49
BAB III
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
eksperimental di laboratorium dengan menggunakan suatu “model peresapan”
berbentuk kolom persegi yang diisi dengan lapisan tanah lempung padat dan
stabilisasi tanah lempung dengan semen yang dianggap mampu menganalisa
fungsi Clay Liner sebagai lapisan kedap air pada lokasi Tempat Pembuangan
Akhir.
A. Lokasi dan Waktu Penelitian.
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Kampus Tamalanrea Makassar,
dan dimulai sejak bulan Maret hingga Juli 2011.
B. Tahapan dan Prosedur Penelitian
Tahapan dan prosedur pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada
diagram alir penelitian pada halaman berikutnya,.
(Gambar 15, 16 dan 17).
MULAI
Studi literatur tentang Clay Liner, Lindi dan sampah
Dependent dan independent variabels
Menyiapkan sampel tanah
Hasil penelitian
Kesimpulan
SELESAI
Maksud dan tujuan penelitian
Batasan Penelitian
Sampel tanah siap untuk pengujian.
Pengujian Indeks Propertis Tanah
Pengujian Karakteristik Sampel Lindi
tidak
ya
A
BPengujian Rembesan
50
Gambar 15. Diagram Alir Penelitian
Sampel Tanah Lempung Semen PCC
Pencampuran Tanah dan PCC
0% PCC 10 % PCC5 % PCC
Sampel penelitian siap di uji pada alat pemodelan resapan
A
Pengujian sifat tanah di Laboratorium Mekanika Tanah :Kadar airBerat Jenis SpesifikPermeabilitasAnalisa SaringanBatas-batas AtterbergPemadatan Standar (kompaksi) Kuat Tekan Bebas
20% PCC
51
Gambar 16. Diagram Pengujian Sampel Tanah dan Pencampuran
Ulangi percobaan ini dari awal dengan mengganti air menjadi (lindi + Air) dan menghitung koefisien permeabilitas (k) dengan metode Constant-Head, sebanyak 3 x lalu dirata – ratakan pada waktu constan.
Memasukkan sampel pengujian yang telah dicampur dan diperam pada alat uji pemodelan resapan sesuai dengan kepadatan hasil uji kompaksi
Melapisi bagian atas sampel dengan plastik sebelum diisi air, lalu mengisi air
dengan pompa dari wadah penampungan air pada alat uji
pemodelan resapan sesuai dengan ketinggian yang ditentukan.
Setelah mencapai ketinggian air 20 cm, plastik penutup sampel di buka dan stopwatch di aktifkan.
Setelah kadar air dan volume resapan menjadi konstan kemudian menghitung koefisien permeabilitas (k) dengan metode Constant-Head, sebanyak 3 x lalu dirata – ratakan.
Mencatat kadar air dan waktu terjadinya resapan air tiap satu menit sampai kadar air menjadi konstan
B
Menghitung volume dan waktu terjadinya resapan air tiap satu menit sampai volume air resapan menjadi konstan
52
Gambar 17. Diagram alir pengujian rembesan pada model
40 cm
5 cm
L = 30 cm
20 cm
5 cm
ΔH=32,5 cm cm
Slang Inlet
Soil moisture mtr
Gelas ukur ukur ukur
Sampel Tanah
Slang Outlet
Pompa
Bak
Air/lindi
Over flow
Pasir Kerikil
53
C. Rancangan Penelitian
1. Persiapan Penelitian dan Pembuatan model.
Model yang dipakai dalam penelitian ini dibuat dengan menggunakan
bahan acrilyc yang berbentuk persegi empat/kolom panjang dengan dinding
transparan di keempat sisinya dengan ukuran wadah 40 x 40 x 60 cm lalu
diberi pelat siku dan besi beton sebagai penguat pada keempat sisi luar dan
bagian bawahya agar alat uji pemodelan ini mampu menerima beban baik
berat sampel uji maupun pada saat proses pemadatan seperti yang
diperlihatkan pada gambar 18. Dasarnya diberikan lubang untuk menampung
air resapan yang masuk ke dalam lapisan dan dihubungkan dengan sebuah
selang pengeluaran (outlet) dan wadah penyimpanan. Seperti terlihat pada
gambar di bawah
:
54
Gambar 18. Kolom Pemodelan Percobaan
2. Bahan dan Peralatan Penelitian
a. Bahan yang digunakan
Contack Person To 081355415838 Ir.H.Abd.Kamal
b. Peralatan Penelitian
Wadah Penampungan Air untuk menampung air pada pemodelan,
terletak pada samping pemodelan untuk mengisi air/lindi dan
menampung over flow agar kondisi permukaan air pada pemodelan tetap
konstan.
Satu set alat analisa saringan untuk menentukan gradasi dari tanah yang
digunakan pada penelitian ini.
Satu set alat permeabilitas untuk megetahui nilai kofisien permeabilitas
standar dari tanah asli yang di gunakan dalam penelitian.
Satu set alat pengujian batas-batas atterberg untuk mengetahui batas
cair, batas plastis, dan batas susut dari tanah yang digunakan dalam
penelitian.
Alat Unconfined Compressive Strengh (UCS) untuk mengetahui nilai
kuat tekan dari tanah yang telah distabilisasi dengan semen PCC.
Satu set alat kompaksi untuk mengetahui nilai berat isi kering dan kadar
air optimum dari tanah asli dan tanah yang telah distabilisasi dengan
semen.
Piknometer digunakan dalam pengujian berat jenis.
55
Plastik Penutup untuk melapisi tanah dengan air, terletak di atas sampel
tanah di pemodelan agar air tidak langsung meresap ke tanah sebelum
waktu dijalankan.
Timbangan untuk menimbang material yang digunakan.
Waterpass digunakan pada saat peyetelan alat pemodelan resapan agar
tidak ada kemiringan.
Stopwatch untuk menghitung waktu resapan.
Gelas Ukur untuk mengukur volume resapan.
Pompa Air untuk memompa air ke dalam pemodelan resapan, terletak
pada wadah penampungan air.
Soil Moisture Meter (Model : PMS-714) untuk mengetahui kadar air pada
sampel pengujian.
Seperangkat alat pemodelan percobaan yang telah dibiuat.
3. Material Dasar.
Data dasar yang mendukung penelitian ini diambil dari Kantor Dinas
Keindahan dan Pertamanan Kota Makassar guna memperoleh gambaran
tentang sistem pengelolaan sampah dan program kedepaan. Di Kota
Makassar terdapat lokasi Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Tamangapa,
Kelurahan Tamangapa, Kecamatan Manggala dengan luas areal 14,3 Ha,
dan system Sanitary Landfill. Di TPA inilah diperoleh Lindi yaitu cairan
sampah yang keluar dari timbulan yang akan digunakan sebagai media
perembesan dalam penelitian ini. Sampel lindi diambil dan dibawa ke Balai
56
Teknis Kesehatan Lingkungan, Dinas Kesehatan Propinsi Sulawesi Selatan
untuk diketahui karakteristik dan kandungan biologi serta bahan kimianya.
Sedang material untuk Clay liner berupa contoh tanah yang akan
digunakan sebagai model di ambil dari tanah yang berlokasi di asrama Haji
Sudiang,kecamatan Biringkanaya.
Contoh tanah yang telah diambil, diuji sifat – sifat dasarnya (basic
properties) yaitu :
- Berat Jenis Spesifik
- Kadar Air
- Analisa Saringan / hidrometri
- Uji Permeabilitas
- Batas – batas Atterberg
- Pemadatan Standard (Kompaksi)
- Kuat tekan bebas (Unconfined compressive strength).
D. Pelaksanaan Penelitian
1. Pemeriksaan Sifat dasar dan Fisik tanah untuk Lapisan Clay liner.
Pengujian karakteristik dasar dari tanah yang digunakan seperti kadar air,
berat jenis spesifik, distribusi ukuran tanah, permeabilitas, kompaksi dan
batas-batas Atterberg (batas cair dan batas plastis) didasarkan pada uji
standar menurut badan standardisasi ASTM, AASTHO dan SNI.
Tabel 5. Pengujian Standar yang digunakan.
No.
Jenis Metode Pengujian
No. StandartAASTH ASTM SNI - 03 - 1989 -
57
O 2000 1 Analisa Saringan T-88 D-422 SNI 03 - 1968 - 1990
2 Batas-batas Atterberg
Batas Plastis (PL) T-90-74 D-424-74 SNI 03 - 1966 - 1990
Batas Cair (LL) T-89-74 D-423-66 SNI 03 - 1967 - 1990
3 Berat Jenis Tanah T-265 D-162 SNI 03 - 1964 - 1990
4 Kadar Air T-265-79 D-2216 SNI 03 - 1965 - 1990
5 Hidrometer SNI 03 - 3423 - 1994
6 Kuat Tekan Bebas (UCS) T-208-70 D-633-
1994 SNI 03 - 6887 - 2002
Untuk penyiapan pemodelan rembesan, material tanah dikeringkan
sampai mencapai kondisi kering permukaan lalu kemudian butiran-
butirannya dihancurkan sampai lolos saringan no. 4.
2. Penyiapan Model Lapisan Tanah
Tanah yang telah lolos saringan no.4 kemudian diperam sesuai
dengan kadar air optimum dan berat isi kering dari hasil pengujian
kompaksi. Kemudian dimasukkan ke dalam kolom pemodelan pengujian
sesuai dengan volume tanah gembur yang dibutuhkan lalu diratakan dan
kemudian dipadatkan dengan alat kompaksi standar proctor test dengan
tinggi jatuh dan jumlah tumbukan tertentu pada tiap lapisan sehingga
diperoleh energi tumbukan yang memenuhi hingga mencapai ketebalan 30
cm tebal contoh tanah yang padat.
Energi pemadatan per satuan volume (E) dapat diketahui dari persamaan
Proctor
Contak person
VDimana ;
58
Nb = jumlah pukulan perlapisan
Ni = jumlah lapisan
W = berat penumbuk (kg)
H = tinggi jatuh penumbuk (m)
V = vulume mould / wadah (m3)
Gambar 19. Proses pencampuran tanah sebelum diperam
Pemeraman dan pemadatan model lapisan tanah dilakukan
pula/berulang pada sampel tanah yang lain dengan variasi kadar semen 0%,
5%, 10%, dan 20% dengan kepadatan yang ditentukan sesuai hasil uji
pemadatan standar (kompaksi). Jadi, kepadatan yang diperoleh tergantung
pada energi tumbukan (tinggi jatuh dan jumlah tumbukan) yang diberikan
pada lapisan. Hal ini dilakukan pada setiap perlakuan agar diperoleh kondisi
yang sama dan homogen.
59
Gambar 20. Pemadatan lapisan tanah pada pemodelan resapan
Setelah sampel pengujian dipadatkan sampai mencapai kepadatan
dan ketinggian yang diinginkan lalu mengecek tingkat kepadatan yang
diperoleh dengan mengambil contoh tanah pada sampel yang telah
dipadatkan dengan menggunakan ring contoh, kemudian membandingkannya
dengan hasil uji kompaksi standar di laboratorium.
Parameter yang digunakan untuk membandingkan tingkat
kepadatannya yaitu nilai berat volume kering contoh sampel tersebut dengan
menggunakan perumusan :
Please contack person (9)
Kemudian dihitung berat volum kering (d) dari tanah tersebut dengan
menggunakan persamaan (10).
60
Contak Person¿081355415838 Ir . H . Abd . Kamal
(10)
Dimana :
Wdry : berat tanah kering (gram)
Wwet : berat tanah basah contoh sampel yang telah dipadatkan (gram)
γ dry : berat volume kering contoh sampel yang telah dipadatkan (gram)
w : Kadar Air tanah setelah dipadatkan (%)
Vmould : Volume moul/ring contoh sampel ¿¿)
Gambar 21. Pengambilan contoh sampel yang telah dipadatkan
3. Pelaksanaan Pengujian Pemodelan.
Tahapan ini meliputi kegiatan sebagai berikut :
a. Meletakkan kain pada dasar kolom alat uji pemodelan resapan dan
memasukkan kerikil/pasir sebagai filter.
b. Meletakkan lagi filter berupa kain sebagai pemisah antara kerikil/pasir dan
sampel tanah.
61
c. Memasukkan sampel tanah yang telah diperam ke dalam kolom pemodelan
resapan dan dipadatkan dengan alat penumbuk standar proctor test
dengan kepadatan yang ditentukan sesuai hasil uji pemadatan standar
(kompaksi) sampai di dapatkan ketebalan 30 cm.
d. Melakukan uji derajat/tingkat kepadatan lapisan tanah dalam model,
dengan memasukkan cincin/ring contoh tanah kedalam lapisan dalam
model, lalu menimbang berat tanah dalam cincin, kemudian menghitung
berat volumenya, dan membandingkan dengan berat isi keringnya,
sehingga didapat tingkat kepadatan lapisan.
e. Menutup sampel tanah dengan plastik transparan lalu mengisi air pada
kolom pemodelan resapan melalui pompa pada wadah penampungan air
hingga dicapai ketinggian air yang telah ditetapkan.
f. Setelah diperoleh ketinggian air 20 cm, selanjutnya membuka plastik
penutup sampel tanah tadi dan pada saat yang sama meng-on-kan
stopwatch. Ketinggian air dijaga agar tetap/konstan pada 20 cm dengan
mengatur debit pada inlet dan overflow.
g. Mencatat kadar air melalui alat pencatat kadar air (Soil Moisture Meter) dan
menampung air dengan gelas ukur pada setiap perubahan waktu (interval 1
menit), dan menghitung volume air pada gelas ukur.
h. Pada saat kadar air dan volume resapan sudah menjadi konstan, maka
pengujian dihentikan dan selanjutnya menentukan besarnya koefisien
permeabilitas (k) dengan menggunakan metode Constand-Head dengan
cara menghitung waktu yang diperlukan untuk menampung volume air
tertentu pada gelas ukur. Hal ini dilakukan 3 (tiga) kali, lalu merata-
ratakannya untuk memperoleh data yang akurat.
62
i. Mengulangi tahapan percobaan a sampai h dengan menggunakan sampel
tanah dengan variasi kadar semen yang berbeda, yaitu 5%, 10% dan 20%
PCC., hingga diperoleh nilai k, masing-masing lapisan.
j. Setelah selesai dilaksanakan uji rembesan lapisan sampel tanah pada
kolom pemodelan dengan variasi kadar semen 0%, 5% ,10% dan 20% PCC
dengan media air, selanjutnya dilakukan lagi uji rembesan lapisan sampel
dengan media campuran 50% Lindi + 50% Air, hingga selesai pada ke
empat kolom pemodelan dengan lapisan tanah dan lapisan stabilisasi
semen dengan komposisi yang sama (5%, 10% dan 20%), dan menghitung
nilai konduktifitas hidolik k dengan konsentasi Lindinya. Air Hasil rembesan
yang keluar ditampung dan dibawa kembali ke lab Balai Teknis Kesehatan
Lingkungan untuk diketahui karakteristiknya dan membandingkan dengan
karakteristik cairan sebelum dilakukan uji rembesan.
k. Melanjutkan uji rembesan pada pemodelan dengan lapisan tanah dan
lapisan stabilisasi semen dengan komposisi yang sama (5%, 10% dan
20%) dengan media campuran 75% Lindi + 25% Air, hingga didapat
konduktifitas hidrolik (k) setiap model dengan konsentrsi lindinya. Air hasil
rembesan ditampung juga guna diketahui karakteristiknya dan
membangdingkan dengan karakteristik lindi sebelum uji rembesan
dilaksanakan..
D. Analisa Data
Data hasil percobaan yang telah dilaksanakan, dicatat dalam bentuk
tabulasi yang merekam besarnya volume air resapan yang keluar dari dasar
konstruksi pemodelan (kran) per satuan waktu (menit). Kadar air contoh tanah
juga dicatat utuk tiap menitnya hingga constant. Hasil pengujian volume air
63
resapan maupun limpasan kemudian dikonversi kedalam satuan debit yaitu
mililiter/detik.
Kemudian dihitung besarnya nilai konduktifitas hidrolikdengan rumus:
Contak Person¿081355415838 Ir . H . Abd . Kamal
Dimana :
k = Kofisien permeabilitas (cm/detik)
Q = Volume air dalam gelas ukur (ml)
L = Tebal lapisan penutup/Clay Cover (cm)
h = Tinggi energi hidrolik/selisih tinggi muka air (cm)
A = Luasan penampang benda uji (cm2)
t = Waktu pengujian (detik)
Dengan cara yang sama, dilakukan terhadap model pengujian lapisan
tanah dengan stabilisasi semen yang telah divariasikan komposisi contoh tanah
+ semen Portland sebesar 5%, 10% dan 20%.
Selanjutnya memplotkan dalam grafik hubungan antara waktu dengan
besarnya volume resapan dan membuat hubungan resapan terhadap variasi
kadar semen dimana digunakan volume resapan yang constant untuk ftiap
variasinya.
Setelah diperoleh grafik hubungan antara permeabilitas dan waktu dari
pengujian contoh lapisan tanah dan tanah + semen dengan menggunakan
media air, analisa data dan perhitungan resapan yang sama juga dilakukan
terhadap contoh lapisan tanah dan tanah + semen dengan menggunakan lindi
sebagai media resapan.
64
Oleh karena lindi berupa larutan yang kental, maka pengujian rembesan
dilakukan dengan memcampur lindi + air dengan variasi 50 % lindi + 50 % Air
dan 75% Lindi + 25% Air, agar diperoleh permeabilitas yang konstan dan
menghitung konsentrasi zat terlarut sebelum dimulai percobaan. Dari hasil uji
permeabilitas larutan lindi didapat cairan yang merembes dari dasar lapisan
hingga konstan dan menguji kembali konsentrasi zat terlarutnya. Dari hasil ini
dapat dibandingkan karakteristik lindi sebelum dan sesudah rembesan.
Oleh karena lindi yang keluar dari timbunan sampah berupa larutan yang
relatif sejenis dan bergerak simultant mengikuti grdient hidrolik pada clay liner,
maka dapat digunakan hipotesis Darcy, maka nilai adveksi zat padat dalam
cairan dihitung dengan rumus :
Contak Person¿081355415838 Ir . H . Abd . Kamal
Dimana, JA = adveksi zat terlarur (mg/cm2/det)
Co= konsentrasi larutan dalam air yang berada diatas lapisan clay liner (mg/cm3).
k = konduktifitas hidrolik (cm/det)
i = gradient hidrolik
H = tinggi muka air lindi dari permukaan lapisan (cm)
L = tebal lapisan clay liner (cm).