BAB II LANDASAN TEORI

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB II LANDASAN TEORI 2.1.

Pendahuluan

Tanah (soil) adalah kumpulan (agregat) butiran mineral alami yang bisa dipisahkan oleh suatu cara mekanik bila agregat termaksud diaduk dalam air, sedangkan batuan (rock) merupakan agregat mineral yang satu sama lainnya diikat oleh gaya-gaya kohesif yang permanen dan kuat (Terzaghi dan Peck, 1967). Tanah adalah himpunan mineral, bahan organik, dan endapan yang relatif lepas (loose), yang terletak di atas batuan dasar (bedrock). Ikatan antara butiran yang relatif lemah dapat disebabkan oleh karbonat, zat organik, atau oksida yang mengendap diantara partikel. Ruang diantara partikel-partikel dapat berisi air, udara, ataupun keduanya. Proses pelapukan batuan atau proses geologi lainnya yang terjadi di dekat permukaan bumi membentuk tanah (Hardiyatmo, 1995). Bagi suatu bangunan, tanah berfungsi sebagai : 1. Media pendukung bangunan bagi semua bangunan. 2. Bahan konstruksi bangunan, misal pada tanggul dan bendungan. 3. Sumber gaya luar bagi bangunan, misal pada dinding penahan tanah. Daya dukung tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain jenis tanah, tingkat kepadatan, kadar air, kondisi drainase, dan lain-lain. Tanah dengan kepadatan tinggi mengalami perubahan volume yang kecil jika terjadi perubahan kadar air dan mempunyai daya dukung yang lebih besar jika dibandingkan dengan tanah sejenis yang tingkat kepadatannya lebih rendah. Tingkat kepadatan dinyatakan dalam prosentase berat volume kering (γd) tanah terhadap berat volume kering maksimum (γd maks)

commit to user

5

6 digilib.uns.ac.id


2.2.

Stabilisasi Tanah

Stabilisasi tanah adalah usaha untuk meningkatkan stabilitas dan kapasitas daya dukung tanah. Apabila tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat mudah tertekan, atau apabila mempunyai indeks konsistensi yang tidak sesuai, permeabilitas yang terlalu tinggi, atau sifat lain yang tidak diinginkan sehingga tidak sesuai untuk suatu proyek pembangunan, maka tanah tersebut harus distabilisasikan (Bowles.1984) 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 strenght tanah sehingga memenuhi syarat, dan tidak terpengaruh oleh kondisi cuaca dan pergerakan lalu lintas (Kezdi,1979) Tujuan perbaikan tanah adalah untuk mendapatkan tanah dasar yang stabil pada semua kondisi musim dan selama umur rencana. Adapun metode-metode stabilisasi yang dikenal yaitu : 1. Stabilisasi secara mekanis. Stabilisasi mekanis adalah metode stabilisasi dengan maksud untuk menambah kekuatan atau daya dukung tanah dengan mengatur gradasi tanah tersebut. Usaha ini biasanya menggunakan sistem pemadatan dengan berbagai jenis peralatan mekanis seperti mesin gilas (roller), benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, dan sebagainya (Bowles, 1991).

2. Stabilisasi secara kimiawi. Stabilisasi

tanah

secara

kimiawi

adalah

metode

stabilisasi

dengan

menambahkan bahan campuran yang dapat mengubah sifat-sifat kurang menguntungkan dari tanah dan biasa digunakan untuk menstabilisasi tanah dengan butir halus. Bahan pencampur yang biasa digunakan yaitu : Portland Cement (PC), abu sekam padi (HRA), aspal emulsi, gula, kapur, sodium, tetes commit to user tebu, dan lain-lain.


7 digilib.uns.ac.id

Stabilisasi tanah gambut dengan bahan campuran garam NaCl dengan gypsum sintetis yang dilakukan dalam penelitian ini adalah termasuk jenis stabilisasi secara kimiawi.

2.3.

Tanah Gambut

Definisi dari tanah gambut sendiri merupakan campuran dari fragmen material organik yang berasal dari proses pembusukan tumbuhan dan perubahannya secara kimiawi serta telah menjadi fosil. Di bawah ini adalah beberapa definisi dari tanah gambut. Menurut kamus besar Bahasa Indonesia, gambut dalam Bahasa Inggris adalah peat, yaitu material tanah yang terdiri dari sebagian zat organik yang telah membusuk, ditemukan di sekitarnya dan tanah berlumpur dan pada daerah yang beriklim sedang. Gambut adalah bahan organis setengah lapuk berserat atau suatu tanah yang mengandung bahan organis berserat dalam jumlah besar. Gambut mempunyai angka pori yang sangat tinggi dan sangat kompresibel (Dunn dkk., 1980). Tanah gambut terbentuk dari unsur–unsur organik seperti Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), dan umumnya memiliki pH rendah, kapasitas tukar kation (KTK) tinggi, kejenuhan basa rendah, sedikit unsur anorganik yaitu Silicon (Si), Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg) dan kandungan unsur mikro (Cu, Zn, Mn, dan B) rendah. Gambut dibentuk oleh timbunan bahan sisa tanaman yang berlapis-lapis hingga mencapai ketebalan >30 cm. Proses penimbunan bahan sisa tanaman ini merupakan proses geogenik yang berlangsung dalam waktu yang sangat lama (Hardjowegeno, 1986). Tanah gambut adalah tanah yang berlapisan gambut atau sepuk yang cukup tebal yang merupakan hasil pengendapan bahan organik sedenter (pengendapan setempat) yang terutama terdiri atas sisa jaringan tumbuhan yang memenuhi dataran rawa (Notohadiprawiro, 1986). commit to user

8 digilib.uns.ac.id


Pusat Penelitian Tanah (1990) mengemukakan bahwa tanah gambut atau Organosol adalah tanah yang mempunyai lapisan atau horison H, setebal 50 cm atau lebih atau dapat 60 cm atau lebih bila terdiri dari bahan Sphagnum atau lumut, atau jika berat isinya kurang dari 0,1 g/cm3. Ketebalan horison H dapat kurang dari 50 cm bila terletak diatas batuan padu Definisi tanah gambut berdasarkan ASTM D4427-92 (2002) adalah tanah yang memiliki kandungan organik tinggi yang terjadi atas dekomposisi material tumbuhan dan dibedakan dari material tanah organik lainnya dari kandungan abunya

<

25%

abu

dari

berat

keringnya.

ASTM

D4427-92

(2002)

mengklasifikasikan tanah gambut berdasarkan kandungan serat, kandungan abu (ASTM D2974), tingkat keasaman (ASTM D2976), dan tingkat absorbsinya (ASTM D2980).

Ciri-ciri tanah gambut secara umum adalah sebagai berikut : 1) Warna Secara visual tanah gambut dapat dilihat dari warna yaitu coklat tua sampai kehitaman (Mac Farlane,1959). Pada awalnya tanah gambut berwarna coklat, abu-abu ataupun coklat tetapi akibat proses pembusukan (dekomposisi) yang diikuti senyawa humik sehingga warnanya berubah menjadi gelap.

2) Kadar Air dan Kapasitas Tanah gambut dapat menampung air yang tinggi, hal ini dapat dilihat dari besarnya kadar air (water content) dari tanah gambut tersebut. Kemampuan menahan air dari tanah gambut juga cukup besar yaitu 2-4 kali dari bobot kering tanah gambut tersebut.

3) Struktur Tanah gambut bersifat porous atau dapat dengan mudah dilewati oleh air, sifat ini tidak baik apabila digunakan sebagai tanah dasar pada bangunan sipil. commit to user

9 digilib.uns.ac.id


Selain itu struktur dari tanah gambut juga mudah hancur apabila dalam keadaan kering. ASTM D-4427 (1997) mengklasifikasikan tanah gambut menjadi beberapa macam a. Berdasarkan kadar abu (ash content): low ash, medium ash, dan high ash. b. Berdasarkan daya serap terhadap air: extreemly absorbed, highly absorbed, moderately absorbed, dan slightly absorbed. c. Berdasarkan tumbuhan pembentuk: single botani (kayu, pakis, eceng gondok) dan multi botani (bermacam tumbuhan, ilalang, lumut) d. Berdasarkan kadar keasaman (acidity): highly acidity, slightly acidity, basic acidity. Tabel 2.1. Klasifikasi tanah gambut menurut ASTM D 4427 (1997). Batasan A

Kadar Abu

1

Low Ash

2

Medium Ash

3

High Ash

B

Kadar Serat

1

Fabric

> 67%

2

Hemic

33% - 67%

3

Saptic

< 33%

C

Kemampuan Menyerap Air

1

Extremely Absorbent

2

Highly Absorbent

3

Moderately Absorbent

4

Slightly Absorbent

< 5% 5% - 15% >15%

>1500% 800% - 1500% > 300% dan < 800% < 300%

Sumber : Yunan Arief Rahman (2002)

commit to user

10 digilib.uns.ac.id


ASTM Standard No. D 2977 (1997) membedakan tanah gambut menjadi 3, yaitu serat kasar (coarse fiber), serat sedang (medium fiber) dan serat halus (fine fiber). Untuk ukuran serat ditunjukkan dalam Tabel 2.2 sebagai berikut: Tabel 2.2. Ukuran partikel tanah gambut menurut ASTM D 2977 (1997). Serat

Ukuran

Serat kasar (coarse fiber)

Tertahan saringan no. 8 (2,360 mm)

Serat sedang (medium fiber)

Tertahan saringan no.20 (0,850 mm)

Serat halus (fine fiber)

Lolos saringan no. 20

Sumber : Yunan Arief Rahman (2002)

Sehubungan dengan sifat porous, sifat konduktifitas (permeabilitas) tanah gambut cukup tinggi, besarnya tergantung pada : a.

Jumlah materi mineral yang ada.

b.

Derajat konsolidasi.

c.

Tingkat komposisi.

Jenis-jenis tanah gambut antara lain sebagai berikut : a. Berdasarkan Kandungan Organiknya. Tanah gambut sangat kaya dengan unsur organik. Berdasarkan kandungan organiknya ada dua jenis gambut, yaitu : a. Tanah mineral: Mengandung bahan organik ≤ 30 % b. Tanah organik: Mengandung bahan organik > 30 %

b. Berdasarkan Faktor Pembentuknya Tanah gambut terbentuk dengan cara yang berbeda-beda. Berdasakan faktor pembentuknya, ada 3 jenis antara lain : 1) Gambut Topogen Tanah gambut yang terbentuk karena topografi di daerah tersebut. Biasanya, di daerah tepi pantai yang cekung sehingga hampir selalu digenangi air.

commit to user



Tanah gambut ini masih banyak mengandung mineral yang diperoleh dari lapisan dasar cekungan, air hujan maupun sisa-sisa tumbuhan mati yang berasal dari tanaman paku-pakuan dan semak belukar. Karena tidak terlalu asam dan mengandung unsur hara yang banyak, gambut ini masih bisa dimanfaatkan untuk pertanian dan perkebunan.

2) Gambut Ombrogen Tanah gambut ini sebenarnya berasal dari gambut topogen, seperti tanah mangrove yang mengering. Namun, mendapat hujan asam terus-menerus sehingga keasamannya menjadi lebih tinggi dari gambut topogen dengan pH sekitar 3,0-4,4. Gambut jenis ini agak sukar dimanfaatkan sebagai lahan perkebunan karena kurang subur.

3) Gambut Pegunungan Sesuai namanya, tanah gambut ini terletak di daerah pegunungan. Terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan di daerah beriklim sedang, seperti sphagnum. Contohnya, gambut di dataran tinggi Dieng.

c. Tingkat Kematangan Gambut dibedakan atas dekomposisi tumbuhan asalnya. Untuk mengetahui matang-tidaknya tanah gambut, dapat dilakukan pengetesan dengan cara mengambil segenggam tanah gambut lalu memerasnya. Berdasarkan hasil pemerasan, ada 3 tingkat kematangan gambut, yaitu: 1) Fibrik (Gambut Mentah) Bila setelah pemerasan dilakukan, tersisa > ¾ bagian serat tertinggal di telapak tangan. Disamping itu, kadar abunya 3,09% dan kadar bahan organiknya 45,9%.

2) Hemik Bila setelah pemerasan dilakukan, tersisa ¼ hingga ¾ bagian serat tertinggal di telapak tangan, sedangkan kadar abu 8,04% dan kadar bahan organik 51,7%.

commit to user



3) Saprik (Gambut Matang) Bila setelah pemerasan dilakukan, tersisa < ¾ bagian serat tertinggal di telapak tangan. Gambut saprik memiliki kadar abu 12,04% dengan kadar bahan organik 78,3%.

Menurut Mac. Farlane dan Radfort (1959) mengklasifikasikan tanah gambut menjadi 2 yaitu : a.

Fibrous Peat (gambut berserat) yang mempunyai kandungan serat 20% atau lebih. Jenis gambut ini mempunyai dua jenis pori yaitu pori antar serat dan pori yang ada dalam serat.

b. Amorphous Granular Peat yang mempunyai kandungan serat < 20%. Jenis gambut ini sebagian besar air porinya terserap di sekeliling permukaan butiran tanah gambut.

Sebagai acuan atau perbandingan digunakan hasil penelitian Yunan Arif Rahman pada tahun 2002 yang menyatakan bahwa tanah gambut Rawa Pening termasuk jenis fibrous peat dengan kadar kering udara 21,83%, specific gravity 1,72, batas cair 104,37%, indeks plastisitas 0%, kadar bahan organik 62,27%, kadar serat 62,12% dan kadar abu 37,73%.

2.4.

Gypsum Sintetis

Gypsum Sintetis (CaSO4.2H2O) merupakan fraksi dari hydrated lime (kapur hidrasi) yaitu calcium sulfat dehydrate yang merupakan reaksi penggaraman dan penguapan (Prayitno,1997). Gypsum Sintetis memiliki reaksi sebagai berikut : CaO + H2SO4

CaSO4 + H2O

CaSO.2H2O (butiran)

(Kalsium oksida) + (Asam sulfat) commit(Kalsium to user sulfat) + air

Gypsum Sintetis



Cambell, dkk (1985) mengatakan bahwa Gypsum Sintetis (CaSO4.2H2O) sangat berguna sebagai bahan industri karena : 1. Mempunyai sifat mudah larut dalam hidrasi air ketika dipanaskan. 2. Ketika air ditambahkan akan kembali pada hidrat semula, mengumpulkan dan memperkeras hasil gypsum. Dua fenomena tersebut adalah dehidrasi dan rehidrasi adalah teknologi dasar gypsum. Dehidrasi : CaSO4.2H2O

panas

CaSO4 + 2H2O

Rehidrasi : CaSO4 + 2H2O

CaSO4.2H2O + panas

Ditambahkan lagi bahwa Calsium Sulfat Dihydrate (CaSO4.2H2O) adalah material awal sebelum dehidrasi dan produk akhir setelah rehidrasi. Pembuatan gypsum sintetis sendiri dapat dilakukan dengan cara mengolah batu kapur (kapur tohor) dicampur dengan asam sulfat atau kapur dicampur dengan air accu (H2SO4). Dalam keadaan murni gypsum sintetis berwarna putih salju.

2.5.

Garam Dapur (NaCl)

NaCl (Natrium chlorida) dalam ilmu kimia merupakan komponen utama dari garam dapur. Struktur NaCl meliputi ion positif (kation) dan ion negative (anion). Garam terbentuk dari berbagai reaksi kimia seperti berikut : HCl (Asam klorida) + NH3 (Amoniak)

NH4Cl (Amonium klorida)

Ca2+ (Calsium) + Cl- (Klorida)

CaCl2 (Calsium klorida)

Na+ (Natrium) + Cl- (Klorida)

NaCl (Natrium klorida) commit to user



Larutan garam dapur (NaCl) merupakan suatu elektrolit yang mempunyai gerakan di permukaan lebih besar dari gerakan pada air murni sehingga bisa menurunkan air. Dalam bentuk kering garam berbentuk kristal mengisi ruang pori di antara butir-butir tanah. Penggunaan garam yang optimum berkisar antara 1,5% - 2%. Larutan garam dapur (NaCl) dapat menambah gaya kohesi antar partikel tanah sehingga ikatan partikel menjadi lebih rapat (Bowles,1984). Larutan garam dapur (NaCl) dapat memudahkan dalam pekerjaan pemadatan tanah. Garam mempunyai sifat yang sama dengan bahan stabilisasi yang menggunakan zat kimia lainnya dan keuntungan yang didapat dari penggunaan garam dapur (NaCl) adalah menaikkan kepadatan dan menambah kekuatan tanah. Tanah dengan LL (Liquid Limits) yang tinggi biasanya memberikan reaksi yang bagus dengan penambahan garam. (Ingles dan Metcalf,1972). Beberapa penelitian tentang stabilisasi tanah menggunakan material garam antara lain Stabilisasi Dengan Quicklime dan Garam oleh Karmila, Stabilisasi Dengan Garam oleh Davidson, dan Stabilisasi Dengan Garam dan PC oleh Osula.

2.6.

Pengujian Pemadatan Standar ( Standart Proctor Test )

Tanah yang akan dipakai dalam konstruksi bangunan seperti tanggul, bendungan tanah atau dasar tanah jalan harus dipadatkan demi memperoleh daya dukung tanah yang diinginkan. Pemadatan tanah merupakan suatu proses mekanis dimana udara dalam pori tanah dikeluarkan. Adapun proses tersebut dilakukan pada tanah yang digunakan sebagai bahan timbunan. Tujuan dari pemadatan adalah : a. Mempertinggi kekuatan tanah. b. Memperkecil pengaruh air pada tanah. c. Memperkecil compressibility dan daya rembes airnya. commit to user



d. Kepadatan tanah itu mulai dari berat isi kering tanah ( dry density ) dan tergantung pada kadar air tanahnya ( water content ). Pada derajat kepadatan tinggi berarti : ·

Berat isi maksimum.

·

Kadar air tanahnya ( w ) optimum.

·

Angka porinya ( e ) minimum.

2.7.

Pengujian Konsolidasi ( Consolidation Test )

Secara umum pemampatan pada tanah dibagi dalam tiga kelompok yaitu: a. Pemampatan segera Pemampatan yang terjadi akibat perubahan bentuk elastis tanah tanpa perubahan kadar air. Tipe penurunan ini terjadi secara langsung begitu beban diberikan dan selesai dalam waktu singkat. Dalam prakteknya sangat sulit memperkirakan besarnya penurunan ini. Hal ini tidak hanya karena tanah dalam kondisi alamnya tidak homogen dan anisotropis dengan modulus elastis yang tidak seragam tetapi juga terdapat kesukaran dalam mengevaluasi kondisi tegangan dan regangan yang terjadi. b. Pemampatan konsolidasi primer Pemampatan yang disebabkan oleh keluarnya air yang menempati pori – pori dari tanah. c. Pemampatan konsolidasi sekunder Pemampatan akibat perubahan plastis tanah tanpa adanya perubahan beban, biasanya hanya dominan atau hanya terjadi pada kondisi lapisan tanah tertentu.

Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung secara terus–menerus sampai kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total benar–benar hilang. Jangka waktu terjadinya konsolidasi tergantung pada bagaimana cepatnya tekanan air pori commit to user yang berlebih akibat beban yang bekerja dapat dihilangkan. Karena itu koefisien



permeabilitas merupakan faktor penting di samping penentuan berapa jauh jarak air pori yang harus dikeluarkan dari pori-pori yang ukurannya bertambah kecil untuk dapat meniadakan tekanan yang berlebihan. Kasus yang paling sederhana adalah konsolidasi satu dimensi, di mana kondisi regangan lateral nol mutlak ada. Pengujian konsolidasi ini menggunakan standar (ASTM D 2435–90). Proses konsolidasi dapat diamati menggunakan alat pizcometer yang berfungsi untuk mencatat perubahan tekanan air pori dengan waktunya. Besar dari penurunan tersebut dapat diukur dengan berpedoman pada titik referensi ketinggian pada tempat tertentu.

Adapun tujuan dari pengujian ini adalah untuk menentukan parameter-parameter konsolidasi, yaitu koefisien konsolidasi (Cv) dan indeks kompresibilitas (Cc) yang terjadi akibat adanya tekanan yang bekerja pada tanah tersebut.. Nilai Cc itu sendiri besarnya tergantung pada besarnya beban yang dibebankan pada suatu tanah. Sedangkan nilai Cv tergantung pada lamanya waktu penurunan yang terjadi pada tanah tersebut. Kedua parameter tersebut sangat berpengaruh pada penurunan yang akan terjadi pada tanah.

Prosedur untuk

melakukan

uji

konsolidasi satu

dimensi pertama-tama

diperkenalkan oleh Terzaghi. Uji tersebut dilakukan di dalam konsolidometer (kadang-kadang disebut sebagai oedometer). Skema konsolidometer ditunjukkan dalam Gambar 2.1. Contoh tanah diletakkan di dalam cincin logam dengan dua buah batu berpori diletakkan di atas dan di bawah contoh tanah tersebut, ukuran contoh tanah yang digunakan biasanya adalah diameter 2,5 inci (63,5 mm) dan tebal 1 inci (25,4 mm). Pembebanan pada contoh tanah dilakukan dengan cara meletakkan beban pada ujung sebuah balok datar, dan pemampatan (compression) contoh tanah diukur dengan menggunakan skala ukur dengan skala mikrometer. Contoh tanah selalu direndam air selama percobaan. Tiap-tiap beban biasanya diberikan selama 24 jam. Setelah itu, beban dinaikkan sampai dengan dua kali lipat dari sebelumnya, dan pengukuran pemampatan diteruskan. commit to user



Gambar 2.1 Skema Konsolidometer

Asumsi-asumsi yang dibuat dalam teori Terzaghi ini adalah : 1.

Tanah adalah homogen.

2.

Tanah benar-benar jenuh.

3.

Partikel padat tanah dan partikel air tidak kompresibel.

4.

Kompresi dan aliran adalah satu dimensi (vertikal).

5.

Regangan kecil.

6.

Hukum Darcy berlaku untuk semua gradien hidrolik.

7.

Koefisien permeabilitas dan koefisien kompresibilitas volume tetap konstan selama proses berlangsung.

8.

Terdapat hubungan yang khusus (unik), tidak tergantung waktu, antara angka pori dan tegangan efektif.

Dengan melihat asumsi 6, terdapat bukti adanya penyimpangan dari hukum Darcy pada gradien hidrolik rendah dari asumsi 7, koefisien permeabilitas menurun sewaktu angka pori menurun selama konsolidasi, koefisien kompresibilitas volume juga menurun selama konsolidasi karena hubungan e-σ’ tidak linear. Tetapi untuk kenaikan tegangan kecil, asumsi 7 beralasan. Pembatasan yang utama dari teori Terzaghi ini adalah asumsi 8 (bagian dari keadaan satu dimensi). Hasil-hasil pengujian memperlihatkan bahwa hubungan antara angka pori dan tegangan efektif tergantung pada waktu. commit to user



Teori ini berhubungan dengan besaran-besaran di bawah ini : 1.

Tekanan air pori berlebihan (u).

2.

Kedalaman (z di bawah lapisan lempung teratas).

3.

Waktu (t) dari penggunaan kenaikan tegangan total seketika.

Besarnya penurunan konsolidasi yang dapat terjadi dinyatakan dalam persamaan berikut ini 2 = dengan :

ú

Ǵ

(2.1)

Sc = penurunan konsolidasi Cc = indeks kompresibilitas H = tebal lapisan tanah p = tekanan yang terjadi pada lapisan tanah dimana p2 > p1 e0 = angka pori awal

Adapun parameter konsolidasi antara lain: a. Indeks Kompresibilitas (Cc) Indeks kompresibilitas (Cc) adalah kemiringan dari kurva hubungan antara e dan log τ Untuk dua titik yang terletak pada bagian lurus grafik dalam Gambar 2.2

Gambar 2.2 Contoh Grafik Indeks Pemampatan Cc commit to user



Nilai Cc dapat dinyatakan dalam persamaan :

(2.2) Pada penelitian ini nilai Cc yang digunakan hanya nilai Cc laboratorium.

b. Koefisien Konsolidasi (Cv) Koefisien konsolidasi adalah sebuah parameter yang menyatakan hubungan antara tekanan air pori dengan waktu, serta banyaknya air yang mengalir dari tanah untuk waktu yang sama akibat dari proses konsolidasi. Koefisien konsolidasi ini dipergunakan untuk memperkirakan berapa lama waktu yang diperlukan untuk fase konsolidasi primer berakhir.

Pada

pengujian

ini

digunakan

metode

akar

waktu

yaitu

dengan

menggambarkan hasil pengujian konsolidasi pada grafik hubungan akar waktu dengan penurunan. R =

.. .

(2.3)

,ú

dengan : Cv = koefisien konsolidasi Hm = tinggi benda uji rata – rata t90 = waktu untuk mencapai konsolidasi 90% Sehingga untuk mengetahui waktu penurunan pada saat konsolidasi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut. =

.. .

(2.4)

dengan : T = waktu penurunan

commit to user



2.8.

Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM)

Scanning Electron Microscope (SEM) adalah salah satu jenis dari pengujian mikroscop elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menampilkan permukaan dari material yang diujikan. Prinsip kerja pengujian SEM ini yaitu dengan menampilkan permukaan benda atau material dengan berkas elektron yang dipantulkan dengan energi yang tinggi. Permukaan material yang terkena berkas elektron tersebut akan memantulkan kembali berkas elektron atau disebut sebagai berkas elektron sekunder ke segala arah. Tetapi dari semua berkas elektron yang dipantulkan tersebut ada satu berkas elektron yang dipantulkan dengan intensitas paling tinggi. Detektor yang terdapat di dalam SEM akan mendeteksi berkas elektron dengan intensitas paling tinggi yang dipantulkan oleh benda atau material yang diujikan. Selain itu juga dapat menentukan lokasi berkas electron yang berintensitas tertinggi itu. Ketika dilakukan pengamatan terhadap suatu material, lokasi permukaan benda yang ditembak dengan berkas elektron yang memiliki intensitas paling tinggi dipaparkan keseluruh permukaan material pengamatan. Karena luasnya daerah pengamatan maka dilakukan pembatasan lokasi pengamatan yang kita lakukan dengan cara zoom – in atau zoon – out pada permukaan tersebut. Dengan memanfaatkan berkas pantulan dari benda tersebut maka dapat diperoleh informasi menggunakan software pengolahan citra dengan bantuan komputer. Fungsi dari pengujian SEM sendiri adalah untuk dapat memindai secara terfokus balok halus elektron ke sampel. Elektron tersebut berinteraksi dengan sampel komposisi molekul. Energi dari elektron menuju ke sampel secara langsung dalam proporsi jenis interaksi elektron yang dihasilkan dari sampel. Serangkaian energi elektron terukur dapat dihasilkan yang dianalisis oleh sebuah mikroprosesor yang canggih yang menciptakan gambar tiga dimensi atau spektrum elemen yang unik yang ada dalam sampel dianalisis.Ini adalah rangkaian elektron yang dibelokkan oleh tumbukan dengan elektron sampel. commit to user



Gambar 2.3 Skema Alat Pengujian SEM

Pada pengujian SEM terdiri dari berbagai macam peralatan utama antara lain: 1. Penembak Elektron (Elektron Gun) Penembak Elektron berupa filamen yang terbuat dari unsur yang mudah melepas elektron (misalnya tungsten). Ada dua tipe penembak elektron yaitu: a. Termal Untuk jenis ini, energi luar yang masuk ke bahan dalam bentuk energi panas kemudian oleh elektron energi panas tadi diubah menjadi energi kinetik. Semakin besar panas yang diterima oleh bahan maka akan semakin besar pula kenaikan energi kinetik yang terjadi pada elektron, dengan semakin besarnya kenaikan energi kinetik dari elektron maka gerakan elektron menjadi semakin cepat dan semakin tidak menentu. Pada situasi inilah akan terdapat elektron yang pada ahirnya terlepas keluar melalui permukaan bahan. Pada proses emisi thermionic dan juga pada proses emisi lainnya, bahan yang digunakan sebagai sumber elektron disebut emiter atau katoda sedangkan bahan yang menerima elektron disebut anoda. Dalam proses emisi thermionic dikenal dua macam jenis katoda yaitu: · Katoda panas langsung (Direct Heated Cathode, disingkat DHC) commit to user · Katoda panas tak langsung (Indirect Heated Cathode, disingkat IHC)



Material yang digunakan untuk membuat katoda adalah Tungsten Filamen. Material ini adalah material yang pertama kali digunakan orang untuk membuat katode. Tungsten memiliki dua kelebihan untuk digunakan sebagai katoda yaitu memiliki ketahanan mekanik dan juga titik lebur yang tinggi (sekitar 3400ºC).

b. Field emission Pada jenis ini yang menjadi penyebab terlepasnya elektron dari bahan karena ada gaya tarik medan listrik luar yang diberikan pada bahan. Pada katoda yang digunakan pada proses emisi ini dikenakan medan listrik yang cukup besar sehingga tarikan yang terjadi dari medan listrik pada elektron menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk lompat keluar dari permukaan katoda.

Jenis katoda yang digunakan adalah : · Cold Field Emission · Schottky Field Emission Gun

2. Lensa untuk elektron Lensa untuk elektoron berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negatif dapat dibelokkan oleh medan magnet. Ada dua macam lensa magnetik yang digunakan antara lain: a. Lensa Condenser – Focusing b. Lensa Objective – Final Probe Forming

3. Sistem vakum Sistem Vakum diperlukan karena elektron sangat kecil dan ringan maka jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran sehingga menghilangkan molekul udara menjadi sangat penting. commit to user



Prinsip kerja dari SEM adalah sebagai berikut: 1. Sebuah penembak elektron memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan anoda. 2. Lensa magnetik memfokuskan elektron menuju ke sampel. 3. Sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai. 4. Ketika elektron mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor (CRT). Aplikasi dari pengujian SEM dirangkum sebagai berikut: 1.Topografi

: Menganalisa permukaan dan teksture (kekerasan, reflektivitas dll)

2. Morfologi : Menganalisa bentuk dan ukuran dari benda sampel 3. Komposisi : Menganalisa komposisi dari permukaan benda secara kuantitatif dan kualitatif.

Sedangkan kelemahan dari teknik SEM antara lain: 1. Memerlukan kondisi vakum 2. Hanya menganalisa permukaan 3. Resolusi lebih rendah dari Transmission Electron Microscope (TEM) 4. Sampel harus bahan yang konduktif, jika tidak konduktor maka perlu dilapis logam seperti emas.

commit to user

BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents