PENGARUH PENAMBAHAN ABU SABUT KELAPA TERHADAP PENURUNAN KONSOLIDASI TANAH PDF

Preview

Summary

PENGARUH PENAMBAHAN ABU SABUT KELAPA TERHADAP PENURUNAN KONSOLIDASI TANAH Agnes T.Mandagi Ireine Natalia Ruata Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sam Ratulangi Email : [email protected] ABSTRAK Tanah lempung adalah tanah yang memiliki sifat yang kurang baik. Tanah tersebut mempunya...

Description

PENGARUH PENAMBAHAN ABU SABUT KELAPA TERHADAP PENURUNAN KONSOLIDASI TANAH Agnes T.Mandagi Ireine Natalia Ruata Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sam Ratulangi Email : [email protected] ABSTRAK Tanah lempung adalah tanah yang memiliki sifat yang kurang baik. Tanah tersebut mempunyai daya dukung yang rendah. Pada konstruksi yang dibangun di atas tanah lempung bisa saja terjadi penurunan kosolidasi tanah yang berdampak buruk pada konstruksi bangunan tersebut. Pada penelitian ini dilakuakan perbaikan tanah dengan pencampuran tanah asli dan abu sabut kelapa, yang bertujuan untuk melihat pengaruh dari penambahan abu sabut kelapa terhadap penurunan konsolidasi tanah lempung dilihat dari parameter-parameter konsolidasi yaitu Sc, Cv, dan Cc. Untuk parameter Penurunan Konsolidasi (Sc), menunjukan semakin besar kadar campuran abu sabut kelapa semakin kecil penurunan yang terjadi pada tanah lempung. Nilai terbesar terdapat pada tanah asli sebesar 1,089883 cm dan terkecil terdapat pada tanah dengan campuran abu sabut kelapa 8% sebesar 0,701278 cm. Untuk parameter Kecepatan Konsolidasi (Cv), kecepatan terendah terdapat pada campuran tanah asli sebesar 0,5525 (cm²/det) dan tercepat pada tanah dengan campuran abu sabut kelapa 8% sebesar 2,5298 (cm²/det). Dan untuk parameter Indeks Pemampatan (Cc) nilai terbesar pada tanah asli sebesar 8,3048, bekurang pada tanah dengan penambahan abu sabut kelapa 8% sebesar 4,8647. Kata Kunci: Konsolidasi, Tanah Lempung, Abu Sabut Kelapa

kimiawi yaitu dengan mengkombinasi tanah dengan bahan tambahan yang memiliki butiran lebih besar dan kasar seperti semen, gamping, abu batubara, abu sekam padi, termasuk abu sabut kelapa. Stabilisasi yang di gunakan pada penelitian ini adalah secara kimiawi yaitu dengan melakukan penambahan bahan campuran pada tanah yang akan distabilisasi. Bahan pencampur yang dipilih adalah abu sabut kelapa. Fokus penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah reaksi atau pengaruh dari penambahan abu sabut kelapa terhadap penurunan konsolidasi tanah. Abu sabut kelapa di pilih karena sangat mudah untuk di temukan di berbagai daerah. Selama ini pemanfaatan sabut kelapa dikenal hanya untuk kerajinanan tangan, namun disini sabut kelapa dibakar sampai menjadi abu dan dijadikan bahan campuran pada tanah yang akan distabilisasi di karenakan abu sabut kelapa mengandung zat pozzolan suatu zat yang sama dikandung oleh semen portland, abu terbang dari hasil pembakaran batu bara, juga abu sekam padi yang pada kadar dan perlakuan tertentu memberikan reaksi terhadap perubahan sifat mekanis tanah lempung.

PENDAHULUAN Latar Belakang Tanah lempung adalah tanah yang memiliki sifat yang kurang baik. Tanah tersebut mempunyai kuat geser yang rendah. Apabila tanah dasar berupa tanah lempung yang mempunyai daya dukung yang rendah, maka konstruksi di atasnya bisa mengalami kerusakan. Sehingga sifat tanah dasar tersebut harus di perbaiki agar layak untuk di gunakan. Untuk memenuhi persyaratan teknis, maka tanah dasar dapat diperbaiki, hal ini dikenal dengan stabilisasi tanah. Stabilitas tanah merupakan suatu upaya untuk memperbaiki sifat teknis tanah sehingga dapat memenuhi syarat teknis tanah untuk lokasi suatu bangunan atau jalan. Di samping itu, stabilitas tanah diperlukan dalam rangka memperbaiki sifat tanah yang mempunyai daya dukung rendah, indeks plastisitas tinggi, dan pengembangan tinggi. Stabilitas tanah dapat dilakukan secara mekanik yaitu perbaikan menggunakan alat mekanis. Selain itu stabilitas fisik yaitu dengan mengubah sifat tanah dengan memanfaatkan reaksi tanah, seperti pemanasan, pendinginan serta menggunakan arus listrik. Dan juga stabilitas 1

suatu bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanah yang sangat bervariasi tanpa penjelasan yang terinci (Das, 1993). Klasifikasi bermaksud membagi tanah menjadi beberapa golongan tanah Dengan kondisi dan sifat yang serupa diberi simbol nama yang sama. Tujuan klasifikasi tanah adalah untuk menentukan kesesuaian terhadap pemakaian tertentu, serta untuk menginformasikan tentang keadaan tanah dari suatu daerah kepada daerah lainnya dalam bentuk berupa data dasar. Klasifikasi tanah juga berguna untuk studi yang lebih terinci mengenai keadaan tanah tersebut serta kebutuhan akan pengujian untuk menentukan sifat teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekuatan tanah, berat isi, dan sebagainya (Bowles, 1989). Ada dua cara klasifikasi yang umum yang digunakan yaitu Sistem Klasifikasi Unified Soil Classification System (USCS) dan Sistem Klasifikasi AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Official). Pada penelitian ini digunakan Sistem Klasifikasi Unified Soil Classification System (USCS).

Rumusan Masalah Dari penjelasan diatas diambil rumusan masalah yaitu untuk mengetahui pengaruh penambahan abu sabut kelapa terhadap penurunan konsolidasi tanah. Batasan Masalah 1. Prosedur penelitian mengikuti panduan praktikum mekanika tanah UNSRAT Manado. 2. Pengujian benda uji dilakukan dengan metode uji konsolidasi menggunakan alat Oedometer atau konsolidometer. 3. Sampel tanah adalah tanah lempung dengan kondisi terganggu (disturbed), pada kedalaman ± 30 cm di Desa Wori, Kabupaten Minahasa Utara. 4. Serat sabut kelapa di ambil di Desa Liwutung, kecamatan Pasan. 5. Pengaruh temperatur terhadap benda uji tidak diperhitungkan. 6. Sifat kimia yang terkandung dalam abu sabut kelapa tidak diteliti karena keterbatasan laboratorium. 7. Tanah lempung dengan campuran abu sabut kelapa 0%, 2%, 4%, 6%, 8% terhadap total berat campuran

Tanah Lempung Tanah lempung merupakan tanah yang berukuran mikroskopis sampai dengan sub mikroskopis yang berasal dari pelapukan unsur unsur kimiawi penyusun batuan, tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang. Pada kadar air lebih tinggi lempung bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak (Das,1993). Warna tanah pada tanah lempung tidak dipengaruhi oleh unsur kimia yang terkandung di dalamnya, karena tidak adanya perbedaan yang dominan dimana kesemuanya hanya dipengaruhi oleh unsur Natrium saja yang paling mendominasi. Semakin tinggi plastisitas, grafik yang dihasilkan pada masing - masing unsur kimia belum tentu sama. Hal ini disebabkan karena unsur - unsur warna tanah dipengaruhi oleh nilai Liquid Limit (LL) yang berbeda - beda . Warna tanah pada tanah lempung tidak dipengaruhi oleh unsur kimia yang terkandung di dalamnya, karena tidak adanya perbedaan yang dominan dimana kesemuanya hanya dipengaruhi oleh unsur Natrium saja yang paling mendominasi. Semakin tinggi plastisitas, grafik yang dihasilkan pada masing - masing unsur kimia belum tentu sama. Hal ini disebabkan karena unsur - unsur warna tanah dipengaruhi oleh nilai Liquid Limit (LL) yang berbeda - beda . Tanah

Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui, pengaruh tanah dengan campuran abu sabut kelapa apakah dapat mempercepat penurunan atau memperlambat penurunan konsolidasi pada tanah lempung. Manfaat Penelitian 1. Mengetahui pengaruh penambahan abu sabut kelapa terhadap penurunan konsolidasi tanah sehingga bisa dijadikan sebagai acuan pengembangan suatu model stabilisasi. 2. Sebagai referensi untuk mahasiswa lainnya apabila mengambil topik yang serupa. LANDASAN TEORI Klasifikasi Tanah Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbedabeda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompok- kelompok berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan 2

dari butiran padat dan rongga pori. Rongga pori akan terisi air dan udara, apabila tanah dalam keadaan tidak jenuh. 3. Batas-batas Atterberg Atterberg (1991) dalam Hardiyatmo (2010), memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi tanah berbutir halus dengan memperhatikan kandungan kadar airnya. Batas-batas tersebut adalah batas cair (liquid limit), batas batas plastis (plastic limit),dan indeks plastisitas (plasticity index). 4. Analisis Ukuran Butiran Sifat-sifat tanah sangat bergantung pada ukuran butirannya. Besarnya butiran dijadikan dasar untuk pemberian nama dari jenis tanah. Oleh karena itu, analisis butiran merupakan pengujian yang sangat sering dilakukan. Analisis ukuran butiran tanah adalah penentuan presentase berat butiran pada satu unit saringan, dengan ukuran diameter lubang tertentu. Dalam sistem ukuran butiran, tanah dikelompokan dalam tanah yang berbutir kasar, berbutir halus, dan tanah organik. Pembagian tanah non kehesif berbutir kasar kedalam kerikil dan pasir adalah tergantung pada ukuran butir yang telah ditentukan dalam saringan (Das, 1995). Menurut Das (1995), ada dua cara yang umum dilakukan untuk mendapat distribusi ukuran-ukuran partikel tanah yaitu, analisis hidrometer dan analisa saringan.

lempung merupakan partikel mineral yang berukuran lebih kecil dari 0,002 mm. Partikel – partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi di dalam tanah yang kohesif (Bowles,1989) Sifat-Sifat Tanah Lempung Sifat yang khas dari tanah lempung adalah dalam keadaan kering dia akan bersifat keras, dan jika basah akan bersifat lunak plastis, dan kohesif, mengembang dan menyusut dengan cepat, sehingga mempunyai perubahan volume yang besar dan itu terjadi karena pengaruh air. Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung (clay) adalah sebagai berikut (Hardiyatmo, 1992):  Ukuran butir halus, kurang dari 0,002 mm  Permeabilitas rendah  Kenaikan air kapiler tinggi  Bersifat sangat kohesif  Kadar kembang susut yang tinggi  Proses konsolidasi lambat Sifat Fisis Tanah Sifat fisis tanah adalah sifat tanah dalam keadaan asli yang digunakan untuk menentukan jenis tanah (Wisely, 1994). Pengujian sifat fisis tanah meliputi: pengujian berat jenis, kadar air, batas-batas Atterberg, dan gradasi butiran tanah. 1. Berat jenis tanah (Specific gravity) Specific gravity (Gs) adalah perbandingan antara berat volume butiran padat (𝛾𝑠 ) dengan berat volume air (𝛾𝑤 ) pada temperature 4ºC (Hardiyatmo, 2010). Uji specific gravity dilakukan untuk mengetahui berat jenis dari tanah lempung. Macam tanah Specific gravity Kerikil 2,65 – 2,68 Pasir 2,65 – 2,68 Lanau an-organik 2,62 – 2,68 Lanau organik 2,58 – 2,65 Lempung an-organik 2,68 – 2,75 Humus 1,37 Gambut 1,25 – 1.80

Sifat Mekanis Tanah Sifat mekanis tanah yaitu sifat tanah jika memperoleh pembebanan akan mengalami perubahan pemadatan. Sifat mekanis ini digunakan sebagai parameter dalam perencanaan pondasi (Wisley, 1994). Pengujiann sifat mekanis tanah meliputi: 1. Pemadatan (Standard Proctor) Pemadatan merupakan usaha untuk mempertinggi kerapatan tanah dengan memakai energy mekanis untuk menghasilkan pemampatan partikel. Menurut Hardiyatmo (2010), pemadatan tanah bertujuan antara lain :  Mempertinggi kuat geser tanah  Mengurangi sifat mudah mampat (Compresibility)

2. Kadar Air (w) Kadar air (w) didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air (ww) dengan berat tanah kering (ws) dan dinyatakan dalam persen. Tanah terdiri 3

 

Penurunan tanah untuk lempung terkonsolidasi normal dimana e versus log p merupakan garis lurus maka:

Mengurangi permeabilitas Mengurangi perubahan volume yang disebabkan perubahan kadar air dan lain-lainnya. 2. Uji Konsolidasi Uji konsolidasi satu dimensi di laboratorium dilakukan dengan alat Oedometer atau konsolidometer.

𝐶𝑐𝐻

𝑝˳+𝛥𝑝

Sc = 1 +𝑒˳ log (

𝑝˳

)

Sumber: Braja M.Das

Indeks Pemampatan atau Compression Index (Cc) Untuk lempung yang struktur tanahnya tak terganggu/belum rusak (undisturb): Cc = 0,009 (LL - 10) Untuk lempung yang terbentuk kembali (remoled) maka: Cc = 0,007 (LL – 10) Sumber: Braja M.Das

Gambar 1. Gambar skema alat uji kosolidometer (oedemeter) Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahanlahan pada tanah jenuh sempurna dengan permabilitas rendah akibat pengaliran sebagai air pori. Proses tersebut berlangsung terus sampai kelebihan tegangan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total telah benar-benar hilang. (Craig 1994). Koefisien konsolidasi vertikal (Cv) menentukan kecepatan pengaliran air pada arah vertical dalam tanah. Karena pada umumnya konsolidasi berlangsung satu arah saja, yaitu arah vertical, maka koefisien konsolidasi sangat berpengaruh terhadap kecepatan konsolidasi yang terjadi. Harga Cv dapat dicari mempergunakan persamaan berikut: Cv =

Penurunan Tanah Salah satu permasalahan utama pada tanah lunak dalam suatu pekerjaan konstruksi adalah penurunan tanah yang sangat besar. Penurunan yang besar tersebut disebabkan oleh penurunan konsolidasi pada tanah. Ketika tanah dibebani, maka sama dengan material lain, tanah akan mengalami penurunan. Dalam ilmu Geoteknik, dikenal tiga jenis penurunan tanah yaitu: 1. Penurunan Seketika (Immediate Settlement) 2. Penurunan Konsolidasi/Primer (Consolidation Settlement) 3. Rangkak/Sekunder (Creep/Secondary Settlement) Penurunan seketika merupakan penurunan yang terjadi seketika saat beban diberikan. Pada tanah jenuh air dan permeabilitas rendah, beban yang bekerja diterima sepenuhnya oleh tegangan air pori. Pada tanah dengan permeabilitas tinggi, tegangan air pori yang terjadi muncul hanya sebentar karena tegangan air pori ini terdisipasi dengan cepat. Deformasi yang terjadi pada tanah tidak disertai dengan perubahan volume.

0.848d2 𝑡90

Dimana: Cv = koefisien konsolidasi vertical (cm2/detik) Tv = faktor waktu tergantung dari derajat konsolidasi T = waktu yang dibutuhkan untuk mencapai derajat konsolidasi (detik) H = Panjang aliran yang harus ditempuh air pori selama proses konsolidasi

Abu Sabut Kelapa Pada umumnya, abu sabut kelapa terdiri dari unsur organik seperti serat cellolusedan lignin. Disamping itu, limbah ini juga mengandung mineral yang terdiri dari silika, aluminia dan oksida-oksida besi. SiO2 abu sabut kelapa merupakan hal yang paling penting karena dapat bereaksi dengan kapur dan air. 4

Abu sabut kelapa juga mengandung zat pozzolan suatu zat yang sama dikandung oleh semen portland, abu terbang dari hasil pembakaran batu bara, juga abu sekam padi yang pada kadar dan perlakuan tertentu memberikan reaksi terhadap perubahan sifat mekanis tanah lempung. Namun abu sabut kelapa harus di bakar pada suhu maksimal 200˚C karena jika lebih panas dari 200˚C maka zat pozzolan akan hilang. Pengolahan abu sabut kelapa sangat mudah. Sebelum dibakar serat sabut kelapa di diamkan selama satu hari setelah kering lalu dibakar dengan panas 200˚C hingga membantuk abu lalu disaring hingga mendapatkan abu yang benar - benar halus.

Bagan Alir Penelitian :

METODE PENELITIAN Tinjauan Umum Pelaksanaan penelitian ini dilakukan dengan pendekatan secara teori, pengamatan benda uji dengan mengedintifikasi parameter umum untuk mengetahui jenis tanah dan dilanjutkan dengan serangkaian pengujian laboratorium. Pendekatan teori adalah dengan membaca literatur yang berkaitan dengan sifat pemampatan tanah dan sifat mekanik tanah lainnya sebagai referensi dan membuka dan menjalankan standar-standar yang berlaku untuk pengujian di laboratorium. Selanjutnya adalah melakukan pengujian laboratorium meliputi pengujian sifat fisik, teknik dan dilanjutkan studi dan analisa data. Bahan Penelitian 1. Tanah, Sampel tanah yang diambil dengan kondisi terganggu (disturbed). Pengambilan tanah pada kedalaman ± 30 cm. Lokasi pengambilan tanah dilakukan di desa Wori kabupaten Minahasa Utara. 2. Abu sabut kelapa Abu sabut kelapa diambil dari desa Liwutung, kecamatan Pasan, kabupaten Minahasa Tenggara. Didapat dari limbah sabut kelapa yang tak terpakai lalu dikeringkan selama satu hari untuk mengeleminasi kandungan air dalam bahan dengan menguapkan air dari permukaan sabut kelapa. Selanjutnya sabut kelapa dibakar pada suhu 200˚ C sampai menjadi abu dalam waktu tertentu.

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Karakteristik Tanah Hasil pengujian karakteristik Tanah dapat dilihat pada tabel 1. sebagai berikut : Tabel 1. Uji Karakteristik Tanah No. 1 2 3 4 5 5

Karakteristik Tanah Kadar Air (w) Batas cair (LL) Batas Plastis (PL) Indeks Plastis (PI) Berat Jenis (Gs)

Nilai 4.381% 50% 36.135% 13.865% 2.724

6

Lolos Ayakan No.200

LL-30 = 50 – 30 = 20 maka kelompok tanah menjadi A – 7 – 5.

38.276%

Gambar grafik 1. Nilai batas – batas Atterberg untuk sub kelompok A – 4, A – 5, A – 6, A – 7 Klasifikasi AASTHO

Klasifikasi Tanah Sistem USCS Dari hasil pengujian karakteristik pada tabel 1, yaitu nilai presentase lolos saringan no. 200 adalah 38.276 %, maka berdasarkan tabel klasifikasi USCS tanah tersebut termasuk dalam simbol SC. SC merupakan jenis tanah pasir berlempung. karena tanah tersebut berbutir kasar 50% butiran tertahan saringan No. 200. Tanah yang diuji semuanya lolos saringan No. 4 dan mengandung banyak butiran halus. Tanah ini juga memiliki plastisitas sedang, karena nilai LL sebesar 50%, dan PI sebesar 13.865%. Klasifikasi ini juga ditentukan oleh presentase > 12% lolos saringan no. 200 dan nilai Cu = 32.8, Cc = 1.7.

Pengujian Konsolidasi Tabel 2. Hasil Pengujian Konsolidasi ASK Cv (cm²/det) Cc Sc (cm) 0% 0,5525 8,30482 1,089883 2% 1,98 6,45570 0,929694 4% 2,3428 5,67887 0,820165 6% 2,4975 5,35497 0,794153 8% 2,5298 4,86475 0,701278 Hasil pengujian koefisien konsolidasi (Cv) terendah terdapat pada tanah asli sebesar 0,5525 cm²/det dan mengalami peningkatan terbesar pada tanah dengan campuran abu sabut kelapa 8% sebesar 2,5298 cm²/det. Dapat dilihat pada Gambar grafik .3.

Klasifikasi Tanah Sistem AASTHO

Cv cm²/det

Karena tanah yang lolos saringan 200 no.200 sebanyak 38.276% (lebih dari 35%), maka tanah ini masuk dalam klasifikasi tanah lempung.  Hitung Indeks Grup (GI), sebagai berikut : GI = (F – 35)[0,2 + 0,005 (LL – 40)] + 0,01 (F – 15)(PI – 10) = (38,276 – 35)[0,2 + 0,005 (50– 40)] + 0,01 (38,276 -15)(13,865 – 10) = 1.718  Dengan Batas cair (LL) = 50 dan indeks plastis (PI) = 13.865 % maka tanah yang digunakan adalah  tanah berlempung dengan PI >10 kelompok A-7 (LL min = 41 dan PI min = 11). Karena PI = 13.865 >

2.9 2.6 2.3 2 1.7 1.4 1.1 0.8 0.5 0%

2%

4%

6%

8%

Abu Sabut Kelapa

Gambar grafik 3. Hubungan Antara Presentase Campuran Abu Sabut Kelapa Dengan Koefisien Konsolidasi (Cv)

Hasil pengujian menunjukan bahwa nilai indeks pemampatan (Cc) menurun, nilai tertinggi terdapat pada tanah asli sebesar 8,3048 dan nilai terendah terdapat pada tanah dengan campuran abu sabut 6

Cc

kelapa 8% sebesar 4,86475. Dapat dilihat pada Gambar grafik 4. 9.00000 8.00000 7.00000 6.00000 5.00000 4.00000 3.00000

2.

0% 2% 4% 6% 8%

Abu Sabut Kelapa Gambar grafik 4. Hubungan Antara Presentase Campuran Abu Sabut Kelapa Dengan Indeks Pemampatan (Cc)

Sc (cm)

Nilai penurunan konsolidasi (Sc) lapangan mengalami penurunan. Nilai tertinggi terdapat pada tanah asli yaitu 1,089883 cm. Nilai terendah terdapat pada tanah dengan campuran 8% sebesar 0,701278 cm. Dapat dilihat pada Gambar grafik 5.

3.

1.4 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0%

2%

4%

6%

8%

4.

Abu Sabut Kelapa

Gambar grafik 5. Hubungan Antara Presentase Campuran Abu Sabut Kelapa Dengan Penurunan Konsolidasi (Sc) Lapangan.

campuran abu sabut kelapa 8% sebesar 2,5298 cm²/det. Dikarenakan permeabilitas tanah mengalami peningkatan sehingga mempercepat waktu kosolidasi. Hasil pengujian menunjukan bahwa nilai indeks pemampatan (Cc) menurun, nilai tertinggi terdapat pada tanah asli sebesar 8,3048 dan nilai terendah terdapat pada tanah dengan campuran abu sabut kelapa 8% sebesar 4,86475. Bertambahnya butiran abu sabut kelapa yang mengisi rongga pori tanah akan mengurangi jarak antar butiran, sehingga menjadi semakin rapat. Semakin kecil nilai Cc maka tanah tersebut mempunyai potensi untuk terjadi penurunan semakin berkurang. Nilai penurunan konsolidasi (Sc) mengalami penurunan. Nilai tertingg...