1. Pendahuluan
Material dasar yang sangat berpengaruh dari suatu struktur konstruksi bangunan maupun jalan yaitu tanah. Kekuatan tanah memegang peranan penting dalam
suatu konstruksi. Suatu konstruksi membutuhkan tanah dasar yang baik untuk mendirikan suatu konstruksi di atasnya. Tanah di setiap lokasi memiliki karakteristik yang berbeda-beda dengan lokasi lainnya. Karakteristik tersebut dipengaruhi oleh kekakuan tanah
* Penulis Korespondensi: harnedi@sttp-yds.ac.id
terhadap beban diatas nya. Kerusakan konstruksi akan terjadi jika tanah dengan kandungan mineral tidak dapat mendukung beban diatas nya. Kerusakankerusakan pada jalan dan gedung pada suatu bangunan sering disebabkan oleh permasalahan tanah yang ada dibawah struktur suatu bangunan. Tidak semua jenis tanah dapat digunakan secara langsung sebagai material konstruksi. Permasalahan tanah yang sering ditemui perencana dan pelaksana pembangunan tidak hanya pada penurunan tanah saja, masalah lainnya seperti penyusutan tanah dan pengembangan tanah. Salah satu jenis tanah yang perlu diperhatikan adalah tanah lempung.
Pembangunan suatu konstruksi di indonesia umumnya berada di atas tanah lempung. Tanah lempung merupakan tanah berbutir halus yang tersusun dari material-material yang dapat mengambang (Das & Sobhan, 2018). Kekuatan tanah lempung tergantung dari parameter tanahnya. Dengan demikian, sifat fisik dan mekanik yang berkaitan dengan tanah dasar harus diperhatikan agar struktur yang berada di atasnya stabil. Pengembangan tanah lempung terjadi ketika kadar air bertambah dari kadar air optimum nya. Sedangkan penyusutan terjadi ketika kadar air berada dibawah nilai kadar air optimum nya. Biasanya tanah lempung akan mengembang apabila Indeks Plastisitas: IP kurang dari 20 (Afriani & Juansyah, 2016a).
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh pencampuran material tanah dengan perbaikan tanah lempung terhadap nilai CBR, nilai kadar air optimum dan perbandingan nilai kepadatan kering maksimumnya.
1.1Tanah lempung
Tanah lempung merupakan tanah yang mempunyai kuat dukung yang relatif rendah, sifat kembang susut yang besar dan penurunan yang tinggi (Rismantojo & Ismaniar, 2013). Sedangkan menurut Terzaghi (1987), tanah lempung merupakan agregat partikel yang berukuran mikroskopik dan submikroskopik yang berasal dari pembusukan kimiawi unsur-unsur penyusun batuan dan bersifat plastis dalam dengan kadar air sedang sampai tinggi. Sifat fisik dan mekanik dalam tanah lempung tersebut ditentukan oleh kandungan mineral yang ada pada tanah tersebut. Tanah lempung organik merupakan tanah yang mengandung mineral lempung dan memiliki kadar air yang tinggi, yang menyebabkan kuat geser yang rendah dan mengandung kadar organik. Nilai angka pori lempung organik sebesar 2,5 – 3,2 dengan kadar air 30-120% adalah keadaan jenuh, dan memiliki nilai berat volume kering 6-8 g/cm3(Das, 2019).
1.2Kepadatan tanah
Kepadatan tanah merupakan salah satu konstribusi besar dalam hal stabilitas. Oleh karena itu untuk meningkatkan kekakuan tanah harus dilakukannya pemadatan tanah pada tanah yang lepas atau renggang. Tingkat kepadatan tanah dinyatakan dari berat volume kering maksimum dan kadar air maksimum (OMC). Semakin banyak penambahan pasir mampu
meningkatkan kepadatan kering maksimum tanah tanah dan menurunkan kadar air optimum tanah (Sukmadewi et al., 2021). Faktor yang menentukan berat volume kering maksimum adalah air, apabila suatu tanah yang sedang dipadatkan ditambahkan air maka air pada partikel tanah tersebut akan berfungsi sebagai pembasah (pelumas) sehingga akan mudah bergeseran satu sama lain dan menjadi lebih rapat. Menurut Lestari (2022) bertambahnya kadar pasir pada tanah asli akan menyebabkan penurunan kohesi tanah, sementara sudut geser internal mengalami peningkatan. Namun jika proses pemadatan suatu tanah mempunyai kadar air yang berlebihan, air akan menurunkan berat volume kering dari tanah karena air menempati ruang-ruang dalam tanah yang seharusnya ditempati oleh partikel-partikel tanah. Oleh karena itu, untuk mendapatkan volume kering maksimum tanah diperlukannya kadar air optimum (Rismantojo & Ismaniar, 2013).
1.3Perbaikan tanah
Metode perbaikan tanah menurut Resmawan (2016) dinyatakan sebagai suatu metode yang dipakai untuk memodifikasi sifat tanah sehingga perilaku mekanisnya meningkat. Metode perbaikan tanah dibagi menjadi dua yaitu:
- a. Metode perbaikan tanah tanpa menambah campuran seperti pemadatan tanah, konsolidasi tanah dan drainase.
- b. Metode perbaikan tanah dengan menambah suatu campuran tertentu misalnya menambah semen dan kapur.
Perbaikan tanah juga berfungsi memperbaiki sifat tanah yang mempunyai kekakuan rendah dan penurunan yang tinggi (Aslam & Gofar, 2022). Perbaikan tanah dapat dilakukan secara mekanik yaitu perbaikan dengan menggunakan alat mekanis. Perbaikan tanah fisik yaitu dengan mengubah sifat tanah dengan memanfaatkan reaksi tanah seperti pendinginan, pemanasan atau menggunakan arus listrik (Afrin, 2017). Menurut Pasaribu (2021) terjadi kenaikan 0,036% dari tanah asli ke persentase penambahan pasir yang tertinggi. Keberadaan tanah lempung dalam campuran pasir pada presentase yang tertentu dapat memperbaiki sifat fisis dan sifat mekanis dari pasir (Herman & Fiska, 2020). Perbaikan tanah kimiawi yaitu dengan mencampurkan tanah dengan bahan tambah yang memiliki butiran lebih besar dan kasar seperti semen, gamping, batu bara, abu sekam padi ataupun limbah (Majumder & Venkatraman, 2022; Mesfun et al., 2019; Mina et al., 2022).
1.4 CBR (California Bearing Ratio)
California Bearing Ratio (CBR) merupakan suatu cara untuk menilai kekuatan tanah dasar (subgrade). Kekuatan dasar tanah bergantung kepada kadar airnya. Semakin tinggi kadar air maka semakin kecil kekuatan nilai CBR dari tanah tersebut (Bharath et al., 2021). Nilai CBR menunjukkan perbandingan persen antara tekanan yang diperlukan untuk menembus tanah dengan piston berpenampang bulat seluas 3 m2dengan kecepatan 0,05 menit terhadap serpihan makroskopik dan mikroskopik tumbuhan – tumbuhan (Luhur et al., 2016).
Penelitian ini menitikberatkan peninjauan terhadap CBR dengan batas cair adalah bila tanah diaduk dengan air, dan jumlah air lebih banyak dari jumlah tanah. Kadar air pada keadaan ini disebut dengan batas cair (LL) yang diasumsikan sama dengan gaya yang menahan air. Sedangkan batas plastis (PL) didefinisikan sebagai kadar air dalam persentase (%) dimana tanah apabila digulung sampai ketebalan berdiameter 1/8 inch (3mm) telah mengalami retak-retak. Kemudian dilakukan pengukuran kadar air pada sampel tanah tersebut dengan cara sampel gulungan tanah yang mulai retak tersebut di oven pada suhu 110 °C selama 24 jam dan diperiksa kadar airnya. Kemudian sampel ditimbang untuk mengetahui kadar airnya. Penambahan pasir pada stabilisasi tanah dapat meningkatkan berat isi kering tanah, menurunkan kadar air optimum, menurunkan nilai pengembangan (swell) dan meningkatkan nilai CBR (Afriani & Juansyah, 2016b; Ilmuddin, 2017).
1.5 Batas – batas atterberg
Pengujian batas-batas konsistensi tanah ini bertujuan untuk mengetahui besar nilai batas cair % (LL), batas plastis % (PL), dan PI (Indeks Plastisitas) tanah. Dari hasil pengujian ini dapat digunakan untuk menentukan sifat dan klasifikasi tanah. berat isi kering maksimum \((\gamma_{drv})\) akan semakin meningkat dan kadar air optimum (W<sub>opt</sub>) makin menurun seiring bertambahnya varian campuran pasir (Saleh & Anggraini, 2019).
Perhitungan indeks plastis adalah dengan Batas Plastis dikurangi Batas Cair (Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat; Direktorat Jenderal Bina Marga, 2019) dengan rumus:
\[PI = LL - PL\] (1)
Dimana:
PI = Indeks Plastisitas (%)
LL = Batas Cair (%)
PL = Batas Plastis (%)
Kriteria batas plastis serta indeks plastisitas tanah berdasarkan harkat atterberg dapat dilihat pada Tabel 1.
2. Metodologi Penelitian
2.1 Benda uji
Sampel benda uji yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari sampel pasir dan tanah yang berasal dari. Sampel pasir yang digunakan diambil dari dua lokasi
Tabel 1. Kriteria batas cair dan indeks plastisitas tanah
| Kriterai | Batas Cair, LL (%) | Indeks Plastisitas (%) | ||
|---|---|---|---|---|
| Sangat Rendah | - | 0 – 5 | ||
| Rendah | < 35 | 5 – 10 | ||
| Sedang | 35 – 50 | 10 – 20 | ||
| Tinggi | 50 – 70 | 20 - 30 | ||
| Sangat Tinggi | 70 – 90 | 30 - 40 | ||
| Ekstrim Tinggi | >90 | >40 | ||
pengamatan seperti yang terlihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Gambar 1. Sampel pasir 1
Gambar 2. Sampel pasir 2
Sampel tanah yang digunakan diambil dari dua lokasi pengamatan seperti yang terlihat pada Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 3. Sampel tanah 1
Gambar 4. Sampel tanah 2
2.2 Metode pencampuran sampel tanah dengan pasir
Penelitian ini dilakukan dengan metode pencampuran sampel Pasir 1, 2 dan Tanah 1,2 dengan komposisi 1:1 dengan komposisi sebagai berikut.
· Komposisi 1 : Pasir 1 dengan Tanah 1
· Komposisi 2 : Pasir 1 dengan Tanah 2
· Komposisi 3 : Pasir 2 dengan Tanah 1
· Komposisi 4 : Pasir 2 dengan Tanah 2
2.3 Pelaksanaan pengujian
Pelaksanaan pengujian dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru.
2.3.1 Uji kadar air
Uji kadar air dilakukan untuk mengetahui kadar air pada suatu sampel yaitu dengan perbandingan antara berat air dengan berat tanah kering. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-2216. Peralatan uji kadar air dapat dilihat pada Gambar 5. Cara uji batas cair dengan alat Casagrande dengan mengambil batas cair pada ketukan ke 25.
Perhitungan:
\[\frac{W_w}{W_s} \times 100 \tag{2}\] dengan :
Ww = Berat cawan yang digunakan Ws = Berat benda uji dan cawan
Gambar 5. Peralatan pengujian kadar air
2.3.2 Uji analisa saringan
Analisis saringan merupakan proses menggetarkan atau mengayak sampel tanah melalui satu set ayakan dimana lubang ayakan berurutan semakin kecil. Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui persentase ukuran butir sampel tanah yang dipakai. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-422, AASHTO T88. Peralatan uji analisa saringan dapat dilihat pada Gambar 6.
\[Pi = \frac{Wbi - Wci}{Wtotal} \times 100 \tag{3}\]
Gambar 6. Uji analisa saringan
2.3.2 Uji berat jenis
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan berat jenis (specific gravity) tanah dengan botol picnometer. Tanah yang diuji harus lolos saringan No. 40. Apabila nilai berat jenis da uji ini digunakan dalam perhitungan untuk uji hydrometer maka tanah harus lolos saringan 200 (d = 0,074mm). Uji berat jenis ini menggunakan standar ASTM. Peralatan uji berat jenis dapat dilihat pada Gambar 7.
\[Gs = \frac{W2 - W1}{(W4 - W1) - (W3 - W2)} \tag{4}\]
dimana :
Gs = Berat Jenis
W1 = Berat picnometer (gr)
W2 = Berat picno dan tanah kering (gr)
W3 = Berat picno, tanah dan air (gr)
W4 = Berat picno dan air bersih (gr)
Gambar 7. Peralatan pengujian berat jenis
2.3.3 Uji pemadatan tanah
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kepadatan maksimum tanah dengan cara penumbukan yaitu dengan mengetahui hubungan antara kadar air dengan kepadatan tanah. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-1557. Peralatan uji pemadatan tanah dapat dilihat pada Gambar 8.
2.3.4 Uji CBR (California Bearing Ratio)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan nilai CBR dengan mengetahui kuat hambatan campuran tanah dengan pasir terhadap penetrasi kadar air optimum. CBR merupakan perbandingan antara beban yang
Gambar 8. Peralatan pengujian kepadatan tanah
sanggup dipikul oleh tanah terhadap beban standar pada tingkat penurunan tertentu.
CBR unsoaked (non rendaman) digunakan untuk mendapatkan nilai CBR yang sesuai dengan tanah dasar saat itu atau tanah asli di lapangan. CBR soaked (rendaman) digunakan untuk mendapatkan besarnya nilai CBR asli di lapangan pada keadaan jenuh air. Peralatan uji CBR dapat dilihat pada Gambar 9.
CBR dapat dicari dengan rumus:
\[CBR = \frac{Corrected\ Load}{Standar\ Load}\ x\ 100\% \tag{5}\]
Harga CBR merupakan nilai yang menyatakan kualitas tanah dasar.
Gambar 9. Peralatan pengujian CBR
3. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan di labolatorium dapat dilihat nilai CBR, yang mana nilai CBR untuk meningkatkan mutu tanah lokal dengan syarat-syarat spesifikasi teknik atau referensi yang ada.
Pengujian batas plastis menggunakan standar SNI-1966- 2008 tentang Cara Uji Batas Plastis dan Indeks Plastisitas Tanah. Nilai Indeks Plastisitas didapatkan setelah diketahui hasil pengujian batas cair dan batas plastis, nilai indeks plastisitas nya dapat dihitung dengan rumus PI = LL-PL.
Hasil pengujian sifat fisik tanah didapatkan nilai-nilai seperti pada Tabel 2.
Dari penelitian yang telah dilakukan didapatkan nilai kadar air berkisar antara 7.2% hingga 18.45%. Nilai
Tabel 2. Sifat fisik tanah
| Pengujian | Komposisi | |||
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Specific Gravity | 2.671 | 2.667 | 2.679 | 2.673 |
| Klasifikasi Tanah (%) | ||||
| Lempung-Lanau | 42.6 | 32.3 | 39.5 | 29.2 |
| Pasir | 48.2 | 57.7 | 42 | 51.5 |
| Gravel | 9.2 | 10 | 18.5 | 19.3 |
| Atterberg Limit (%) | ||||
| LL | - | - | - | - |
| PL | - | - | - | - |
| PI | NP | NP | NP | NP |
| CBR (%) | 21.5 | 25.3 | 24.8 | 34.3 |
tersebut memperlihatkan tanah tidak banyak mengandung air. Berikut hasil pengujian sampel Tanah yang dicampurkan dengan 2 campuran dengan perbandingan 1:1 dapat dilihat pada Tabel 3.
Dari penelitian yang telah dilakukan didapatkan nilai spesifikasi tanah yang berbeda-beda. Untuk lebih jelasnya hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 10.
Dari Gambar 10 dapat dilihat bahwa hasil pengujian CBR memiliki nilai tertinggi pada Tanah 2 dengan nilai CBR 27%, nilai CBR terendah pada Tanah 1 dengan nilai CBR 23.45 %, sedangkan pada Pasir 1 dan Pasir 2 memiliki nilai CBR 24.84% dan 26.25%.
Dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa hasil pengujian dengan pencampuran tanah dengan perbandingan 1:1
Tabel 3. Sifat fisik tanah campuran
| Pengujian | Sampel | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Tanah 1 | Tanah 2 | Pasir 1 | Pasir 2 | ||
| Kadar Air | 18.45 | 14.95 | 11.07 | 7.2 | |
| Specific Gravity | 2.663 | 2.652 | 2.645 | 2.656 | |
| Klasifikasi Tanah (%) | |||||
| Lempung-Lanau | 56.2 | 35.5 | 29.1 | 22.9 | |
| Pasir | 43.7 | 62.8 | 52.7 | 40.2 | |
| Gravel | 0.1 | 1.8 | 18.2 | 36.9 | |
| Atterberg Limit (%) | |||||
| LL | 26.6 | 16.7 | - | - | |
| PL | 18.4 | 13.7 | - | - | |
| PI | 8.2 | 3 | NP | NP | |
| CBR (%) | 23.45 | 27 | 24.84 | 26.25 | |
Gambar 10. Grafik nilai CBR dengan jenis sampel
Gambar 11. Grafik nilai CBR dengan jenis sampel yang dicampur
didapatkan tanah campuran Pasir 2 dengan Tanah 2 memiliki nilai CBR terbesar dengan nilai CBR 33.4 %. Nilai CBR terendah didapatkan pada campuran Pasir 1 dengan Tanah 1 dengan 21.4%. Campuran tanah antara Pasir 1 dengan Tanah 2 memiliki nilai CBR 25.3%, sedangkan campuran Pasir 2 dengan Tanah 1 memiliki nilai CBR 24.8% tidak terlalu jauh dengan campuran Pasir 1 dengan Tanah 2
Gambar 12. Grafik nilai proctor pasir 1 dengan tanah 1
Dari Gambar 12 dapat dilihat bahwa kepadatan kering maksimum pasir 1 dengan tanah 1 adalah 1.944 gr/cc.
Gambar 13. Grafik nilai proctor pasir 1 dengan tanah 2
Dari Gambar 13 dapat dilihat bahwa kepadatan kering maksimum pasir 1 dengan tanah 2 adalah 1.943 gr/cc.
Dari Gambar 14 dapat dilihat bahwa kepadatan kering maksimum pasir 2 dengan tanah 1 adalah 1.996 gr/cc.
Dari Gambar 15 dapat dilihat bahwa kepadatan kering maksimum pasir 2 dengan tanah 2 adalah 1.930 gr/cc. Berdasarkan gambar di atas menunjukkan bahwa perbedaan relatif kepadatan kering maksimum dipengaruhi oleh variasi ukuran butiran pada metode kepadatan ringan (standard).
Gambar 14. Grafik nilai proctor pasir 2 dengan tanah 1
Gambar 15. Grafik nilai proctor pasir 2 dengan tanah 2
Gambar 16. Grafik nilai kadar air dengan jenis sampel
Dengan melihat Gambar 16 dapat dilihat bahwa kadar air optimum berada pada Tanah 1 dengan besar kadar air sebesar 18.45 gr/cm³. Pada Tanah 2 didapatkan kadar air sebesar 14.95 gr/cm³. Sedangkan Pasir 1 dan Pasir 2 memiliki nilai kadar air sebesar 11.07 gr/cm³ dan 7.2 gr/cm³. Hal tersebut menunjukkan bahwa ukuran butiran mempengaruhi nilai kadar air optimum dimana ukuran butiran yang lebih halus lebih besar kemampuannya menyerap dan menyimpan air. Perbaikan tanah akan mengakibatkan penurunan kadar air optimum, hal ini dikarenakan lempung dapat mengikat air pada tanah lunak sehingga dengan terikatnya air dengan material lain maka kadar optimum tanah lunak akan turun.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan di labolatorium terhadap benda uji dapat disimpulkan bahwa Pasir 2 dengan Tanah 2 memiliki nilai CBR paling tinggi dibandingkan dengan campuran tanah lainnya. Hasil pengujian dengan pencampuran tanah dengan perbandingan 1:1 didapatkan tanah campuran Pasir 2 dengan
- Tanah 2 memiliki nilai CBR terbesar dengan nilai CBR 34.34 %.
- 2. Nilai CBR terendah didapatkan pada campuran Tanah Pasir 1 dengan Tanah 1 dengan 21.5%. Campuran tanah antara Pasir 1 dengan Tanah 2 memiliki nilai CBR 25.3%, sedangkan campuran Pasir 2 dengan Tanah 1 memiliki nilai CBR 24.8% tidak terlalu jauh dengan campuran Pasir 1 dengan Tanah 2. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa stabilisasi dengan mencampurkan material tanah dapat meningkatkan nilai CBR.
- 3. Kepadatan kering maksimum untuk pasir 1 tanah 1 adalah 1.944 gr/cc. Pasir 1 dengan tanah 2 adalah 1.943 gr/cc. pasir 2 dengan tanah 1 adalah 1.996 gr / cc. Sedangkan pasir 2 dengan tanah 2 adalah 1.930 gr/cc. Perbedaan relatif kepadatan kering maksimum dipengaruhi oleh variasi ukuran butiran pada metode kepadatan ringan (standar).