBR laboraturium rendaman dapat dilihat pada Tabel 6.

Geoteknik



Tabel 6. Hasil pengujian CBR laboraturium rendaman

Tanah + kapur 8% CBR (%) Kriteria material subgrade+ abu 0% 2.050 poor+ abu 3% 3.067 poor+ abu 6% 3.150 poor+ abu 9% 3.700 poor+ abu 12% 7.334 medium+ abu 15% 11.167 medium

Gambar 6. Grafik hubungan antara persentase penambahan abu ampas tebu dan nilai CBR

Tabel 6 dan Gambar 6 menunjukkan bahwa semakin besar persentase penambahan abu ampas tebu nilai CBR tanahsemakin besar. Untuk variasi penambahan abu ampas tebu kurang dari 12 % nilai CBR-nya termasuk kategori poor,sedangkan penambahan abu ampas 12 % dan 15 % termasuk kategori medium.

4. KESIMPULAN

Perbaikan tanah lempung Jono, Tanon, Sragen dengan menambahkan kapur 8% dan abu ampas tebu dengan variasi0%, 3%, 6 %, 9 %, 12%, 15% dari berat sample, menjadikan nilai batas cair (LL), nilai batas plastis (PL), nilaiindeks plastisitas (PI) dan nilai persentase butiran halus semakin menurun. Sedangkan nilai batas susut (SL)semakin meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa karakteristik fisis tanah setelah diperbaiki menjadi semakin baik.

Berdasarkan klasifikasi AASHTO tanah lempung Jono, Tanon, Sragen setelah diperbaiki menjadi semakin baik darikelompok A-7-5 menjadi kelompok A-2. Dengan demikian maka kualitas tanah sebagai subgrade setelah diperbaikiberubah dari ’buruk sampai sedang’ menjadi ’baik sampai sangat baik’.

Nilai CBR rendaman tanah setelah diperbaiki meningkat dari 2 % (poor) menjadi 11% (medium) sehinggamemenuhi syarat jika digunakan sebagai subgrade jalan.

Akibat pengaruh penambahan abu ampas tebu bersama kapur, karakteristik fisis dan kuat dukung tanah menjadilebih baik dan memenuhi syarat jika digunakan sebagai subgrade jalan.

DAFTAR PUSTAKA

Hardiyatmo, H. C (2002). Mekanika Tanah II. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.Putro, E.W. (2009). Tinjauan Sifat Fisis dan Mekanis Tanah Jumapolo Karanganyar, Tugas Akhir, Jurusan Teknik

Sipil Fakultas Teknik UMS, SurakartaSoedarno, G.D. dan Purnomo, S.J.E. (1997). Mekanika Tanah I, Penerbit Kanisius, Yogyakarta.Wiqoyah, Q. (2003). Stabilisasi Tanah Lempung Tanon Dengan Penambahan Kapur Dan Tras. Tesis, S2 Teknik

Sipil, Universitas Gagjah Mada, Yogyakarta.

0

2

4

6

8

10

12

0 3 6 9 12 15

CBR (%)

Ab

u a

mp

as t

ebu

(%

)

Documents

PEMANFAATAN LIMBAH PABRIK GULA (ABU AMPAS TEBU) … · kadar air optimum (wopt) hasil uji standard Proctor dengan waktu perawatan selama 3 hari. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Uji batas-batas