1. Pendahuluan
Konstruksi jalan, bangunan gedung dan jembatan sering dilaksanakan di lahan yang memiliki karakteristik tanah kurang baik, salah satunya adalah jenis tanah lunak. Tanah lunak memiliki sifat daya dukung yang rendah, dan termasuk jenis tanah kohesif. Terdapat beberapa kasus kegagalan konstruksi yang disebabkan kondisi tanah yang kurang baik seperti
gedung yang mengalami kemiringan di daerah Pangkal Pinang (Orlando & Sentosa, 2021), kerusakan jalan akibat lapisan tanah dasar jalan pada ruas jalan Purwodadi-Geyer (Chasanah, 2015), dan runtuhnya jembatan Boompai di Papua akibat pergesaran abutment (Pujiyanto; dkk, 2017). Maka dari itu, perlu upaya untuk meningkatkan daya dukung lapisan tanah pondasi dengan menggunakan metode stabilisasi tanah (Yohanes dkk, 2020). Stabilisasi tanah adalah
* Penulis Korespondensi: arief.budi.mtri20@polban.ac.id
perbaikan sifat-sifat tanah dengan mencampur material tambahan yang dapat meningkatkan kekuatan tanah. Material tambahan yang biasa digunakan adalah semen, kapur, fly ash, abu vulkanik, rubber crumb, dan limbah plastik. Untuk memanfaatkan Sumber Daya Alam (SDA) di Indonesia, baiknya menggunakan material campuran yang sudah tersedia dari alam, salah satunya yaitu memanfaatkan lumpur Bledug Kuwu. Bledug Kuwu merupakan sebuah fenomena gunung api lumpur (mud volcano) yang terletak di Desa Kuwu, Kecamatan Kradenan, Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah (Sabdaningsih, 2018). Berdasarkan pengujian Laboratorium Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara (TEKMIRA) di Bandung tahun 2020, kandungan unsur kimia dari lumpur Bledug Kuwu hampir menyerupai material fly ash dan abu vulkanik, terutama pada unsur kimia SiO<sub>2</sub>, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, K<sub>2</sub>O, CaO, MgO, dan TiO<sub>2</sub>. Campuran kedua yaitu menggunakan larutan kimia asam fosfat, bahan kimia ini masih sedikit yang menggunakannya dunia konstruksi. Berdasarkan penelitian sebelumnya bahan kimia asam fosfat dapat digunakan untuk konstruksi dalam bidang stabilisasi tanah, menurut (Syahril dkk, 2020). Urgensi dari penelitian ini adalah sering terjadinya masalah di lapisan tanah pondasi dan inovasi terhadap pemanfaatan bahan kimia asam fosfat dan sumber daya alam yaitu lumpur Bledug Kuwu, sehingga dapat bermanfaat dalam peningkatan kualitas pelaksanaan infrastruktur di Indonesia
2. Tinjauan Pustaka
2.1 Tanah lunak
Tanah lunak adalah tanah kohesif yang sebagian besar terdiri dari butir-butir yang sangat halus seperti lanau atau lempung, (Siska & Yakin, 2016), tanah jenis ini juga memiliki sifat daya dukung yang rendah, koefisien permeabilitas yang rendah, kemampatan cukup tinggi, dan nilai gaya geser yang rendah, hal tersebut tentu saja dapat mengakibatkan suatu konstruksi di atasnya labil, maka dari itu perlu dilakukan stabilisai tanah.
2.2 Stabilisasi Tanah
Stabilisasi tanah adalah suatu kegiatan pada suatu proyek konstruksi yang bertujuan untuk memperbaiki sifat tanah asli, antara lain sifat plastisitas tanah dan kembang susut (Syahril dkk, 2020). Upaya dalam memperbaikinya berupa mencampur material alam atau buatan maupun bahan kimia. Material yang biasa digunakan oleh peneliti lainnya adalah semen, kapur, fly ash, abu vulkanik, rubber crumb, limbah plastik, dan bahan campuran lainnya, campuran yang digunakan bervariasi dan bisa dimodifikasi karena dipengaruhi dengan kondisi alam, lingkungan sekitar maupun tujuan lain yang diinginkan.
2.3 Lumpur bledug kuwu
Bledug kuwu adalah fenomena letupan gunung api lumpur yang terletak di Desa Kuwu, Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah. Menurut (Sabdaningsih, 2018) Bledug Kuwu merupakan air laut yang terperangkap dari Selat Muria, dibuktikan dengan adanya fosil moluska yang hidup pada lingkungan berkadar garam tinggi. Daerah Bledug Kuwu berasal dari batuan yang mengalami patahan di sesar Muria yang mengakibatkan keluarnya aliran gas ke permukaan bumi melalui batuan yang mudah dilaluinya.
Gambar 1. Fenomena alam bledug kuwu (Sabdaningsih, 2018)
Berdasarkan pengujian Laboratorium Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara (TEKMIRA) di Bandung tahun 2020, kandungan unsur kimia dari lumpur Bledug Kuwu hampir menyerupai material fly ash dan abu vulkanik. Menurut (Kumalasari dkk, 2020) lumpur Bledug Kuwu memiliki bahan penyusun kimia menyerupai dengan yang dimiliki fly ash dan juga mengandung CaO seperti kandungan kapur. Berikut Tabel 1 yang menunjukkan perbandingan kandungan unsur kimia dari material dari Bledug Kuwu, dengan fly ash (Klarens dkk., 2016), dan abu vulkanik (Nasarani dkk, 2019):
Tabel 1. Kandungan unsur kimia bledug kuwu dengan fly ash dan abu yulkanik
| Unsur Kimia | Bledug Kuwu (%) | Fly Ash (%) | Abu Vulkanik (%) |
|---|---|---|---|
| SiO2 | 45,02 | 34,29 | 52,52 |
| \(Al_2O_3\) | 12,58 | 16,62 | 18,69 |
| \(Fe_2O_3\) | 4,58 | 15,38 | 9,17 |
| K₂O | 0,82 | 1,35 | 2,10 |
| CaO | 11,06 | 18,18 | 8,96 |
| MgO | 1,55 | 7,52 | 2,89 |
| TiO2 | 0,50 | 0,73 | 1,45 |
| Na₂O | 3,25 | - | 0,29 |
| LOI | 20,02 | 0,36 | - |
(Sumber: fly ash (Klarens dkk., 2016), abu vulkanik (Nasarani dkk, 2019))
2.4 Larutan asam fosfat
Asam fosfat adalah bahan kimia yang memiliki tekstur kental, berwarna hitam keruh, dan banyak digunakan dalam kegiatan perindustrian. Suatu larutan kimia tertentu dapat mengikat mineral lempung menjadi padatan, sehingga mengurangi pemuaian susut dan muai susut lempung (Syahril dkk, 2020), khususnya asam fosfat. Bahan kimia asam fosfat diharapkan dapat menambah kekuatan dan daya dukung tanah karena
akan bereaksi terhadap air yang berada dalam tanah akibat proses pemuaian.
Gambar 2. Larutan asam fosfat
2.5 Pengujian Unconfined Compressive Strength (UCS)
Unconfined Compressive Strength Test atau pengujian kuat tekan bebas tanah merupakan salah satu pengujian tanah untuk menentukan nilai kekuatannya, dengan benda uji berbentuk silinder hasil dari pemadatan. Sample pengujian UCS ini bersifat undrained atau tidak terdrainase dikarenakan penekanan dilakukan relative cepat sehingga tidak menyebabkan air keluar dari pori – pori sampel tanah. Standard acuan pengujian ini adalah ASTM D 2166.
3. Metodologi Penelitian
Diagram alir tersebut menggambarkan langkah-langkah sistematis dalam penelitian mengenai stabilisasi tanah
Gambar 3. Diagram alir penelitian Varian 3 = 15% LBK + 10% LAF
lunak menggunakan lumpur Bledug Kuwu (LBK) dan larutan asam fosfat (LAF). Penelitian dimulai dengan melakukan studi literatur untuk memahami teori dan metode yang relevan. Setelah itu, dilakukan persiapan alat dan bahan yang meliputi pengumpulan tanah lunak, LBK, dan LAF. Tahap berikutnya adalah pengujian sifat fisik (index properties) tanah asli, yang mencakup pengujian ukuran butir (grain size), berat jenis (specific gravity), kadar air, batas Atterberg (Atterberg limit), dan klasifikasi tanah untuk menentukan apakah tanah tersebut termasuk dalam kategori tanah lunak. Jika hasil pengujian menunjukkan tanah termasuk tanah lunak, maka penelitian dilanjutkan dengan pengujian sifat mekanis (engineering properties), khususnya pengujian kuat tekan bebas atau Unconfined Compressive Strength (UCS). Pada tahap ini, dilakukan beberapa variasi campuran tanah dengan LBK dan LAF dalam persentase yang berbeda, yaitu campuran tanah dengan 5% LBK dan 10% LAF, 10% LBK dan 10% LAF, serta 15% LBK dan 10% LAF. Setelah pengujian selesai, dilakukan analisis hasil untuk mengevaluasi perubahan sifat mekanis tanah setelah stabilisasi. Langkah terakhir adalah pembahasan dan penarikan kesimpulan dari penelitian berdasarkan hasil pengujian dan analisis yang telah dilakukan. Proses ini bertujuan untuk menentukan efektivitas LBK dan LAF dalam meningkatkan daya dukung tanah lunak, yang diharapkan dapat berkontribusi terhadap solusi inovatif dalam peningkatan kualitas tanah subgrade untuk mendukung infrastruktur di Indonesia. Diagram alir tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.
4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Pengujian Index Properties tanah
Hasil pengujian Index Properties tanah lunak asli dan tanah stabilisasi menggunakan bahan campur material Lumpur Bleug Kuwu (LBK) dan larutan Asam Fosfat (LAF), untuk menurunkan nilai Indeks Plastisitas (PI)
Tabel 2. Rekapitulasi hasil pengujian Index Properties tanah
| Varian Campuran | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| No | Index Properties | Simbol Unit | 0 | 1 | 2 | 3 | |
| 1 | Pengujian Grain Size | ||||||
| Kerikil | G | % | 0,00 | - | - | - | |
| Pasir | S | % | 4,00 | - | - | - | |
| Lanau | M | % | 40,00 | - | - | - | |
| Lempung | C | % | 56,00 | - | - | - | |
| 2 | Pengujian Spesific Gravity | Gs | - | 2,49 | 2,58 | 2,61 | 2,63 |
| 3 | Pengujian Kadar Air | Ꞷ | % | 51,33 | - | - | - |
| 4 | Pengujian Atterberg Limits | ||||||
| Liquid Limit | LL | % | 82,00 | 57,04 | 51,00 | 44,57 | |
| Plastic Limit | PL | % | 36,00 | 35,06 | 34,75 | 32,57 | |
| Plasticity Index | PI | % | 46,00 | 21,98 | 16,24 | 12,00 | |
| 5 | Tingkat Keaktifan | A | % | 0,99 | 0,48 | 0,35 | 0,26 |
Keterangan:
Varian 0 = Tanah Lunak Asli
Varian 1 = 5% LBK + 10% LAF
Varian 2 = 10% LBK + 10% LAF
tanah asli, sehingga dapat digunakan sebagai lapisan tanah pondasi suatu konstruksi. Rekapitulasi hasil pengujian Index Properties dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 4.
Pengujian grain size mengacu pada peraturan SNI 3423-2008. Berdasarkan table di atas, kandungan dari masing-masing partikelnya adalah 56% lempung, 40% lanau, 4% pasir, dan 0% kerikil. Hasil pengujian specific gravity (Gs) adalah 2.49; 2,58; 2,61; 2,63 pada masing-masing varian campuran. Plasticity Index (PI) tanah adalah sebesar 46% dan memiliki aktivitas tanah normal 0,99 pada tanah lunak asli. Berdasarkan pengujian Atterberg Limits tanah yang distabilisasi dengan tiga varian, diperoleh indeks plastisitas optimum mencapai 12,00% pada varian ketiga (15% LBK + 10% LAF), jika dibandingkan dengan PI tanah, sehingga penurunannya mencapai 73,91 % dengan tingkat keaktifan tanah (A) tergolong tidak aktif sebesar 0,26% (Berdasarkan persyaratan, tidak aktif: A < 0,75) (Maulana & Hamdan, 2016).
Gambar 4. Grafik perbandingan Liquid Limit (LL), Plastic limit (PL), Plasticity Index (PI), dan Tingkat Keaktifan (A)
Gambar 5. Klasifikasi tanah metode USCS
Tabel 3. Parameter klasifikasi tanah metode USCS
| No | Parameter | Persentase |
|---|---|---|
| 1 | Pengujian grain size (lolos saringan no. 200) | 95,01% |
| 2 | Liquid Limit (LL) | 82,00% |
| 3 | Plasticity Index (PI) | 46,00% |
Tabel 4. Rekapitulasi hasil pengujian UCS
| Varian | Satuan | qu max | Kohesi (c) |
|---|---|---|---|
| Campuran | average | ||
| Varian 0 | kg/cm2 | 0,66 | 0,33 |
| Varian 1 | kg/cm2 | 0,77 | 0,38 |
| Varian 2 | kg/cm2 | 0,95 | 0,47 |
| Varian 3 | kg/cm2 | 1,02 | 0,51 |
Keterangan:
Varian 0 = Tanah Lunak Asli
Varian 1 = 5% LBK + 10% LAF
Varian 2 = 10% LBK + 10% LAF Varian 3 = 15% LBK + 10% LAF
4.2 Klasifikasi tanah
Berdasarkan hasil pengujian grain size dan Atterberg limits, persentase tanah yang lolos saringan nomor 200 adalah 95,01%; persentase nilai liquid limitnya (LL) dan plasticity index (PI) adalah 82% dan 46%. Masingmasing persentase sudah melebihi 50%, sehingga tanah lunak asli tersebut termasuk jenis tanah berbutir halus (Fine-Grained Soils). Klasifikasi tanah menggunakan metode USCS (Unified Soil Classification System) dalam penelitian ini tergolong tanah lunak jenis fat
Gambar 6. Grafik hasil nilai kohesi tanah dan kuat tekan tanah pengujian UCS
Tabel 5. Konsistensi tanah berdasarkan nilai qu (Nursar dkk., 2015)
| No | Konsistensi Tanah | Nilai qu (kg/cm²) |
|---|---|---|
| 1 | Sangat lunak | < 0,25 |
| 2 | Lunak | 0,25 - 0,50 |
| 3 | Sedang | 0,50 - 1,00 |
| 4 | Kaku | 1,00 - 2,00 |
| 5 | Sangat kaku | 2,00 - 4,00 |
| 6 | Keras | > 4,00 |
clay (CH) dengan plastisitas tinggi. Hasil dari klasifikasi tanah menggunakan metode USCS dapat dilihat pada Gambar 5.
4.3 Pengujian engineering properties
Pengujian Engineering Properties tanah pada penelitian ini adalah Unconfined Compressive Strength (UCS) yang bertujuan untuk menentukan kuat tekan tanah (qu) dan nilai kohesi (c). Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4 dan Gambar 6.
Dari data hasil pengujian di atas menunjukkan bahwa terjadi peningkatan pada nilai kuat tekan tanah (qu) dan nilai kohesi tanah (c) karena adaya penambahan material campuran lumpur bledug kuwu (LBK) dan larutan asam fosfat (LAF) pada stabilasasi tanah. Varian campuran 3 memiliki nilai yang paling maksimal, yaitu 1,02 kg/cm<sup>2</sup> untuk nilai kuat tekan tanah (qu) dan 0,51 kg/cm² untuk nilai kohesi tanah (c). Menurut (Nursar dkk., 2015), nilai qu sebesar 1,0-2,0 termasuk dalam kategori nilai konsistensi tanah yang kaku, dapat dilihat pada Tabel 5.
Kesimpulan
Berikut adalah kesimpulan berdasarkan hasil pengujian dan analisa data dalam penelitian ini:
1. Berdasarkan hasil pengujian Atterberg Limits, nilai Plasticity Index (PI) pada tanah asli adalah 46%,
- dengan kategori aktivitas tanah (A) normal sebesar 0,99.
- 2. Dalam klasifikasi tanah menggunakan metode USCS, jenis tanah asli pada penelitian ini termasuk jenis tanah fat clay (CH) yang sangat tinggi plastisitasnya.
- 3. Dari hasil pengujian Atterberg Limits menggunakan tanah yang distabilisasi dapat menurunkan nilai Plasticity Index (PI) mencapai 73,91%, pada campuran yang optimum yaitu varian 3 (15% LBK + 10% LAF) dengan nilai Plasticity Index (PI) sebesar 12% dan kategori keaktifan tanahnya (A) tidak aktif yaitu sebesar 0,26.
- 4. Nilai kuat tekan (qu) dan kohesi (c) tanah dari pengujian UCS adalah sebesar 1.02 kg/cm² dan 0,51 kg/cm<sup>2</sup> pada varian campuran yang optimum LBK 15% dan LAF 10%, meningkat 35% terhadap tanah asli. Nilai kuat tekan tanah(qu) termasuk dalam kategori nilai konsistensi tanah yang kaku Sehingga dapat disimpulkan, tambahan campuran tanah stabilisasi tersebut dapat meningkatkan daya dukung tanah ditinjau dari pengujian UCS.