PENGARUH MASA PERAM PADA TANAH GAMBUT BERSERAT YANG DISTABILISASI DENGAN CAMPURAN ABU SEKAM PADI (RICE HUSK ASH)+KAPUR (LIME) Faisal Estu Yulianto Jurusan Teknik Sipil-Universitas Madura - Pamekasan E mail :
[email protected]
Abstrak : Tanah gambut merupakan tanah sangat lunak dengan kadar organic yang tinggi (≥ 75%). Hal ini menyebakan perilaku tanah gambut tidak baik untuk konstriksi sipil disebabkan tanah gambut mempunyai daya dukung yang rendah dan pemampatan yang besar. Berbagai metode pernbaikan tanah seperti pembebanan awal, kolom pasir dan gelar kayui telah diterapkan untuk memeperbaiki sifat sifatnya. Tetapi metode tersebut tidak ramah lingkungan karena membutuhkan material pengganti yang besar. Oleh sebab itu metode stabilisasi dengan kapur dikembangkan. Pada makalah ini dibahas pengaruh masa peram terhadap tanah gambut yang distabilisasi dengan campuran abu sekam padi dan kapur. Campuran yang digunakan adalah 70% abu sekam padi dan 30% kapur dan prosentase stabilizer yang dicampurkan adalah 10%. Hasil stabilisasi menunjukkan peningkatan kearah yang kebih baik terhadap sifat fisik tanah gambut yang distabilisasi dibandingkan kondisi awal. Nilai γ, pH dan Gs meningkat dengan bertambahnya masa peram dan nilai w, e dan Oc turun seiring lamanya masa peram. Keyword : Tanah gambut, stabilisasi, Abu sekam padi, kapur.
Abstract : Peat soil is known as a very soft soil with high organic content (≥ 75%). It has unfavorable behaviour, that is, low bearing capacity and very high compressibility. Many kind of soil improvement methods, such as: preloading with surcharge, sand column, and corduroy have been adopted to improve its behaviour. Those methods, however, are not environmentally friendly bacause they need a lot of irreversible materials. Because of that stabilization method using lime had been developed to improve the behaviour of peat soil. This paper will present the effectiveness of using rice husk ash (RHA) as a pozolon to enhance the lime for stabilizer material of peat soil. Besides, the effect of curing period to the behavior of stabilized peat soil is also presented. The mixture for stabilizer material is 30% lime and 70% RHA; the percentage of stabilizer chosen for peat soil stabilization is 10%. The stabilized peat soil shows a good improvement on its physical and engineering behavior. The values of wet unit weight and specific gravity increase with the increase of curing period; the water content and void ratio decrease with the increase of curing period. Keyword : Peat soil, stabilization, Rice Husk Ash, Lime.
PENDAHULUAN Tanah gambut merupakan tanah yang terbentuk dari proses dekomposisi berbagai jenis tumbuhan seperti rumput, mangrove, paku pakuan, dan lain sebagainya (Van De Meene, 1984). Tanah gambut Indonesia termasuk dalam tanah gambut tropis disebabkan pembentukannya dipengaruhi oleh iklim tropis. Menurut Wijaya, dkk (1992) tanah gambut di Indonesia mempunyai luas sekitar 15.96 juta hektar yang sebagian besar tersebar di Sumatera, Kalimantan dan Papua. Tanah gambut dikenal sebagai tanah sangat lunak dengan kandungan organic yang tinggi (≥ 75%). Tanah gambut mempunyai sifat yang tidak menguntungkan, yaitu daya dukung yang rendah dan pemampatan yang sangat besar dan lama. Beberapa metode perbaikan tanah seperti pembebanan awal (preloading with surcharge), kolom pasir (Sand Column) and gelar kayu (corduroy) telah dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan sifat fisik dan teknik tanah gambut. Metode perbaikan tanah tersebut ternyata tidak ramah lingkungan disebabkan metode tersebut membutuhkan material yang tidak dapat tergantikan dalam waktu singkat (irrevesible materials). Oleh sebab itu metode stabilisasi dengan menggunakan kapur telah dikembangkan untuk meningkatkan sifat fisik tanah gambut; tetapi metode ini tidak memberikan hasil yang baik dikarenakan tanah gambut tidak mempunyai kandungan silica. Berdasar hal tersebut, telah dilakukan penenlitian penggunaan campuran abu sekam padi (Rice Husk Ash) dan kapur (Lime) sebagai bahan stabilisasi baru yang lebih ramah lingkungan. Permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini merupakan hasil penelitian laboratorium yaitu pengaruh penambahan bahan stabilizer (sekam+kapur) terhadap sifat fisik tanah gambut dan pengaruh masa peram terhadap sifat fisik gambut yang distabilisasi.
MATERIAL STABILISER Kapur yang digunakan dalam penelitian ini adalah kapur sisa produksi PT. Petro Kimia Gresik dan abu sekam yang digunakan adalah sisa pembakaran dari produksi batu bata di daerah Mojosari kab. Mojekerto. Pengujian kandungan kimia dari abu sekam padi dan kapur dilakukan di laboratoriun kimia ITS Surabaya. Hasil pengujian laboratorium dari Biro lingkungan PT. Petrokimia menunjukkan bahwa kandungan kimia terbesar adalah calsium carbonat (CaCO3) sebesar 71.37 % seperti pada Tabel 1.Sedangkan kandungan kimia terbesar dari abu sekam padi adalah Silica Dioksida (SiO2) sebesar 77% seperti pada Tabel 2. Tabel 1. Kandungan Kimia Kapur
No.
Parameter
Result ( % )
1
CaCO3
71.37
2
CaSO4 2H20
18.76
3
(NH)2SO4
1.33
4
(NH4)2CO3
0
5
NH3 bebas
0
6
H2O
18.10
(Sumber : Biro K3 & Lingkungan PT. Petrokimia – Gresik)
Tabe 2. Komposisi Kimia Abu Sekam Padi
No
Parameter Uji
Hasil (%)
Metode
1
SiO2
77,0
Spektroskopi
2
P2O5
2,4
Spektroskopi
3
Fe2O3
5,69
Spektroskopi
4
CaO
9,94
Spektroskopi
5
K2O
2,61
Spektroskopi
(Sumber : Noor Endah, dkk. 2009) Dari pengujian sifat fisik dan teknik yang dilakukan oleh Noor endah, dkk. (2009) terhadap beberapa campuran abu sekam padi dan kapur diketahui bahwa campuran 70% abu sekam padi + 30% kapur merupakan campuran yang memberikan hasil optimal untuk digunakan sebagai bahan stabilizer untuk tanah gambut. Menurut Igles & Metcalf (1992), Calcium Carbonate sebetulnya kurang efektif untuk bahan stabilisasi tetapi sangat bagus untuk bahan pengisi. Keadaan ini menjadi sangat tepat untuk tanah gambut yang memiliki angka pori sangat besar. SIFAT FISIK TANAH GAMBUT Tanah gambut yang diteliti diambil dari desa Bereng Bengkel Palangkaraya Propinsi Kalimantan Tengah. Contoh tanah gambut dibagi dua jenis yaitu tanah gambut terganggu dan tanah gambut tidak terganggu. Penelitian yang dilakukan sebagaian besar di laboratorium meliputi keasaman (pH), kadar air (w), kadar organic (Oc), kadar serat (Fc), kadar abur (Ac), beart spesifik (Gs), angka pori (e) dan uji rembesan (k); sedangkan pengujian yang dilakukan dilapangan meliputi berat volume (γ) dan pH lapangan. Hasil pengujian laboratorium dan lapangan ditunjukkan pada Tabel 3. Dari hasil tersebut nilai parameter tanah gambut yang diteliti berada pada rentang nilai hasil penelitian sebelumnya dari peneliti yang lain (Hanrahan 1954, Lea 1959, MacFarlane and Radforth 1965, MacFarlane 1969, Mochtar, NE. et al. 1991, 1998, 1999, 2000, and Pasmar 2000). Nilai rembesan tanah gambut adalah 6.38 x 10-3 cm/min; yang berarti nilai tersebut masing dalam rentang nilai 10-3 – 10-6 cm/min (Colley, 1950 dan Miyakawa, 1960). Berdasarkan dari data yang diberikan pada Tabel 3., diketahui bahwa : • Kadar organic = 97% > 75% • Kadar serat = 52.1% > 33% dan < 67% • Kadar Abu = 3% < 5% • Keasaman (pH) = 3.1 < 4.5 Sehingga tanah gambut yang diteliti tersebut diklasifikasikan sebagai “Tanah gambut berserat (hemic) dengan kadar abu rendah dan keasaman yang tinggi” (Berdasarkan ASTM D4427-84, 1985).
Tabel 3. Sifat Fisik Kondisi Awal Tanah Gambut Yang Diteliti. Peat Studied
Peat Studied by Other Researchers
1.49
1.4-1.7
9.7
6.89-11.09
t/m
1.044
0.9-1.25
pH
-
3.1
3-7
Water Content
%
649.78
450-1500
Organic Content
%
97.0
62.5 - 98
Ash Content
%
3.0
2 – 37.5
Fiber Content
%
52.1
Parameters Specific Gravity
-
Void Ratio
-
Wet Unit Weight
3
Permeability Coef. cm/min (Dari berbagai sumber)
6.38 x 10
39.5-61.3 -3
10-3 – 10-6.
PEMBAHASAN Dalam penelitian ini prosentase stabilizer yang ditambahkan ke dalam tanah gambut berserat adalah 10% (Noor Endah, 2010) dengan masa peram 1, 10, 20 dan 30 hari. Sampel tanah gambut berserat yang telah distabilisasi dan diperam sesuai dengan masa peram kemudian dilakukan pengujian sifat fisiknya (berat spesifik, berat volume, keasaman, kadar air dan kadar organic) dengan tujuan untuk mengetahui perubahan yang terjadi. Gambar 1. menunjukkan pengaruh masa peram terhadap nilai Gs dari tanah gambut berserat yang distabilisasi. Secara umum masa peram sangat berpengaruh besar terhadap perubahan nilai Gs tanah gambut yang distabilisasi. Dapat dilihat dalam Gambar 1. bahwa pada usia peram 1 hari samapi dengan 20 hari perubahan yang terjadi sangat besar tetapi ketika masa peram memasuki usia 30 hari perubahan nilai Gs cenderung konstan. Dari nilai awal sebesar 1.49 berubah menjadi 2.16 pada usia peram 30 hari; Hal ini disebabkan tanah gambut tersebut telah terkontaminasi oleh kandungan mineral sehingga nilai Gs nya diatas 2.0 hal ini sesuai dengan pernyataan MacFarlane (1959). Berat volume (γ) tanah gambut yang distabilisasi juga meningkat seiring dengan lamanya masa peram (Gambar 2). Dari Gambar 2. terlihat bahwa nilai γ terus meningkat seiring lamanya masa peram dan cenderung membentuk garis linear. Hal ini berarti bahwa campuran abu sekam padi+kapur mampu menyerap air yang terkandung pada tanah gambut dan menjadi gel calsium carbonat (CaSiO3) yang membungkus serat tanah gambut atupun menutupi pori pori tanah gambut sehingga nilai γ terus meningkat meskipun nilai kadar air semakin menurun dengan semakin lamanya masa peram seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Nilai kadar air berubah sangat besar dari nilai awal 649.78% menjadi 270.26% pada usia peram 30 hari. Perubahan nilai kadar air terbesar terjadi pada masa peram 1 dan 10 hari dimana perubahnnya mencapai 100% yaitu dari 649.78% menjadi 372.51% pada usia peram 1 hari dan 305.88% pada masa peram 10 hari, ini menunjukkan bahwa campuran abu sekam padi + kapur mampu menyerap air yang terkandung dengan sangat baik dan berubah menjadi gel calsium carbonat.
2.200
S p e c if ic G ra v it y
2.000
1.800
1.600
1.400 1
10 20 Curing Period (days)
30
Gambar 1. Pengaruh masa peram terhadap berat spesifik (Gs)
U n it W e ig h t ( g r/c m 3 )
1.125
1.120
1.115
1.110
1.105
1.100 1
10 20 Curing Period (days)
30
Gambar 2. Pengaruh masa peram terhadap berat volume (γ)
Perubahan cukup besar juga terjadi pada besarnya angka pori pada tanah gambut berserat yang distabilisasi dengan campuran abu sekam padi + kapur (Gambar 4.) perubahan angka pori sudah terjadi ketika masa peram 1 hari dimana nilai angka pori awal sebesar 9.7 menjadi 5.9; Tetapi nilai angka pori pada usia peram 20 dan 30 hari mengalami fluktuasi nilai angka pori yaitu pada usia peram 20 hari nilai angka pori menjadi 6.27 meskipun turun kembali pada usia peram 30 hari sebesar 6.18. Fluktuasi nilai ini kemungkinan disebabkan tidak meratanya proses pencamuran stabilizer kedalam tanah gambut dikarenakan semakin banyak penambahan stabilizer proses pencampuran juga semakin sulit.
W ater C o n ten t
400.000
350.000
300.000
250.000 1
10 20 Curing Period (days)
30
Gambar 3. Pengaruh masa peram terhadap kadar air (w)
6.400 6.200
V o id ra t io
6.000 5.800 5.600 5.400 5.200 5.000 1
10 20 Curing Period (days)
30
Gambar 4. Pengaruh masa peram terhadap angka pori (e)
Nilai keasaman tanah gambut yang distabilisasi mengalami perubahan kearah normal (pH = 7) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Berubahnya nilai pH terjadi disebabkan stabilizer yang digunakan mempunyai nilai pH = 8. Dengan berubahnya nilai pH kearah normal menyebabkan tanah gambut yang sudah distabilisasi bersifat lebih baik terhadap konstruksi beton dan baja dibandingkan nilai pH kondisi awal sebesar 3.1 yang dapat merusak konstruksi beton maupun Baja (MacFarlane, 1959).
7.000
A c id it y
6.500
6.000
5.500
5.000 1
10 20 Curing Period (days)
30
Gambar 5. Pengaruh masa peram terhadap keasaman (pH)
Gambar 6. menunjukkan perubahan kadar organik tanah gambut berserat yang diastabilisasi. Pada gambar tersebut terlihat bahwa kandungan organik pada tanah gambut yang distabilisasi berubah drastis sampai usia peram 20 hari yaitu dari nilai kandungan organik awal sebesar 97% berubah menjadi 54.59% atu mengalami penurunan sekitar 50% dari kondisi awal. Tetapi pada usia peram 30 hari perubahan yang terjadi cenderung konstan, ini menandakan bahwa reaksi yang terjadi antara stabiliser dengan tanah gambut sudah mulai konstan.
70.000
O rg a n ic C o n t e n t
65.000
60.000
55.000
50.000 1
10 20 Curing Period (days)
30
Gambar 6. Pengaruh masa peram terhadap kadar organik (Oc)
KESIMPULAN Dari data penelitian dan analisa yang diberikan diatas dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu : 1. Tanah gambut yang diteliti merupakan tanah gambut berserat hemic dengan keasaman yang tinggi. 2. Penggunaan 10% stabiliser (70% abu sekam padi + 30% kapur) dapat meningkatkan sifat fisik tanah gambut. 3. Keasaman dan kadar organik tanah gambut berubah sangat besar. 4. Masa peram sangat berpengaruh terahdap sifat sifat fisik tanah gambut.
DAFTAR ACUAN ASTM Annual Book (1985). ”Standard Classification of Peat Samples by Laboratory Testing (D4427-84)”. ASTM, Section 4, Volume 04.08 Soil and Rock, pp 883-884. Hanrahan, E.T. (1954). ”An Investigation of Some Physical Properties of Peat”. Geotechnique, Vol.4, No 3. Landva, A.O., E.O. Korpijaakko, P.E. Pheeney, and P.M. Jarret, editor (1982). ”Geotechnical Classification of Peats and Organic Soils”. Testing of Peats and Organic Soils, ASTM, STP 820. Lea & Brwaner (1959) in, MacFarlane, I.C. (1959). ”Muskeg Engineering Handbook”. National Research Council of Canada, University of Toronto Press, Toronto, Canada. MacFarlane, I.C. (1959). ”Muskeg Engineering Handbook”. National Research Council of Canada, University of Toronto Press, Toronto, Canada. Mochtar, Noor E. dan Mochtar, Indrasurya B. (1991). ”Studi Tentang Sifat Phisik dan Sifat Teknis Tanah Gambut Banjarmasin dan Palangkaraya Serta Alternatif Cara Penanganannya untuk Konstruksi Jalan”. Dipublikasi sebagai hasil penelitian BBI dengan dana dari DIKTI Jakarta. Mochtar, NE. et al. (1998), “Koefesien Tekanan Tanah ke Samping At Rest (Ko) Tanah Gambut Berserat serta Pengaruh Overconsolidation Ratio (OCR) Terhadap Harga Ko”, Jurnal Teknik Sipil, ITB, Vol. 5 N0. 4. Mochtar, NE. et al. (1999), “Aplikasi Model Gibson & Lo untuk Tanah Gambut Berserat di Indonesia”, Jurnal Teknik Sipil, ITB, Vol. 6 N0. 1. Mochtar, NE. et al. (2000), “Pengaruh Rasio Penambahan Beban Terhadap Perilaku Pemampatan Tanah Gambut Berserat Asal Riau dan Usulan Metode Hardin untuk Prakiraan Pemampatannya”, Majalah IPTEK, Jurnal Pengetahuan Alam dan Teknologi, Vol. II, No. 2. Mochtar, NE, (2002). “Tinjauan Teknis Tanah Gambut Dan Prospek Pengembangan Lahan Gambut Yang Berkelanjutan.” Pidato Pengukuhan Guru Besar ITS Surabaya. Mochtar, NE. et al. (2009), “Pemakaian Campuran Bahan Pozolan dan Kapur Sebagai Bahan Stabilisasi Tanah Gambut”, Laporan Penelitian Guru Besar. Pasmar, Dasyri (2000), “Penyempurnaan Faktor Koreksi dari Parameter Pemanfaatan pada Model Gibson & Lo (1961), dan Stinnette (1998) untuk memprakirakan Pemampatan Tanah Gambut Berserat di lampung”, Thesis S-2 Program Studi Geoteknik, Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS.
Van De Meene (1984), ”Geological Aspects of Peat Formation in The IndonesianMalyasin Lowlands”, Bulletin Geological Research and Development Centre, 9, 20-31. Wijaya, Adhi et.al. (1992), in Yulianto, F.E dan Mochtar NE. (2009), “Penggunaan Campuran Kapur (Lime) dan Abu Sekam Padi (Rice Husk Ash) Sebagai Bahan Stabilisasi Tanah Gambut Untuk Konstruksi Jalan”. Dipublikasi sebagai Thesis program S2 Geoteknik Jurusan Teknik Sipil FTSP.
