STABILISASI TANAH DENGAN MENGGUNAKAN IONIC SOIL STABILISATION

Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4) Sanur-Bali, 2-3 Juni 2010

STABILISASI TANAH DENGAN MENGGUNAKAN “IONIC SOIL STABILISATION” Lilies Widojoko Dosen Magister Teknik Universitas Bandar Lampung. Email : [email protected]

ABSTRACT One way to improve soil strength is to change the characteristics of both soil physical and chemical.Stabilization by way of chemistry, is one way of stabilizing a safe, friendly environment and is not toxic. This paper summarizes research that has been done by researchers to be known amount of influence by the chemical stabilization of the characteristics and nature of soil properties. Chemicals that were written here is Packer Road Plus (RPP +) trademarks. Stabilization is done by using a chemical ion exchange process. Research shows an increase in strength to more than two times in a certain soil type.Testing of strength is done by Unconfined Compressive Strength. In addition, on soils that has been stabilized, absorption of water occurs between 0.14% to 0.68%. This figure is quite small. In other words , can be said that the soil becomes more impermeable. This water tight properties result the strength of soil did not change much between dry and the rainy season. So in the rainy season, the soil strength remain protected, and there were not damage as bumpy road, vanish, and slippery. The amount of Cation Exchange Capacity (CEC) is the dominant factor in determining the amount of increase in soil strength. Keywords: soil stabilization by way of chemistry, Cation Exchange Capacity (CEC).

1. PENDAHULUAN. Kerusakan jalan merupakan salah satu masalah besar yang memakan biaya sangat tinggi. Hasil panen dan produksi menjadi terbengkalai selama musim penghujan, karena tidak dapat diangkut akibat jalan yang rusak (opportunity lost).Para pemilik jalan raya, jalan kebun dan jalan tambang selalu mencari solusi untuk mengatasi masalah jalan. Solusi itu haruslah ringan biaya, berkualitas tinggi, dan tahan lama. Salah satu solusi, terutama untuk jalan tanpa perkerasan lentur atau rigid,adalah melakukan stabilitas tanah,supaya pada musim hujan jalan tidak menjadi becek, licin dan bergelombang. Stabilisasi dengan cara kimia, adalah salah satu cara stabilisasi yang aman, ramah lingkungan dan tidak beracun. Tulisan ini merangkum penelitian yang telah dilakukan para peneliti untuk dapat diketahui besarnya pengaruh stabilisasi dengan cara kimia terhadap karakteristik dan sifat sifat tanah. Bahan kimia yang ditulis disini ber merk dagang Road Packer Plus (RPP+). Stabilisasi dilakukan dengan menggunakan proses kimia pertukaran ion. Ada dua macam penggunaan RPP+, yaitu: • Stabilisator tanah RPP+ digunakan untuk menstabilkan subbase dan subgrade tanah • Perkerasan untuk jalan RPP+ ideal bagi jalan pedesaan, jalan perintus, ataupun jalan lintas area penebangan kayu. Permukaan jalannya dapat langsung digunakan atau diberi perkerasan tambahan

2. TINJAUAN PUSTAKA. 2.1. Cara kerja Road Packer Plus ( RPP) Didalam tanah terdapat dua jenis air, yaitu air adsorbsi dan air absorbsi. Air adsorbsi merupakan air yang terikat secara kimiawi dengan tanah. Air absorbsi adalah air yang terserap oleh tanah secara fisika. Air absorbsi dapat menguap melalui proses pemanasan dan evaporasi. Keberadaan air dalam tanah ini mempengaruhi pemuaian dan penyusutan tanah, terutama pada tanah liat. Air absorbsi akan menguap saat tanah terkena panas matahari, tetapi air adsorbsi tidak akan menguap walaupun terkena matahari secara terus-menerus. Fungsi utama RP+ adalah melepaskan air yang terkandung dalam tanah, sehingga menghilangkan void (rongga) dan lapisan air tipis yang menyelimuti partikel tanah (air adsorbsi). Saat terjadi reaksi kimia (pertukaran ion), RP+ akan memutuskan ikatan antara partikel tanah dengan partikel air adsorbsi sehingga molekul air dapat berdiri sendiri (free standing water). Untuk lebih jelas, perhatikan contoh berikut.

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta

G-1

Lilies Widojoko

Contoh: Al4(Si4O10)2(OH)4 .

Air adsorbsi yang akan berubah menjadi free standing water pada tanah liat Montmorillonite.

xH2O

Molekul air yang telah bebas ini dapat menguap melalui pemadatan dan pemanasan oleh panas matahari. Reaksi ini bersifat permanen sehingga lapisan tanah menjadi kedap air. Akibatnya partikel tanah menjadi lebih rapat (tanpa void) serta sifat pemuaian dan penyusutan tanah menjadi jauh berkurang. Fenomena yang terjadi pada waktu turun hujan adalah: Sebelum stabilisasi, pada saat hujan turun, partikel air yang positif (+) membentuk ikatan ionic dengan partikel tanah yang negatif (- ). Tetapi, setelah aplikasi, RP+ yang positif (+) akan membentuk ikatan ionic secara permanen dengan partikel tanah yang negatif (-) sehingga partikel air hujan yang positif (+) tidak dapat menyatu dengan partikel tanah lagi. Dengan demikian maka, pada musim hujan jalan tidak menjadi becek, licin dan bergelombang.

2.2. Manfaat Road Packer Plus (RPP) Akibat dari reaksi diatas, yaitu berkurangnya penyerapan air oleh tanah, maka terjadi penurunan plastisitas, permeabilitas, penyusutan, pemuaian dan pumping. Sedangkan workability, kekuatan, densitas,dan umur jalan akan meningkat.Peningkatan workability, densitas dan kekuatan (nilai CBR) akibat penggunaan RP+, secara signifikan mengurangi ketebalan perkerasan jalan dan penghematan material, pemeliharaan, dan biaya lainnya. Reaksi elektrokimia dari RP+ bersifat permanen sehingga meningkatkan durabilitas subgrade, subbase dan rigid pavement.

3. HASIL STABILISASI KIMIA. Beberapa hasil stabilisasi kimia menggunakan RPP yang telah dilakukan berbagai pihak dirangkum, untuk mengetahui kinerja RPP.

3.1. Hasil laboratorium 3.1.1. Hasil stabilisasi di China. Pengujian penyerapan air. Pengujian penyerapan air dilakukan dengan sampel yang berasal dari daerah kota Hai Kou dipropinsi Hai Nan, kota Yue Yang di propinsi Hu Nan dan di jalan Da Hua, kota Chong Qing di propinsi Si Chuan. Setelah pengaplikasian RPP, tanah dipadatkan dan ditimbang. Kemudian tanah direndam air selama 72 jam. Berat tanah sebelum dan setelah direndam dapat dilihat pada tabel 3.1dan gambar 3.1. Penyerapan air yang terjadi berkisar antara 0.14 % sampai 0.68 %. Angka ini cukup kecil. Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa tanah menjadi kedap air. Kekedapan ini mengakibatkan kekuatan tanah tidak banyak berubah antara musim kemarau dan musim hujan.Sehingga pada musim hujan, karena kekuatannya terjaga, maka tidak terjadi kerusakan jalan seperti bergelombang, amblas, dan licin. Tabel 3.1. Hubungan antara Penyerapan Air (%) dan Kadar Lempung (%) pada perendaman 3 hari Jenis

Kadar Lempung

Tanah

(%)

Express way red clay

30 30 30 30 30 30 30

6 - 6.5 6 - 6.5 6 - 6.5 6 - 6.5 6 - 6.5 6 - 6.5 6 - 6.5

0,68 0,45 0,63 0,41 0,27 0,55 0,41

42 42

6.5 - 7 6.5 - 7

0,18 0,45

Area

Hai Kou City Hai Nan Prov.

Da Hua Road Chong Qing

G-2

Red clay

PH

Penyerapan Air (%)


Stabilisasi Tanah Dengan Menggunakan “Ionic Soil Stabilisation”

City Si Chuan Prov.

Yellow clay

Yue Yang City Hu Nan Prov.

Black soil

42 42 42

6.5 - 7 6.5 - 7 6.5 - 7

0,60 0,49 0,43

60 60

6 - 6.5 6 - 6.5

0,23 0,14

80

6.5 - 7

0,19

Gambar 3.1 Hubungan antara Penyerapan Air (%) dan Kadar Lempung (%) pada perendaman 3 hari 3.1.2.Hasil test di Wakaya Island Runway Pengetesan Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compressive Strength). Pengetesan dilakukan pada 3 buah sampel yang ditumbuk dengan pemukul pemadat berat (sesuai dengan ( NZS 4402 : 1986 – Test 4.1.2). Sebelum diuji sampel diperam di dalam plastik tertutup pada temperature ruang (~30°C) selama 3, 7, dan 28 hari. Nilai modulus tangen pada tiap sampel ditentukan dari kemiringan awal garis hubungan tegangan dan regangan . Hasil test dapat dilihat pada tabel 3.2. Terjadi kenaikan tegangan sebesar empat kali dan sebelas kali untuk puncak kuat tekan bebas dan untuk nilai modulus tangent antara sampel yang berumur 3 hari dan 28 hari. Tabel 3.2 : Nilai Kuat Tekan Bebas dan Modulus Tangen pada pemeraman 3, 7, dan 28 hari. Lama Pemeraman

Kuat Tekan Bebas

Modulus Tangen

3 Hari

33,4 kPa

3,3 MPa

7 Hari

43,2 kPa

5,6 MPa

28 Hari

130,8 kPa

36,4 MPa

3.1.2. Hasil test Shandong University, China. Pengetesan Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compressive Strength). Material yang digunakan pada penelitian ini adalah RPP, kapur padam dan tanah. RPP dilarutkan dengan air pada kadar 150 cc/m3 tanah. Dosis yang dari pabrik 200 cc /m3. Pengurangan ini dilakukan dengan pertimbangan telah digunakannya kapur untuk stabilisasi. Kapur padam yang digunakan adalah kapur padam kelas 1, dengan kadar calcium oxide dan magnesium oxide efektif 69%. Sampel tanah diambil dari berbagai daerah di Propinsi Shandong, dan diberi tanda A, B, C, D dan E. Nilai Index Plastisitas (PI) dan komposisi partikel tanah dapat dilihat pada tabel 3.3.


G-3

Lilies Widojoko

Tabel 3.3: Nilai Index Plastisitas (PI) dan Komposisi Partikel Tanah Limited Water - Content Sample

Liquid

Plastic

Plasticity

Limit

Limit

Index

/%

/%

Particle Composition

<0.005

<0.002

Soil Name

PH 0.075 -0.05 0.05 ~0.01 0.01~ 0.005

A

7.2-8.2

30.8

20.9

9.9

8.6

76.7

6.9

7.8

4.7

Silt

B

7.2-8.2

30.4

18.3

12.1

22.1

47.2

7.5

23.2

16.1

Silty Clay

C

7.8-8.2

35.8

19.8

16

12.1

57.4

10.5

20

12.2

Silty Clay

D

6.9-7.0

39.5

21.8

17.7

10.5

49.3

10.1

30

19.9

Clay

E

6.0-7.0

51.7

24.1

27.6

10

41.1

14.7

34.1

21.9

High Liquid Limit Clay

Sampel tanah A dan B termasuk jenis silt dan silty clay, tanah jenis ini banyak terdapat di daerah Yellow River. Tanah C dan D mewakili tanah lempung yang berasal dari pelapukan dan alluvial batu kapur (weathered and alluvial of limestone), tanah jenis ini banyak terdapat di Propinsi Shandong. Sampel E mewakili tanah lempung berbatas cair tinggi di lembah Propinsi Shandong. Tanah A, B, C bersifat kearah basa, sedangkan tanah D dan E bersifat kearah asam. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian CEC (Cation Exchange Capacity) dan pengujian kuat tekan bebas. Hasilnya dapat dilihat pada tabel 3.4. dan gambar 3.2. Tabel 3.4 dan gambar 3.2 menunjukkan bahwa pada semua jenis tanah yang distabilisasi menunjukkan kenaikan kuat tekan seiring dengan bertambahnya umur pemeraman.Kenaikan kekuatan sama dengan kenaikan kekuatan material pengikat inorganic lainnya. Hanya sampel A dengan kadar kapur 4%, mengalami penurunan kekuatan, hal tersebut dikarenakan oleh kesalahan pengujian (experimental error). Pengaruh dosis kapur pada kenaikan kekuatan tergantung dari jenis tanah. Pada jenis tanah yang berbeda, kadar kapur yang sama belum tentu mempunyai pengaruh yang sama. Pada sampel A, nilai CPC ( Clay Particle Content) rendah, sehingga reaksi kimia (pertukaran ion), RP+ yang memutuskan ikatan antara partikel tanah dengan partikel air adsorbsi sehingga molekul air dapat berdiri sendiri (free standing water), rendah pula. Dengan kata lain, karena Cation Exchange Capacity (CEC) rendah, pengaruh pemberian RPP rendah. Peningkatan kuat tekan , yaitu perbandingan antara kuat tekan pada umur 90 hari dibandingkan dengan kuat tekan 7 hari, bernilai rendah (1.6 – 1.9 kali) dibandingkan dengan tanah jenis yang lain. Selain itu,pada sampel A, karena nilai CPC ( Clay Particle Content) rendah,maka pengaruh pemberian kapur juga kecil. Reaksi kimia terhadap air sekitar tanah, yaitu reaksi langsung antara Ca(OH)2 (Calcium Hidroksida) dengan mineral aluminium Clay, rendah. Sehingga kenaikan kuat tekan juga rendah Karena itu, maka pemberian kapur maupun RPP bagi tanah ini tidak mempunyai pengaruh yang besar, sehingga stabilisasi dengan cara tersebut diatas tidak cocok. Kenaikan kekuatan pada tanah jenis B sampai C, yaitu perbandingan antara kuat tekan pada umur 90 hari dibandingkan dengan kuat tekan 7 hari , dapat mencapai lebih besar dari 2 kalinya. Bagi tanah B, C, D dan E, kenaikan terbesar pada kadar kapur 4%, 5%, 5%, dan 6%, yaitu sebesar 2,5; 2,3; 2,1 dan 2,2 kalinya. Lihat tabel 3.4.

G-4



Tabel 3.4 : Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Sampel Tanah

Dosis

Kuat Tekan Bebas pada Umur (d) (Mpa)

(%)

CEC

Kenaikan Kuat tekan*) (kali)

7

14

28

90

4

0,43

0,38

0,52

0,67

3,17

1,6

5

0,39

0,42

0,50

0,73

3,17

1,9

6

0,45

0,48

0,52

0,75

3,17

1,7

4

0,87

0,93

1,35

2,19

7,99

2,5

5

0,87

1,07

1,36

1,81

7,99

2,1

6

0,76

0,94

1,19

1,64

7,99

2,2

4

1,80

2,57

2,53

3,02

16,38

1,7

5

1,68

2,62

2,90

3,89

16,38

2,3

6

1,71

2,61

2,83

3,71

16,38

2,2

4

1,22

1,71

1,85

2,06

13,69

1,7

5

1,20

1,78

2,08

2,55

13,69

2,1

6

1,34

1,71

1,93

2,60

13,69

1,9

4

1,20

1,44

1,57

2,17

10,9

1,8

5

1,26

1,62

1,97

2,45

10,9

1,9

6 1,39 1,65 1,90 3,02 10,9 *) Kenaikan Kuat Tekan = nilai Kuat Tekan 90 hari/ nilai Kuat Tekan 7 hari.

2,2

A

B

C

D

E

Gambar 3.2 .Hasil test Kuat Tekan Bebas

3.2. Hasil Pemadatan Lapangan di Indonesia 3.2.1. Hasil Stabilitas di Kabupaten Musi Banyuasin Pengunaan secara besar-besaran untuk jalan perkebunan kelapa sawit di Kabupaten Musi Banyuasin, tepatnya di kecamatan Budi Tirta dan Tirta Agung milik Lonsum. Jenis tanah adalah clay, laternity clay, silty clay berwarna merah, abu-abu, kuning. Setelah 1 jam selesai pemadatan jalan dapat dilalui lalu lintas. Ada ± 100 truk TTS dan 20 tanki CPO yang melewati jalan tersebut setiap hari. Dengan kondisi medan yang datar, permukaan jalan yang di stabilisasi dengan RP +


G-5

Lilies Widojoko

setebal 15 cm (dengan 4-5% RP +) selama 1 tahun ini mengalami beberapa kali musim hujan terbukti tetap berada pada kondisi baik, berbeda banyak dengan jalan tanah yang tidak di stabilisasi. Tidak terjadi rutting maupun raveling atau potholes. 3.2.2. London Sumatra (Muba, SumSel) Tahap I – Mei 2008

Gambar 3.3. Sebelum: Jalan berdebu tebal saat dilintasi kendaraan

Garis-garis ini bukanlah retakan melainkan garis-garis parut (seperti kulit jeruk). Air tidak akan dapat merembes ke dalam tanah lagi Gambar 3.4. Sesudah: Setelah 5 bulan, kondisi jalan tetap baik walaupun terkena panas dan hujan. 3.2.3. London Sumatra (Muba, SumSel) Tahap II – Oktober 2008

Gambar 3.5.Sebelum: Pada bagian jalan yang kering, batuan terkonsentrasi pada kiri, kanan, dan tengah jalan.

G-6



Pada bagian jalan yang becek, permukaan sangat lunak sehingga menyebabkan kendaraan terjerembab

Gambar 3.6. Sesudah: Kondisi jalan tidak rusak walaupun terkena hujan 3.2.4.

Surya Bratasena Plantation (Riau) – September 2008

Gambar 3.7. Sebelum : Jalan yang becek

Gambar 3.8. Sesudah : Jalan yang halus dan mulus


G-7

Lilies Widojoko

4.KESIMPULAN. Stabilisasi dengan cara kimia pada umumnya dapat memperbaiki sifat tanah. Walaupun demikian, besar nya peningkatan tidak sama untuk tanah yang berbeda. Besarnya Cation Exchange Capacity (CEC) merupakan factor yang dominan dalam menentukan besarnya peningkatan kekuatan tanah. Karena itu maka pengetesan di laboratorium merupakan syarat mutlak untuk mengetahui besarnya perbaikan yang mungkin tercapai.

DAFTAR PUSTAKA [email protected] Ir. Syarifuddin Alambai, MT. 2009. “Kreatif mencari nilai tambah : Stabilisasi subgrade jalan tol Cikampek – Palimanan dengan RP +”. Jakarta. LIU Shu-tang, SHANG Qing-sen, GAO Xue-chi.” STUDY AND APPLICATION OF SOIL STABILIZED WITH ROADPACKER PLUS AND A LOW DOSAGE OF LIME IN HIGHWAY CONSTRUCTION – ENGINEERING”. Shandong University. China. PT.Road Packer Indonesia. “RPI News Update”. 2008. RoadPacker Group Ltd. Jakarta. PT.Road Packer Indonesia. 2008. Brosur “Proyek-Proyek di Indonesia dan Manca Negara”. 2008. RoadPacker Group Ltd. Jakarta. PT.Road Packer Indonesia. 2009. “Profil Perusahaan dan Produk”. RoadPacker Group Ltd. Jakarta. PT.Road Packer Indonesia. Brosur Road Packer Plus. RoadPacker Group Ltd. Jakarta. Sinclair Knight Merz (Fiji) Ltd. “Results of Road Packer Plus Stabilised Clay Cylinders - Wakaya Island”. 2005. Ucapan terimakasih ditujukan kepada : 1. Bapak Wenty Akbar Rasyid, General Manager PT Road Packer Indonesia, yang telah memberikan data data pengujian penggunaan RPP. 2. Rahmi Febria Veganita, mahasiswi program studi Teknik Sipil, yang telah membantu penulisan tulisan ini.

G-8


STABILISASI TANAH DENGAN MENGGUNAKAN IONIC SOIL STABILISATION

Recommend Documents