1. Pendahuluan
Tanah gambut merupakan tanah dengan kandungan organic > 75% (ASTM D-4427, 1984) dan terbentuk dari pelapukan tumbuh-tumbuhan dengan usia sekitar 18000 tahun (Pusat Litbang Prasarana Transportasi, 2001). Di Indonesia tanah gambut menempati areal seluas ±20,6 juta hektar atau sekitar 10,8% luas daratan Indonesia (Wetlands International, 2004) yang sebagian besar tersebar di Pulau Kalimantan, Sumatera dan Papua.
Tanah gambut dikenal sebagai tanah yang angka pori dan kadar airnya sangat tinggi sehingga daya dukungnya sangat rendah dan kemampumampatannya sangat tinggi. Untuk itu diperlukan perbaikan agar dapat mendukung beban besar dan tidak memampat bila dibebani. Metode perbaikan tanah gambut yang umum digunakan adalah pemasangan cerucuk kayu atau galar kayu (corduroy), pembuatan kolom-kolom pasir, pemberian beban awal (preloading) untuk memampatkan lapisan gambut, serta pengelupasan lapisan gambut (bila lapisannya tipis) yang kemudian diganti dengan tanah berkualitas baik. Hanya saja, semua metode tersebut kurang berwawasan lingkungan karena harus menggunakan kayu atau tanah urug dalam jumlah yang sangat besar.
Karena alasan tersebut maka dikembangkan metode stabilisasi dengan menggunakan bahan aditif seperti semen, campuran kapur-abu terbang, atau campuran kapur-abu sekam. Jelisic dan Lappanen (2001), Hebib dan Farrel (2003), Ilyas, dkk (2008), Said dan Taib (2009) menjelaskan bahwa penggunaan bahan silica telah mampu memperbaiki sifat fisik tanah gambut.
Metode stabilisasi untuk tanah gambut tersebut kemudian dikembangkan oleh Yulianto dan Mochtar (2010 dan 2012) serta oleh Harwadi dan Mochtar (2010) dengan menggunakan kapur CaCO3 yang dicampur masing-masing dengan Abu Sekam Padi (ASP) dan dengan Abu Terbang (AT). Dari studi yang dilakukan diperoleh campuran bahan stabilisasi (admixture) yaitu 30% CaCO3+70% ASP dan 30% CaCO3+70%AT. Pemakaian 10% admixture telah mampu memperbaiki perilaku tanah gambut berserat yang distabilisasi.
Hasil yang dituliskan dalam makalah ini merupakan lanjutan dari penelitian yang telah dilakukan oleh Mochtar, dkk (2010-2012). Pada penelitian ini, sampel gambut berserat yang distabilisasi dibuat dalam ukuran besar (100x60x700cm3 ); kemudian untuk masingmasing sampel digunakan 10% admixture-1 (30% CaCO3+70%ASP) dan 10% admixture-2 (30% CaCO3+70%AT). Pemeraman gambut berserat yang distabilisasi dilakukan selama 90 hari untuk mengetahui perubahan sifat fisik tanah gambut yang distabilisasi akibat pengaruh pembentukan senyawa calcium silica hydrates (CaSiO3) pada tanah gambut berserat.
2. Tanah Gambut yang Diteliti
Sampel tanah gambut diambil dari desa Bareng Bengkel, Palangkaraya, Kalimantan Tengah. Proses pengambilan sampel tanah gambut berserat kondisi terganggu dan tidak terganggu seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Pengujian sifat fisik gambut berserat initial disesuaikan dengan Peat Testing Manual ASTM-1984.
Jenis pengujian laboratorium meliputi, uji kadar air, Gs dengan menggunakan kerosin, uji keasaman dengan pH meter, uji kadar organik pada suhu 900oC dan uji distribusi ukuran serat. Hasil pengujian laboratorium sifat fisik gambut initial yang dilakukan oleh Yulianto dan Mochtar (2010) ditunjukkan pada Tabel 1.
Dari data tersebut diketahui bahwa sifat fisik tanah gambut yang diteliti bersesuaian dengan tanah gambut yang distudi oleh peneliti lainnya (Hanrahan, 1954; Lea, Brawner, 1959; MacFarlane and Radforth, 1965; MacFarlane, 1959; Mochtar, dkk., 1991, 1998, 1999, 2002, and Pasmar, 2000). Berdasarkan data tersebut, tanah gambut yang diteliti dapat diklasifikasikan sebagai "tanah gambut (Hemic) dengan kandungan abu rendah dan keasaman tinggi" atau "peat soil (hemic) with low ash content and high acidity".
Gambar 1. Proses pengambilan sampel tanah gambut a. Sampel terganggu, b. Sampel tidak terganggu
Tabel 1. Sifat fisik gambut berserat kondisi initial
| Gambut | Hasil | ||
|---|---|---|---|
| Parameter | yang | Penelitian | |
| diteliti | Sebelumnya | ||
| Spesific Gravity (Gs) | - | 1.49 | 1.4 - 1.7 |
| Angka Pori (e ) | - | 9.7 | 6.89 - 11.09 |
| Berat Volume (gt) | gr/cm3 | 1,044 | 0.9 - 1.25 |
| Keasaman (pH) | - | 3.1 | 3-7 |
| Kadar Air (wc) | % | 649.78 | 450 - 1500 |
| Kandungan Organik (Oc) | % | 97 | 62.5 - 98 |
| Kadar Abu (Ac) | % | 3 | 2 - 37.5 |
| Kadar Serat (Fc) | % | 52.1 | 39.5 - 61.3 |
Sumber: Yulianto dan Mochtar (2010)
Struktur micro sampel gambut berserat yang distudi yang diperoleh dari uji Scaning Electron Microscope (SEM) ditunjukkan dalam Gambar 2. Dari foto SEM tersebut terlihat ada 2 jenis pori dalam tanah gambut yang distudi yaitu makropori yang terletak diantara serat kasar dan mikropori yang berada di dalam serat kasar.
3. Material Stabilisasi
Komposisi unsur kimia pada material stabilisasi yang digunakan telah diuji oleh Harwadi dan Mochtar (2010) dan Yulianto dan Mochtar (2010) seperti ditunjukkan pada Tabel 2 dan Tabel 3. Silica merupakan senyawa yang paling dominan dalam ASP dan AT; hanya saja ASP mempunyai kandungan silica lebih tinggi dari pada AT. Ukuran butiran AT lebih halus dibandingkan dengan ASP sehingga AT dapat mengisi pori gambut dengan lebih baik.
Pengujian kandungan B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) abu terbang dilakukan untuk mengetahui kandungan logam berat yang ada dalam abu terbang untuk di cek dengan batas berbahaya yang disyaratkan oleh PP no 85/1999. Hasil pengujian (Tabel 4) ternyata semua jenis logam berat yang terkandung masih jauh di bawah ambang batas yang diijinkan; jadi abu terbang aman untuk lingkungan.
Gambar 2. Foto SEM gambut berserat yang distudi; a). makropori diantara serat kasar; b). mikropori di dalam serat kasar (Sumber: Yulianto, dan Mochtar, 2012)
4. Foto SEM Gambut yang Distabilisasi
Gambar 3a dan 3b adalah foto SEM dari gambut yang distabilisasi masing-masing dengan 10% Admixture-1 dan 10% Admixture-2. Lempengan abu sekam (Admixture-1) terlihat jelas pada Foto 3a; sedang butiran abu terbang (Admixture-2) yang lebih kecil dan bulat terlihat lebih sempurna mengisi ruang pori diantara serat gambut.
Tabel 2. Komposisi kimia abu Sekam Padi (ASP) dan Abu Terbang (AT)
| Parameter | Hasil (%) | ||
|---|---|---|---|
| No | Uji | ASP | AT |
| 1 | SiO2 | 77.00 | 43.1 |
| 2 | P2O5 | 2.40 | - |
| 3 | Al2O3 | - | 18 |
| 4 | Fe2O3 | 5.69 | 20.8 |
| 5 | CaO | 9.94 | 13.4 |
| 6 | K2O | 2.61 | 14.6 |
Sumber: Harwadi dan Mochtar, 2010; Yulianto dan Mochtar, 2010)
Tabel 3. Komposisi kimia kapur CaCO3
| No | Parameter Uji | Hasil (%) |
|---|---|---|
| 1 | CaCO3 | 71.37 |
| 2 | CaSO42H2O | 18.76 |
| 3 | (NH4)2SO4 | 1.33 |
| 4 | (NH4)2CO3 | 0 |
| 5 | NH3 bebas | 0 |
| 6 | H2O | 18,10 |
Sumber: Harwadi dan Mochtar, 2010
Gambar 3. Foto SEM gambut yang distabilisasi dengan (a). Admixture-1 dan (b). Admixture-2
Tabel 4. Kandungan logam berat pada abu terbang
| No | Parameter | Sat | Batas Maksimum | Limit | Hasil Pengujian Sampel Fly Ash | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Diijinkan PP. 85/199 | Deteksi | A | В | C | |||
| 1 | Mercury (Hg) | mg/l | 0.2 | 0.0014 | < 0.0014 | < 0.0014 | < 0.0014 |
| 2 | Plumbum (Pb) | mg/l | 5.0 | 0.0405 | < 0.0405 | < 0.0405 | < 0.0405 |
| 3 | Cadmium (Cd) | mg/l | 1.0 | 0.0100 | < 0.0100 | < 0.0100 | < 0.0100 |
| 4 | Chrom (Cr) | mg/l | 5.0 | 0.0198 | 0.4774 | 0.6617 | 0.4015 |
| 5 | Copper (Cu) | mg/l | 10.0 | 0.0196 | 0.0721 | 0.1064 | 0.0768 |
Sumber: Harwadi dan Mochtar, 2010.
5. Perilaku Tanah Gambut vang Distabilisasi
Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa prosentase admixture yang ditambahkan pada gambut berserat adalah 10% dari berat basah gambut yang dimodelkan di laboratorium. Pengujian sifat fisik gambut berserat yang distabilisasi dilakukan pada usia stabilisasi 20, 30, 45, 60, dan 90 hari dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh pembentukan C<sub>a</sub>SiO<sub>3</sub> pada sifat fisik tanah gambut berserat yang distudi.
Gambar 4 menunjukkan bahwa sampai dengan usia stabilisasi mencapai 20 hari, harga γ<sub>t</sub> melebihi harga initial (sebelum distabilisasi) yaitu sebesar 1.16 t/m<sup>2</sup>. Hal ini terjadi karena adanya penambahan bahan admixture yang merupakan material anorganik yang mengisi pori-pori tanah yang sebelumnya ditempati oleh air: keadaan ini menyebabkan kandungan air dalam tanah menurun. Setelah itu, sampai dengan usia stabilisasi mencapai 60 hari, peningkatan nilai γ<sub>t</sub> yang terjadi kurang signifikan yang berarti proses penyerapan air oleh C<sub>a</sub>SiO<sub>3</sub> untuk pembentukan gel C<sub>a</sub>SiO<sub>3</sub> masih sangat lamban. Keadaan berubah setelah stabilisasi berusia 60 hari dimana harga γ<sub>t</sub> menurun drastis. Hal ini disebabkan oleh berat tanah yang semakin berkurang karena semakin sedikitnya kandungan air didalam pori tanah peat sebagai akibat dari perubahan jelly C<sub>a</sub>SiO<sub>3</sub> menjadi kristal. Untuk gambut dengan Admixture-1, nilai γ<sub>t</sub> gambut yang distabilisasi lebih kecil dari pada γ<sub>t</sub> initial; hal ini seharusnya tidak terjadi karena gambut yang distabilisasi mengandung material anorganik yang lebih berat dari pada material organik. Jadi keadaan ini mungkin disebabkan sampel yang ditentukan nilai γ<sub>t</sub> nya diambil di tempat yang gambutnya tidak tercampur merata dengan Admixture-1. Kemungkinan ini dapat terjadi mengingat proses pencampuran gambut dengan Admixture-1 jauh lebih sulit dari pada Admixture-2. Setelah usia stabilisasi > 60 hari, penurunan nilai y, dari tanah vang distabilisasi dengan Admixture-2 teriadi secara
perlahan bahkan hampir konstan. Hal ini disebabkan oleh proses dekomposisi serat yang menyebabkan berat dan volume tanah gambut berkurang secara perlahan sesuai dengan kecepatan proses dekomposisi.
Pada usia stabilisasi mencapai 20 hari, kadar air awal tanah gambut yang distudi turun drastis dari 650% menjadi sekitar 300% (Gambar 5). Hal ini sesuai dengan harga y, yang meningkat pada umur stabilisasi 20 hari yaitu disebabkan oleh adanya material anorganik yang mengisi pori tanah yang semula diisi air. Setelah itu, penurunan kadar air tanah gambut yang distabilisasi dengan Admixture-2 terjadi secara perlahan karena masih dalam proses pembentukan jelly Ca-SiO<sub>3</sub>. Tanah gambut yang distabilisasi dengan Admixture-1 mengalami penurunan kadar air sampai usia stabilisasi mencapai 60 hari. Hal ini disebabkan air didalam pori tanah yang distabilisasi semakin berkurang karena perubahan jelly C<sub>a</sub>SiO<sub>3</sub> menjadi kristal yang berakibat pada semakin berkurangnya berat air didalam pori. Kenaikan kadar air pada usia stabilisasi 90 hari disebabkan adanya proses dekomposisi serat yang menyebabkan berat kering tanah gambut menurun.
Gambar 4. Pengaruh usia stabilisasi terhadap nilai berat volume tanah gambut yang distabilisasi
Gambar 5. Pengaruh usia stabilisasi terhadap nilai kadar air gambut yang distabilisasi
Pengaruh usia stabilisasi pada perubahan nilai berat jenis (Gs) ditunjukkan pada Gambar 6. Penambahan masing-masing admixture, menyebabkan peningkatan nilai Gs menjadi sekitar 2.10 pada usia stabilisasi 20 hari; keadaan ini disebabkan oleh kandungan material anorganik pada admiture yang dicampurkan dalam tanah. Setelah itu, sampai usia stabilisasi mencapai 60 hari harga Gs meningkat secara perlahan sampai sekitar 2.50. Hal ini berarti jelly CaSiO3 yang terbentuk telah berubah menjadi kristal sehingga berat keringnya meningkat. Pada usia stabilisasi 90 hari dimana proses dekomposisi serat telah terjadi, harga Gs menurun menjadi sekitar 2,40 dikarenakan berat dan volume gambut yang mengecil.
Angka pori gambut yang distabilisasi juga berubah akibat adanya campuran admixture dalam tanah gambut (Gambar 7). Pada usia 20 hari, angka pori gambut yang distabilisasi turun drastis, dari 9.7 menjadi 6.7 dan 6.2 untuk masing-masing gambut dengan Admixture-1 dan Admixture-2. Penurunan angka pori yang terjadi selanjutnya tidak signifikan sampai usia stabilisasi mencapai 45 hari. Pada usia 60 hari, angka pori membesar lagi; hal ini semakin memperkuat analisis yang telah diberikan sebelumnya bahwa terjadi perubahan dari jelly CaSiO3 menjadi kristal sehingga pori yang terbentuk diantara gumpalan gambut bertambah besar. Setelah usia stabilisasi lebih dari 60 hari, proses decomposisi mulai terjadi yang berarti volume serat juga berkurang secara perlahan sehingga angka pori dari gambut yang distabilisasi dengan Admixture-2 juga meningkat secara perlahan. Hanya saja, kurva angka pori dari tanah gambut yang distabilisasi dengan Admixture-1 terlihat agak aneh seperti nilai γt ; hal ini disebabkan nilai angka pori dihitung dari nilai γtyang hasilnya kurang memuaskan seperti ditunjukkan pada Gambar 4.
Analisis yang diberikan diatas telah dapat memberikan penjelasan bahwa perubahan parameter gambut yang distabilisasi dengan dua jenis admixture yang distudi mempunyai kecenderungan perilaku yang sama. Hanya
Gambar 6. Pengaruh usia stabilisasi terhadap nilai berat jenis (Gs) gambut berserat yang distabilisasi
Gambar 7. Pengaruh usia stabilisasi terhadap nilai angka pori gambut yang distabilisasi
saja, penambahan Admixture-2 pada tanah gambut memberikan perubahan sifat tanah yang sedikit lebih baik dibandingkan dengan gambut yang distabilisasi dengan Admixture-1. Perbedaan tersebut mungkin disebabkan oleh ukuran butir yang berbeda (admixture-2 lebih halus dari pada admixture-1). Disamping itu, pemakaian abu sekam padi sebagai bahan admixture perlu perhatian khusus saat mencampurkannya dengan tanah gambut mengingat abu sekam padi mudah menggumpal apabila terkena air sehingga agak sulit untuk memperoleh campuran yang merata.
6. Kesimpulan
Dari uraian yang diberikan di atas dapat disimpulkan beberapa hal yaitu:
- 1. Tanah gambut yang distudi dapat diklasifikasikan sebagai "tanah gambut (hemic) dengan kandungan abu rendah dan keasaman tinggi".
- 2. Abu terbang (campuran Admixture-2) memiliki ukuran butiran lebih halus dan kemudahan dalam pelaksanaan pencampurannya dari pada abu sekam padi (campuran Admixture-1).
- 3. Parameter fisik tanah gambut yang distabilisasi (γt , wc , Gs, dan e) mengalami perbaikan pada usia stabi-
- lisasi 20 hari karena pori-pori gambut diisi oleh admixture yang merupakan material anorganik; sampai dengan usia stabilisasi mencapai 45 hari perbaikan sifat fisik yang terjadi tidak signifikan.
- 4. Perubahan sifat fisik tanah gambut menjadi berarti lagi pada saat usia stabilisasi 45-60 hari karena terjadi proses perubahan jelly CaSiO3 menjadi kristal.
- 5. Dekomposisi serat gambut mulai terjadi pada usia stabilisasi ≥ 60 hari dimana keadaan ini berakibat pada terjadinya perubahan parameter fisik gambut yang distabilisasi.
- 6. Pemakaian Admixture-2 (CaCO3+abu terbang) sebagai bahan stabilisasi tanah gambut berserat memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan Admixture-1 (CaCO3+abu sekam padi).