PENGARUH PENAMBAHAN BAHAN CAMPURAN DENGAN KOMPOSISI 75% FLY ASH DAN 25% SLAG BAJA PADA TANAH LEMPUNG EKSPANSIF TERHADAP NILAI CBR DAN SWELLING
MAKALAH JURNAL Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
Disusun oleh : MASLIN AKHLAQUL KARIMAH NIM. 105060100111027
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK MALANG 2013
PENGARUH PENAMBAHAN BAHAN CAMPURAN DENGAN KOMPOSISI 75% FLY ASH DAN 25% SLAG BAJA PADA TANAH LEMPUNG EKSPANSIF TERHADAP NILAI CBR DAN SWELLING
Maslin Akhlaqul Karimah, Arief Rachmansyah, Eko Andi Suryo Jurusan Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Jawa Timur, Indonesia Email :
[email protected]
ABSTRAK Tanah merupakan salah satu jenis material yang selalu berhubungan dengan konstruksi, baik konstruksi bangunan maupun konstruksi jalan. sehingga tanah menjadi komponen yang sangat diperhatikan dalam perencanaan konstruksi, untuk itu dalam melakukan perencanaan konstruksi harus dilakukan penyelidikan terhadap karakteristik dan kekuatan tanah. Tanah yang diselidiki adalah tanah yang terdapat di wilayah Bojonegoro khususnya Desa Ngasem yang merupakan jenis tanah lempung ekspansif. Tanah lempung ekspansif merupakan tanah yang memiliki kandungan mineral montmorillonite yang sangat mudah menyerap air dalam jumlah yang banyak sehingga tanah mempunya i kepekatan terhadap pengembangan
pengaruh
air dan sangat
mudah
mengembang.
dan penyusutan tidak merata sehingga menimbulkan
Besarnya differential
movement pada permukaan yang menyebabkan kerugian-kerugian konstruksi. Penelitia n dilakukan pada tanah asli dan juga tanah asli yang ditambahkan fly ash dan slag baja sebagai bahan stabilisasi dan digunakan 3 variasi bahan campuran dengan komposisi 75% fly ash dan 25% slag baja yaitu 5% bahan campuran (3,75% fly ash + 1,25% slag baja), 10% bahan campuran (7,5% fly ash + 2,5% slag baja), dan 15% bahan campuran (11,25% fly ash + 3,75% slag baja). Dari hasil penelitian tersebut didapatkan bahwa kadar air optimum, nilai indeks plastisitas, dan nilai swellingnya mengalami penurunan, sedangkan berat isi kering dan nilai CBR mengalami peningkatan. Untuk kondisi yang paling optimum didapatkan pada penambahan 5% bahan campuran atau 3,75% fly ash + 1,25% slag baja dimana didapatkan nilai CBR sebesar 7,28333% dan nilai swelling optimum sebesar 0,356%.
Kata Kunci : Lempung Ekspansif, Fly Ash, Slag Baja, CBR, Swelling
I. PENDAHULUAN
dengan menggunakan campuran fly ash dan
Tanah merupakan komponen yang sangat
diperhatikan
konstruksi,
perencanaan
memiliki kandungan senyawa SiO 2 , Al2 O3 ,
juga bahwa tidak
CaO yang cukup tinggi. Pemilihan variasi
dalam
mengingat
slag baja karena campuran bahan tersebut
yang
bahan campuran adalah dengan komposisi
menguntungkan. Untuk itu dalam melakukan
75% fly ash dan 25% slag baja yaitu 5%
perencanaan konstruksi harus terlebih dahulu
bahan campuran (3,75% fly ash + 1,25% slag
dilakukan
baja), 10% bahan campuran (7,5% fly ash +
semua jenis
tanah memiliki
penyelidikan
sifat
terhadap
sifat
2,5% slag baja), dan 15% bahan campuran
karakteristik dan kekuatan tanah. Di dalam
penelitian
yang
telah
dilakukan,
menggunakan
tanah lempung
ekspansif
dari
Ngasem
Desa
Kota
(11,25% fly ash + 3,75% slag baja). Penelitian mengetahui
ini
bertujuan
untuk
besarnya
pengaruh
bahan
tanah tersebut
campuran terhadap berat isi kering dan kadar
merupakan jenis tanah berbutir halus yang
air optimum (OMC), nilai pengembanga n
memiliki
(swelling) serta CBR. Dan pemilihan bahan
Bojonegoro
relatif
dimana
fluktuasi tinggi
jenis
kembang
dan
susut yang
memiliki
potensi
campuran
dimaksudkan
untuk
usaha
mengembang yang tinggi bila terkena air.
pemanfaatan kembali limbah yang sangat
Besarnya pengembangan dan penuyus uta n
berbahaya menjadi limbah yang berguna
yang
selain itu sebagai salah satu alternatif yang
terjadi secara tidak
menyebabkan sebuah
merata dapat pada
bisa dipertimbangkan dalam upaya stabilisas i
terjadinya
tanah yang mempunyai sifat fisik dan teknis
kerugian-kerugian
konstruksi
seperti
pengembangan dan retak pada permukaan
yang buruk.
jalan raya. Maka untuk menghindari adanya kerugian-kerugian
tersebut,
perlu adanya I.
II. TINJAUAN PUSTAKA
stabilisasi tanah. Stabilisasi tanah adalah
Tanah Lempung Ekspansif
usaha untuk memperbaiki sifat-sifat teknis tanah
seperti
kompresibilitas, dikerjakan, sensitifitas sehingga
kapasitas
dukung,
permeabilitas,
kemudahan
potensi
pengembangan
dan
terhadap perubahan kadar air dapat memenuhi
syarat teknis
tertentu (Hardiyatmo, 2010:1). Penelitian
ini
Lempung
ekspansif
adalah
tanah
yang mempunyai sifat kembang susut yang besar,
sifat
kembang
susut
dipengaruhi oleh kandungan air
ini
sangat
di dalam
tanah tersebut. Jika kandungan airnya banyak maka tanah tersebut akan mengembang dan kekuatan daya dukungnya akan berkurang
merupakan
pengembangan dari penelitian sebelumnya
demikian
sebaliknya
jika
kadar airnya
berkurang atau kering maka tanah itu akan
menyusut
dan mengakibatkan tanah pecah-
pecah di permukaannya
sedangkan daya
dukungnya akan meningkat.
berupa batu pecah di California.
Rasio
tersebut diambil pada penetrasi 2.5 dan 5.0 mm (0.1 dan 0.2 in) dengan ketentuan angka tertinggi yang digunakan. CBR laboratorium diukur dalam 2
Pemadatan Tanah Lempung Pemadatan pada tanah adalah proses
kondisi, yaitu pada kondisi tidak terendam
dengan
disebut CBR Unsoaked dan pada kondisi
yang
terendam atau disebut CBR Soaked, pada
dipengaruhi oleh mekanisme pergerakan dari
umumnya harga CBR Soaked lebih rendah
partikel
standar
dari CBR Unsoaked. Namum demikian
pemadatan yang digunakan akan diperoleh
kondisi Soaked adalah kondisi yang sering
nilai kadar air optimum (optimum moisture
dialami di lapangan,
content)
kepadatan
perhitungan konstruksi bangunan, harga CBR
kering
Soaked yang dipergunakan sebagai dasar
memperkecil
ruangan
pori
menggunakan
beban
dinamis
padatnya.
yang
maksimum
Pada setiap
menghasilkan (berat
volume
di dalam
perhitungan karena dalam kenyataannya air
maksimum). Tujuan dari pemadatan tanah adalah:
selalu mempengaruhi konstruksi bangunan. Penetrasi
1. Mempertinggi kuat geser tanah 2. Mengurangi
sifat
mudah
mampat
menggunakan persamaan yang dikeluarkan
perubahan
volume
Rollings and Rollings, J.R (1996).
sebagai akibat perubahan kadar air
Penetrasi 0,1” (2,5 mm)
pada Penetrasi 0,1" CBR0,1 = Harga Pressure3000 x 100%
dan lain-lain Berat Air
(1 +
100
Penetrasi 0,2” (5 mm)
CBR0,2 =
Berat Isi Basah Kadar Air
x 100%
Berat Tanah Kering
Berat Isi Kering =
dihitung
US Army Corps of Engineers , 1929 dalam
3. Mengurangi permeabilitas 4. Mengurangi
dapat
oleh California Highway Departement dan
(kompresibilitas)
Kadar Air =
sehingga
Harga Pressure pada Penetrasi 0,2” 4500
x 100%
)
Swelling (Pengembangan) Swelling adalah pembesaran volume
CBR (California Bearing Ratio)
dari
California Bearing Ratio adalah rasio
tanah ekspansif akibat bertambahnya kadar
tegangan
air.
perlawanan
penetrasi
Potensi
pembesaran
volume
(penetration resistance) dari tanah terhadap
tergantung
pada
penetrasi sebuah piston yang ditekan secara
peningkatan
kadar air, indeks plastisitas,
kontinu
kadar lempung dan tekanan tanah penutup.
dengan
tegangan
perlawanan
penetrasi serupa pada contoh tanah standart
komposisi
ini
minera l,
Tanah-tanah
banyak
1. Apabila tanah tersebut dicampur fly
mengandung lempung mengalami perubahan
ash dengan prosentase 25% dan di
volume
curing selama 28 hari maka dapat
ketika
yang
kadar
air
berubah.
Pengurangan kadar air yang diikuti oleh
meningkatkan
kenaikan
mencapai 300% dari tanah asli.
volume
tegangan
efektif
tanah menyusut
penambahan
kadar
menyebabkan dan sebaliknya
air
menyebabkan
pengembangan. 𝑆𝑤𝑒𝑙𝑙 (% ) =
tanah
tanah tersebut dicampur
dengan 25% fly ash dan di curing selama 28 hari dapat menurunka n
Pengembangan (x0,01mm) x 100% Ht
swell pressure sebesar 50% dari tanah asli dengan kadar air optimum sebesar 20%.
Stabilisaasi Tanah Bowles
2. Apabilas
kekuatan
(1986)
membagi
jenis
stabilisasi tanah menjadi salah satu atau kombinasi dari pekerjaan-pekerjaan berikut
Pada penelitian yang dilakukan oleh Jarwanti (2006) menggunakan lima sample dengan campuran ACBFS (Air Cooled Blast Furnance Slag) sebanyak 0%, 30%, 50%,
ini:
70%, dan 100%, dapat disimpulkan sebagai Stabilisasi mekanis yaitu pemadatan dengan
berbagai
jenis
peralatan
mekanis seperti mesin gilas, bendabenda
berat
eksplosif,
yang
tekanan
pembekuan,
dijatuhkan,
statis,
pemanasan,
tekstur, dan lain-
lain.
berikut : 1. Penambahan
ACBFS
merapatkan butiran-butiran tanah dan mengurangi pori-pori udara sehingga tanah mempunyai tingkat kepadatan yang
lebih
tinggi
dibandingka n
sebelumnya.
Stabilisasi dengan bahan pencampur (aditif) misalnya kerikil untuk tanah kohesif, lempung untuk tanah berbutir kasar, dan pencampur kimiawi seperti semen
portland,
gamping,
abu
batubara, dan lain-lain.
2. Penambahan ACBFS meningkatka n berat isi kering dan nilai sudut geser dalamnya
tetapi menurunkan
distribusi butiran halus menjadi tanah kasar
sesuai
penambahan ACBFS. Setyo-Budi, et al. (2003) melakukan dengan
melakukan
variasi
penambahan fly ash sebesar 0%, 10%, 15%, 20%, dan 25%, hasilnya sebagai berikut :
nilai
kohesinya. Karena terjadi perubahan
berbutir
Penelitian Terdahulu
penelitian
mampu
banyaknya
III. METODE PENELITIAN
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pekerjaan Laboratorium
Specific Gravity
Percobaan yang dilakukan
dalam
Grafik Pengaruh Penambahan Slag Baja dan Fly Ash terhadap Berat Jenis
penelitian ini antara lain adalah analis is
air, batas konsistensi, uji swelling, berat isi, proctor standart, dan CBR. Langkah-Langkah Penelitian :
2,981
3.000
Berat Jenis
butiran, pemeriksaan sspecific gravity, kadar
3.100 2.900
2,898
2.800
2,822
2.700 2.600 2,528
2.500 0
5
10
15
Kadar Campuran (%)
Gambar 1. Pengaruh Penambahan Bahan Campuran terhadap Specific Gravity
Pengaruh
penambahan
campuran
pada tanah asli terhadap peningkatan specific gravitynya dapat dilihat pada Gambar 1 dan didapatkan hasil bahwa nilai Specific Gravity mengalami
peningkatan
seiring
dengan
bertambahnya bahan campuran berupa fly ash dan slag baja karena pada volume yang sama, berat bahan campuran lebih besar daripada berat tanah asli.
Pemeriksaan Batas-Batas Atterberg Tabel 1. Hasil Pemeriksaan Batas-Batas Atterberg KO MPO SISI TANAH T anah Asli T anah Asli + 3,75% Fly Ash + 1,25% Slag Baja T anah Asli + 7,5% Fly Ash + 2,5% Slag Baja T anah Asli + 11,25% Fly Ash + 3,75% Slag Baja
Hasil
LL 125
PL 44,315
SL 8,230
PI 80,685
92,5
51,03
8,511
41,47
72,63
52,58
9,709
20,04
63,5
53,21
10,981
10,29
pemeriksaan
batas-batas
atterberg pada Tabel 1 tersebut penambahan bahan campuran berupa fly ash dan slag baja menurunkan
nilai
indeks
plastisitas,
menaikkan nilai batas plastis tanah diikuti dengan penurunan nilai batas cairnya.
Pengujian Pemadatan Standar 1.36
25
1.34
1.3 15 1.28
10
1.26
5
1.24
0
1.22 0
5
10 Kadar Campuran (% )
Berat Isi Kering (gr/cm3)
1.32
maka
nilai
CBR
juga
menunjukkan peningkatan. CBR UNSOAKED 8.0
OMC Berat Isi Kering
7.28333
CBR (% )
30
20
OMC (%)
peningkatan,
7.0 6.66667 6.0
6.00000
15 5.29000
5.0 0
Gambar 2. Hubungan Penambahan Campuran Terhadap Berat Isi Kering dan OM C
Kadar
air
optimum
5
10
15
Kadar Air (% )
Gambar 4. Pengaruh Penambahan Campuran Limbah Fly
menurun
Ash dan Slag Baja Nilai CBR Tak Terendam pada Kondisi OM C dari Tiap Komposisi Campuran
sedangkan berat isi kering meningkat seiring
Pada Gambar 4 menunjukkan hasil
dengan bertambahnya bahan campuran yang disebabkan karena bahan campuran mengis i
CBR optimum
didapatkan pada kondisi
ruang pori tanah dan karena sifatnya yang
penambahan 5% bahan campuran.
dapat mengeras apabila dicampur dengan air
CBR mengalami
penurunan
pada
keras
penambahan bahan campuran yang lebih
sehingga akan menurunkan nilai kadar air
besar yang kemungkinan disebabkan karena
optimum dan menaikkan berat isi kering
bahan campuran hanya berfungsi mengis i
tanah.
ruang pori partikel tanah dan sudah tidak
maka
menjadikan
tanah
menjadi
berfungsi
lagi
mengikat
partikel
tanah
sehingga tidak terjadi proses sementasi.
Pengujian CBR Laboratorium Pemeriksaan CBR (Unsoaked)
Pemeriksaan CBR (Soaked) CBR UNSOAKED 8
CBR SOAKED 4
Tanah Asli + 5% Campuran
6 5
Tanah Asli + 10% Campuran
4
Tanah Asli + 15% Campuran
3 2 18
23
28 Kadar Air (% )
CBR (% )
CBR (% )
7
3
Tanah Asli + 5% Campuran
2
Tanah Asli + 10% Campuran
1
Tanah Asli + 15% Campuran
33 0 18
23
Tiap Variasi Bahan Stabilisasi
28
33
Kadar Air (% )
Gambar 3. Perbandingan Nilai CBR Tak Terendam pada
Gambar 5. Perbandingan Nilai CBR Terendam pada Tiap Variasi Bahan Stabilisasi
Pada Gambar 3 didapatkan nilai CBR yang berbanding lurus dengan berat isi
Jika dilihat pada Gambar 5 di atas,
kering pada masing-masing variasi, dimana
pola grafik
ketika
berbeda dengan CBR Unsoaked.
berat
isi
kering
mengala mi
yang dimiliki
CBR Soaked
karena terjadi proses pengikatan
CBR SOAKED 4
tanah
3.37667
lempung
oleh
bahan
butiran
campuran,
CBR (% )
3
sehingga sifat dari lempung yang mudah
2.38000 2
1
0.98833
0.71833
mengikat air menjadi berkurang dan nilai pengembangan juga menurun. Hasil swelling
0 0
5
10
15
Kadar Air (% )
yang paling optimum didapatkan pada kadar
Gambar 6. Pengaruh Penambahan Campuran Limbah Fly
campuran sebesar 5%.
Ash dan Slag Baja Nilai CBR Terendam pada Kondisi OM C dari Tiap Komposisi Campuran
Sama halnya dengan CBR Unsoaked, hasil CBR Optimum yang ditunjukkan pada
Hubungan Nilai CBR Unsoaked dengan Kepadatan
Gambar 6 didapatkan hasil optimum pada CBR (% )
kondisi penambahan 5% bahan campuran. Pengujian Swelling (Pengembangan) SWELLING
8
1.310
7
1.300
6
1.290
5
1.280
4
1.270
CBR
3
1.260
Pemadatan
2
1.250
1
1.240
0
SWELL (% )
1.230 22
3
24
26 Kadar Air (% )
28
30
2
Tanah Asli + 5% Campuran
Gambar 9. Hubungan Pemadatan dengan CBR Unsoaked
1
Tanah Asli + 10% Campuran
untuk Komposisi Tanah Asli + 3,75% Fly Ash + 1,25%
Tanah Asli + 15% Campuran
Slag Baja
0
18
23
28
33
Kadar Air (% )
Bahan Stabilisasi
1.320
6
1.315 1.310
5
CBR (% )
Gambar 7. Perbandingan Nilai Swelling pada Tiap Variasi
7
1.305
4
1.300
3
1.295 1.290
2
SWELLING 6.00
SWELL (% )
1.280
0
1.275 21
5.00
Pemadatan
1.285
1
5.592
CBR
23
25 Kadar Air (% )
27
4.00
Gambar 10. Hubungan Pemadatan dengan CBR Unsoaked
3.00 2.00
untuk Komposisi Tanah Asli + 7,5 % Fly Ash + 2,5% Slag
1.164
1.00
0.356
0.00 0
5
10 Kadar Campuran (% )
0.772
Baja
15
Gambar 8. Pengaruh Penambahan Campuran Limbah Fly
Tiap Komposisi Campuran
Pada Gambar 8 didapatkan hasil
1.350
6
1.340 1.330
5 CBR (% )
Ash dan Slag Baja Nilai Swelling pada Kondisi OM C dari
7
1.320
4
1.310
3
1.300 1.290
2
menurunkan nilai swelling. Penurunan nilai swelling pada tanah dengan bahan campuran dibandingakan dengan tanah asli disebabkan
Pemadatan
1.280
1
bahwa penambahan bahan campuran dapat
CBR
1.270
0
1.260 19
21
23
25 27 29 Kadar Air (% )
31
33
Gambar 11. Hubungan Pemadatan dengan CBR Unsoaked untuk Komposisi Tanah Asli + 11,25% Fly Ash + 3,75% Slag Baja
Pada Gambar 9-11 adalah grafik hubunga n
dengan CBR tanah asli. Peningkata n
pemadatan
nilai CBR paling optimum didapatkan
dengan
CBR
Unsoaked
mempunyai kesimpulan yang sama yaitu
pada kondisi
pada kondisi berat isi kering maksimum
campuran sebesar 5%.
didapatkan nilai CBR yang maksimum juga.
CBR (% )
terjadi
pada
Nilia CBR Soaked memiliki nilai lebih kecil dibandingkan dengan CBR
CBR UNSOAKED
Unsoaked.
7.28333
6.66667
optimum
penambahan 5% bahan campuran.
Perbandingan CBR Unsoaked dan CBR
8 7 6 5 4 3 2 1 0
bahan
Nilai swelling mengalami penurunan dan
Soaked
penambahan
6.00000 5.29000
3.37667
DAFTAR PUSTAKA
2.38000 0.98833
0.71833 0
5
10
15
Das, B. M. 1985. Mekanika Tanah ( Prinsip-
Kadar Air (% )
Gambar 12. Grafik Perbandingan Nilai CBR Unsoaked
prinsip Rekayasa Geoteknis). Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
dan CBR Soaked
CBR Soaked lebih kecil dibandingka n hasil dari CBR Unsoaked ditunjukkan pada
Hardiyatmo, H.C.1999. Mekanika Tanah 1. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Umum.
Gambar 12. Hal ini karena akibat dari perendaman
sehingga
campuran
tanah
menjadi jenuh dan mengakibatkan penurunan
Bowles, J. E. 1991. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga.
kekuatan tanah.
Sulistyowati, Tri. 2006. Pengaruh Stabilisasi II.
V. KESIMPULAN
Tanah Lempung Ekspansif dengan Fly
Berdasarkan hasil penelitian dengan penambahan bahan campuran berupa fly ash
Ash terhadap Nilai Daya Dukung CBR. Jurnal.
dan slag didapatkan kesimpulan bahwa: Setyo Budi, Gogot. 2003. Pengaruh Fly Ash
Nilai OMC lebih kecil dibandingka n
Terhadap Sifat Pengembangan Tanah
dengan OMC dari tanah asli.
Ekspansif. Jurnal
Semakin kecil nilai kadar air yang dibutuhkan untuk mencapai berat isi kering maksimum.
Nilai CBR Soaked dan Unsoaked mengalami
kenaikan dibandingka n
Djarwanti N. 2006. Pengaruh Penambahan ACBFS (Air-Cooled Blast Furnance) terhadap Parameter Kuat Geser Tanah Lempung. Jurnal. Sebelas Maret.
Solo: Universita s
