9 Tri Sulistyo

Volume 2 Nomor 1, APril 2006

PENGARUH STABILISASI TANAH LEMPUNG EKSPANSIFDENGAN FLY ASH TERHADAP NILAI DAYA DUKUNG CBR

The Inftuence Of Expansive Soil Stabilization By FIy AshTq The Bearing Capacity Valle Of California Bearing Ratio

Tri Sulistyowati*

ABSTRAK

Tanah lempung dengan sifat kembang susuf tinggi (tanah lempungekspansif), umumnya sering menimbulkan masalah bagi bangunan-bangunan yang ada di atasnya. Telah banyak cara dilakukan untukmeianggulangi tanah yang memiliki kembang susut tinggi tersebut, antaratain dengan menggunakan sisa pembakaran batu bara yaitu fly ash. Sfudjtentang penanggulangan tanah mengembang dengan fly ash ini dilakukansecara eksperimental di laboratorium. Sampel tanah lempung yang

digunakan terdii atas campuran 55% kaalinite dan 45% bentonite.Sfabilrsasl ditakukan dengan menggunakan kadar fly ash yang beNariasiyaitu 0%, |yo, 11yo, dan 25%. Sedangkan pemeraman dilakukan selama 7,

14 atau sampai 21 hari. Secara Ltmum, penggunaan fly ash sebagai bahanstabitisator mem berika n m anfaat positif terh ada p pe n angg ulangan m asal ahyang ditimbulkan oleh tanah lempung ekspansif , dalam arti dapatmeningkatkan kekuatan daya dukung tanah yang bersangkutan.

Hasit penelitian menuniukkan bahwa persenlase yang paling efektifuntuk stabilisasi adalah fly ash dengan kadar 15% dan masa peram selama7 - 14 hari.

Kata kunci: sfabl/rsasi ekspansif, montmorillonite, kaolinite, fly ash

PENDAHULUAN

$eringkali di lapangan dijumpai kondisi tanah kurang baik dengansifat kembang susut tinggi yang menyebabkan kegagalan atau kerusakanpada struktur diatasnya, seperti jalan raya yang bergelombang atau retak-retak, tembok bangunan gedung yang retak, miringnya abutment jembaiandan lain-lain. Tanah yang mempunyai sifat kembang susut tinggi iniumumnya jenis tanah lempung yang mengandung unsur mineral lempungmontmoillonit relalif tinggi (Tessier, 1 990)

Usaha-usaha untuk memperbaiki tanah dengan sifat kembang susutyang tinggi telah banyak dilakukan dengan metode stabilisasi tanah, di

antaranya stabilisasi dengan kapur, stabilrsasi dengan semen, stabilisasidengan aspal emulsi, atau dengan pemasangan geomembran. Dalampenelitian ini, bahan stabilisator yang dipergunakan untuk menanggulangimasalah tanah dengan kembang susut tinggi adalah fly ash dengan kadaryang bervariasi yaitu 0o/o,5o/o,15%, dan 25o/o dan pemeraman selama 7, 14atau sampai 21 hari.

Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk:1. mengetahui karakteristik fisik, dan kekuatan daya dukung tanah

lempung ekspansif sebelum dan sesudah distabilisasi -dengan

fiy ash.

'Td Sulistyowati, ST., MT.; Pengajar pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram 77

Volume 2 Nomor 1, April 2006

2. mengetahui persentase kadar fly ash dan lama pemeraman yang efektif

untuk stabilisasi tanah lempung ekspansif.

TINJAUAN PUSTAKA

Tanah lempung ekspansif terjadi akibat fenomena shrink-swell(kembang-susut) karena perubahan kadar air di dalam tanah lempung.'Montmoillonr'fe

tergolong jenis lempung yang mempunyai potensial

mengembang sangal tinggi. Karakteristik umum dari expansive soil adalah

(Tessier , 1995 ; Wilding & Tessier, 1988) :

i mempunyai harga lndeks Plastisitas (lP) yang tinggi (> 75%)

2. cation exchange capacity umumnya lebih besar dari 80 meq/100 gr.

3, mempunyai nilai activity tinqgi (sekitar 6 -7)4. specific surface total 700 m"/gr.

5. swelting rndex (Cs) relatif tinggi (> 0.07)6. swelting pressure yang ditimbulkan sangat tinggi ( > 500 kPa)

7, persentase free swelling > 25o/o-

Karakteristik expanslye so/ tersebut sangat berguna untuk dipakai

sebagai dasar penanggulangan masalah expansive sol/. Salah satu caranya

adalah dengan mengubah ciri-ciri dari expansive soiltersebut menjadi non

expansive ioil misalnya dengan menurunkan nilai indeks plastisitasnya,

memperkecil swelling indexnya dan lain-lain.Beberapa alternatif penanggulangan tanah ekspansif yang telah

dilakukan di lapangan adalah:1. mengurangi besarnya kandungan montmorillonite, lempung dan organic

carbon yang aoa di dalam tanah. Penanggulangan yang dilakukan disiniadalah

- mengurangi atau menghilangkan sumber utama penyebab

kembang susut dengan cara mengganti atau mencampurnya dengan

material lain yang dapat mengurangi bahkan menghilangkan sifat

kembang susut itu.2, mencegih terjadinya perubahan kadar air di dalam tanah dengan cara

membeiikan geomembran sedemrkian rupa sehingga dapat

memperkecil variasi perubahan volume air yang keluar dan masuk ke

dalam tanah (lngles, 1980).3. meningkatkan konsentrasi garam NaCl untuk mengurangi kemampuan

pengembangan (Mitchell, 1 979).4. memadatkan tanah dengan eara deep compaction untuk memperkecil

ruang pori lempung dan meningkatkan overburden pressure effectivenya(Wilding & Tessier, 1988)

5. membersihkan tanaman dan akar-akar agar tidak terlalu dekat dengan

dinding atau pondasi suatu bangunan6. mencampur tanah dengan kapur (time stabilizatlon) untuk mengurangi

sifat kembang susut tanah lempung. Kation-kation ca'" dan Mg'- dalam

kapur dapat berfungsi sebagai penetralisir sifat mengembang tanah(Quirk, 1968)

7. mencampur tanah dengan semen (cement stabilization), reaksi yang

terjadi berupa sementasi antar butiran solid tanah dan persentase

pengembangan menurun (lngles, 1 980)

78

Volume 2 Nomor '1, APril 2006

Tanah ekspansif pada umumnya mempunyai kekuatan daya dukungyang rendah. Daya dukung tanah merupakan kekuatan tanah dalam

menahan bBban tanpa menyebabkan ter.ladinya koruntuhan geser pada

tanah pendukung tepat dibawah maupun di sekeliling pondasi. Salah satu

metode pengujian kekuatan daya dukung tanah dapat dilakukan dengan

metode CBR (Cal/ornia Bearing Ratio), yang mengkombinasikan percobaanpembebanan penetrasi di laboratorium atau di lapangan dengan rencana

empiris untuk menentukan tebal lapisan perkerasan, dalam perencanaan

perkerasan lentur. CBR merupakan rasio antara beban percobaan (tesf

load) dengan beban standard (standard /oad) berupa batu pecah yang

mempunyai nilai CBR sebesar 100% dalam memikul beban lalu lintas dan

dinyatakan dalam persen.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan secara eksperimental di laboratoriumdengan tahapan pelaksanaan penelitian seperti pada Gambar 1.

Persiapan material : kaolinite, bentonite,.fly ash

Pencampuran sampel tanah : 55% kaolimte + 45% bentonite

Stabilisasi dengan .fly ash 0o/o,5%, l0%,15% danTl'/t

Diperam :7,l4,?lhai

Dpadatkan dengan kepadat an 9 5n/o

Yd-*-Test volumeEi & gravimetri,

atterberg limits

Pengujian:. CBR

Hasil pengulian dan analisa data

Gambar 1. Diagram alir penelitian

79


sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas

""rpurun SiSon Xaotiniie i 45i/o bentonlfe dalam kondisi kering udara,

dengan karakteristik awal sebagar berikut:1. nilai tt- = 82o/o, PL = 30.3% dan Pl = 51'7o/o

2. kepadatan t<errni *ukrirnrt !dm"k" = 1'53 gr/cm3 dengan kadar air

optimum w6p1 = 23Yo dan Gs = 2'613. nilai CBR = 2.0730/o

Bahanstabilisasiyangdigunakanadalahflyashdengankadaryangbervariasi yaitu 0%, svr,|ortJ,1s% oan 20% dan pemeraman selama 7, '14

atau sampai 21 hari.Beberapa tipe pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini antara

tain adalah : volumetri dari gravimetii, etbrberg /lmlfs, pemadatan Proctor

Standard, dan CBR test'Hasil-hasil Pengujian tersebut kemudian dituangkan dalam bentuk

grafik, antara lain :

i. Kadar air pada batas cair, batas plastis dan indeks plastis versus

persentase kadar fty ash dan lama pemeraman'

2. itersentase nilai CBR versus persentase kadar fly ash dan lama

pemeraman.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasilpengujianbatas-batasAtterberg(A$lrb.ergLimits)danpengujian nilai dayl dukung CBR (Callfornia Bearing f:Jtl tanah lempung

lf..si'ansit yang diitabilisasi dengan fly ash (Oo/o, 5o/o, 15%o dan 25%) dengan

tama masa pemeraman 7, 14-dan 2t nari dapat dilihat pada Tabel 1,

Gambar 2 dan Gambar 3.

Tabell'Hasilpengujianstabilisasitanahlempungekspansifdenganflyash

StabilisasiMasa

Pemeraman(hari)

Nilai(%)

PLLL IP CBR

stabilisasi

5o/o Fly Ash

0 82.00 30,30 51.70 2.07

7

14

21

60.00

56.10

48.00

21.20

23"20

23.20

19.50

18.94

15.70

38.80

32.90

24.80

15% Fly Ash

7

14

21

37.10 18.80 ',18.30

42.10 20.50 21.60

39.80 20.20 19.60

19.20

19.00

18.75

7

14

21

33,20 18.00 15.20

37 .40 1 9.40 18.00

39.20 20.00 19.20

18.7618.80

18.94

80

25% FIy Ash


Pengaruh Kadar Fly Ash dan Lama Pemeraman Terhadap AtterbergLimits

Hasil test Atterberg Limits menunjukkan bahwa sampel yang

dicampur dengan fly ash mengalami penurunan indeks plastisitas

dibandingkan dengan kondisi awal sampel. Karena penambahan fly ash

menyebabkan terjadinya ikatan antar partikel dan tertutupnya sebagian pori-

pori tanah sehingga tanah menjadi kurang sensitif terhadap perubahan

kadar air. lkatan antar partikel ini menyebabkan terbentuknya agregat yang

lebih besar sehingga menurunkan nilai batas cair tanah dan mengurangi

sifat kembang susut tanah. Pengaruh kadar fly ash terhadap nilaiplastisitas tanah diberikan pada Gambar 2. Dari kurva tersebut terlihatbahwa penambahan fly ash memberikan pengaruh yang besar terhadappenurunan nilai liquid limit, patstic limit dan indeks plastisitas. StabilisasilSyo fly ash memberikan nilai liquid limit, plastic limit dan indeks plastisitaspaling efektif. Karena penambahan persentase fly ash sampai dengan 25%

memberikan kontribusi penurunan plastisitas yang tidak jauh berbeda

dengan penambahan 15 % fly ash. sedangkan stabilisasi dengan masapemeraman 7 hari memberikan hasil yang lebih baik dartpada masapemeraman 14 dan 21 hari.

L*-*;n* ll--r-n *ut*l-l-r"*rt*;]

65

60

_55:5n

E

35

q)

z5

24

TGn

820;19t€ 18Et7

16

l5

510152025bslle.qllf, (7d)

65

60

;,,": ",

E.9m35

30

8mit

etslffr

t015nLmtsffionil

t0 15 20

imfq@m(1m)

l-f-r5,inyA{rl+ili:.1t!l

[+;"/"!rvr"i' lj--r- rsr"ny,t+

i

I -+- r "" nyn"r l

-ft;FyA"r' l{-1r";fly\sl)i

LtrfUll1

??rr:rsk

17

IJ

5i01520PdsdeFtJ,4* e/d

Jl0Is2n75tuffiFb/$(v")

ts30

l0 15 20

lmtsm(twi)

Gambar 2. Pengaruh kadar fly ash dan lama pemeraman terhadap Atterbetg Limits

0

81

Volume 2 Nomor 1, April 2006

Pengaruh Kadar Fty Ash dan Lama Pemeraman Terhadap Nilai cBR

Dari hasil pengujian cBR seperti pada Gambar 3, terlihat bahwapenambahan fly ash memberikan pengaruh yang besar terhadappeningkatan nilai CBR. Nilai CBR tanah asli adalah 2.0730/o, setelah

distabilisasi dengan fty ash dan diperam selama 21 hari, nilai tersebutmeningkat menjadi 15.7a/o. Untuk penambahan 5 % fly ash, nilai cBRsemakin menurun dengan semakin meningkatnya masa pemeraman. Tetapi

untuk pencampuran 15o/o fly ash, nilai cBR meningkal dengan semakin

bertambahnya masa pemeraman.

19

Sts4

t--*-t* I

l-l-Rml4hnl

l-FRmzlril

F;"fijr^,n I

-F i5"/othl6tr

l* llvgld,_c0 1/U

16

510152025rwwFlyAtt(%

il1.5nLmpsffim(lwi)

Gambar 3. Pengaruh kadar fly asf dan lama pemeraman terhadap nilai CBR

KESIMPULAN DAN SARAN

KesimpulanSecara umum, penggunaan fly ash sebagai bahan stabilisasi sangat

bermanfaat dalam menanggulangi masalah kembang susut tanah, dalam hal

ini dapat menurunkan plastisitas, dan meningkatkan kekuatan daya dukungtanah yang borsangkutan seperti terlihat pada Tabel 1. Beberapakesimpulan dari hasil penelitian penggunaan fly ash sebagai bahanstabilisasi tanah ekspansif adalah sebagai berikut :

1. Persentase yang paling efektif untuk stabilisasi adalah campuran 15 %fly ash dengan masa pemeraman 7 - 14 hari. Karena penambahanpersentase fty ash sampai dengan 25% memberikan kontribusi terhadapperubahan karakteristik tanah yang tidak jauh berbeda denganpenambahan 15 o/o fly ash.

2. Stabilisasi dengan campuran 15o/o fly ash dengan masa pemeraman 7hari memberikan penurunan liquid /imif terbesar, yaitu 59.76Yo dari liquidtimit lanah asli. Nilai plastic /imff setelah distabilisasi dengan 15 Yo flyash dengan masa peram 14 hari menunjukkan penurunan terbesar,yaitu 43.79a/o dari nilai plastic limit lanah asli. Sedangkan nilai indeksplastisitas setelah distabilisasi dengan 15 o/o fly ash mengalamipenurunan sebesar 7O.99o/o dari indeks plastisitas tanah asli

3. Stabilisasi dengan 5 % fly ash untuk ,masa pemeraman 7 hari dapatmeningkatkan nilai CBR sampai 840.67Yo dari nilai CBR tanah asli.

82


Saran1 . Fly ash merupakan salah satu alternatif bahan stabilisasi tanah lempung

ekspansif, oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentangkombinasi beberapa.bahan stabilisasi, misalnya fly ash dan kapur,maupun dengan bahan stabilisasi lain yang umum digunakan.

2. Pada pelaksanaan stabilisasi tanah lempung ekspansif perludipertimbangkan juga ketebalan lapisan tanah ekspansif" Oleh karenaitu perlu dilakukan penelitian tentang efektifitas dan efisiensi stabilisasitanah berdasarkan ketebalan lapisan tanah lempung ekspansif.

3. Dalam melakukan stabilisasi perlu diperhatikan faktor kemudahan untukmemperoleh bahan stabilisasi dan volume yang tersedia,

DAFTAR PUSTAKA

Guritno, H., (1999), Sfabilrsasi Tanah Berplastisitas Tinggi denganBahan Kimia, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil, FTSP-ITS, Surabaya

lngles, O.G. (1980), Soil Stabilization Principles and Practice,Butierworths Sidney.

Mitchel, J.K., (1976), Fundamental of Soil Behaviour, John Wileyand $ons, lnc., NewYork.

Quirk, J.P. (1968), Particle lnteraction and Soil Swelling, Journal ofChemistry, Vol. 6 (3),p.213 -234.

Tessier, D. (1995), Electron Microscopy Sfudles of ClayMicrostructure, Clay Swelling and Expanslve Sor/s, Plenum Press, NewYork.

Wilding, L.P. dan Tessier, D. (1988), Genesls of Vertisols : Shrink -Swell Phenomena, Texas A and M. College Station Tx77843. USA Pub.

83

Documents

9 Tri Sulistyo