BULETIN Naskah Lengkap
TEKNIK SIPIL Nilai
Indeks
Pemampatan
(Cc)
Dan
Indeks
Riwayat Artikel Diterima
Pengembangan (Cs) Tanah Lempung Ekspansif Di
13 maret 2016
Sekitar Kolom Sicc
16 maret 2016
Direvisi Dipublikasi
Muhammad Furqan, Agus Setyo Muntohara * a
16 maret 2016
Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Kampus UMY Jl.
[email protected]
Lingkar Selatan Taman Tirto, Yogyakarta
Graphical abstract
*Corresponding author
Abstract Expansive clay soils have high development potential or depreciation by changes in water content. The value of Index Index (Cc) and Development Index Value (Cs) are obtained by using the consolidation test. The consolidation test uses 3 sampling points. The clay that has been done by soil improvement process using SiCC column shows that the closer the soil to SiCC column, the smaller the compression index value. The SiCC column is also able to reduce the expansive land expansion index value around the SiCC column. The lowest compression index value at a distance of 107.95 mm is 0.039324 and the lowest development index value at a distance of 107.95 mm is
1.45
0.008947.
1.4
Keywords: expansive clay, soil stabilization, SiCC column, compression, sweel,
e
1.35 1.3
Abstrak
1.25
Tanah lempung ekspansif mempunyai potensi pengembangan atau penyusutan yang
1.2
tinggi oleh pengaruh perubahan kadar air. Nilai Indeks pemamptan (Cc) dan Nilai
1.15 1
10
p' (kPa)
100
Indeks Pengembangan (Cs) didapat dengan menggunakan uji konsolidasi. Uji konsolidasi menggunakan 3 titik pengambilan sampel.Tanah lempung yang telah dilakukan proses perbaikan tanah menggunakan kolom SiCC menunjukan bahwa semakin dekat tanah pada kolom SiCC maka semakin kecil nilai Indeks Pemampatan . Kolom SiCC juga mampu mengurangi nilai Indeks pengembangan tanah ekspansif di sekitar kolom SiCC. Nilai indek pemampatan terendah pada jarak 107,95 mm sebesar 0,039324 dan nilai indek pengembangan terendah pada jarak 107,95 mm sebesar 0,008947.
Kata kunci : tanah lempung ekspansif, stabilisasi tanah, kolom SiCC, pemampatan, pengembangan © 2017 Penerbit LP3M UMY. All rights reserved
1:1 (2017) 1–8 | www.tekniksipil.umy.ac.id | eISSN XXXX-XXXX|
2
1
Muhammad Furqan & Agus Setyo Muntohar/ Buletin Teknik Sipil (Bulletin of Civil Engineering) 1:1 (2017) 1–5
kecil pula berarti penggunaan kolom kapur dapat
PENDAHULUAN
menurunkan
pemampatan
Salah satu penyebab kerusakan pada struktur
secara signifikan.
perkerasan jalan raya adalah karena daya dukung
Penggunaan
bahan
pada
kapur
tanah
lunak
sebagai
teknik
tanah dasarnya rendah seperti tanah lempung
kolom, dapat juga diganti dengan bahan lain seperti
ekspansif. Apabila berinteraksi dengan air, tanah
SiCC sebagaimana dilakukan oleh Muntohar (2014,
lempung
mudah
Muntohar et al. (2014), Muntohar dan Saputro (2015).
memampat pada saat dibebani (Muntohar, 2003).
Kajian terhadap perilaku beban dan deformasi
Pemampatan ini akan menyebabkan penurunan
kolom SiCC pada model laboratorium juga telah
permukaan
dilakukan oleh Tsafalas (2016) dan Bimantara (2016)
ekpansif
jalan
mengembang
raya
dan
dan
mengurangi
daya
dukung tanah dasar jalan (Muntohar & Nugraha,
sebagaimana
2015). Apabila konstruksi jalan raya berada diatas
pemampatan dan pengembanga tanah di sekitar
tanah
diperlukan
kolom SiCC belum dikaji. Untuk itu, penelitian ini
perbaikan tanah agar tanah memiliki daya dukung
merupakan penelitian lanjutan yang bertujuan untuk
tanah yang baik. Pada umumnya, penanganan
mengkaji perubahan nilai indek pemampatan (Cc)
tanah bermasalah (problematic soil) dilakuakakan
dan indek pengembangan (Cs) tanah di sekitar
dengan cara penggantian tanah asli dengan tanah
kolom SICC,
lempung
ekspansif,
maka
Gambar
1.
Namun,
derajat
yang memiliki sifat-sifat geoteknik yang lebih baik. Tetapi apabila volume tanah sangat banyak, maka usaha
stabilisasi
tanah
lebih
direkomendasikan
(Chan & Ibrahim, 2008). Menurut Chand dan Ibrahim (2008), stabilisasi adalah proses modifikasi kimia pada tanah, dengah menambahkan zat additif tertentu pada kondisi kering ataupun basah. Salah satu metode perkuatan tanah ialah menggunakan perkuatan (stabilisasi) yang dapat digunakan pada lempung ekspansif adalah dengan teknik kolom. Metode ini dilakukan dengan
menyemprotkan
(injection)
campuran
kering kapur kedalam tanah sehingga terbentuklah kolom-kolom tegak
(Rogers
&
Gambar 1 Tanah Lempung Ekpansif yang telah di perkuat dengan kolom SiCC
Glendining,1987).
Apriyono (2011) memperoleh hasil bahwa kolom kapur dapat meningkatkan nilai koefesien konsolidasi sampai dengan 6%. Sedangkan penilitian yang dilakukakan oleh Apriyono dan sumiyanto (2011), di peroleh hasil nilai indeks pemampatan Cc = 0,1474; 0,1269; dan 0,0487 masing-masing untuk kombinasi jarak 10 cm, 20 cm, dan 30 cm. Jadi penilitian ini menyimpulkan
bahwa
semakin
kecil
jarak
pengambilan sampel, nilai Cc akan menjadi semakin
2
METODE PENELITIAN
2.1 Desain Penilitian Penelitian merupakan penelitian lanjutan yang telah dilakukan oleh Tsafalas (2016) dan Bimantara (2016) yang menambahkan kolom SiCC ke dalam tanah lempung ekspansif. Untuk menentukan nilai indek pemampatan dan nilai indek pengembangan
Muhammad Furqan & Agus Setyo Muntohar/ Buletin Teknik Sipil (Bulletin of Civil Engineering) 1:1 (2017) 1–8
3
pada tanah disekitar kolom SiCC, maka dilakukan
tinggi dengan simbol MH. Sifat-sifat fisik tanah yang
pengujin konsolidasi. Rencana pengambilan contoh
digunakan
benda uji seperti disajikan pada Tabel 1 dan
Berdasarkan grafik distribusi ukuran butir tanah,
Gambar 2. Hasil pengujian tanah di sekitar kolom
tanah yang digunakan mengandung fraksi tanah
SiCC di bandingkan dengan tanah kondisi tanpa
berbutir halus sebanyak 80,3% dan fraksi tanah
kolom SiCC. Hasil analisis disajikan dalam bentuk
berbutir kasar sebanyak 17,7% dapat dilihat pada
grafik hubungan antara jarak pengambilan sampel
Gambar 3.
dan
nilai
perubahan
indeks nilai
pengembangan
pemampatan. indek
untuk
disajikan
pada
Tabel
2.
Prosentase
pemampatan
setiap
seperti
kenaikan
da
Tabel 2 Sifat fisik dan indeks tanah
jarak Parameter
pengambilan sampel dapat diketahui dari hasil analisis ini, sehingga akan diketahui nilai jarak efektif
Nilai
Kadar air, w (%)
49,11
Berat jenis, Gs
2,63
Batas - batas Atterberg: Batas cair, LL (%)
73
Batas plastis, PL (%)
39,8
Batas susut, SL (%)
17,7
Indeks plastisitas, PI (%)
33,2
Gambar 2 Sketsa pengambilan tanah benda uji
Tabel 1 Desain peneilitian
Nomor Benda
Jarak horizontal
Jarak vertikal
Uji
(mm)
(mm)
A1
107,95
100
A2
107,95
500
A B C
B1
171,45
100
B2
171,45
500
C1
234,95
100
C2
234,95
500
2.2 Tanah yang digunakan Penelitian ini menggunakan tanah lempung ekspansif yang berasal dari daerah Ngawi, Jawa Timur. Dari hasil pengujian batas cair dan batas plastis, menurut sistem klasifikasi tanah Unified Soil Classification System (USCS), tanah diklasifikasikan sebagai tanah lempung plastisitas sedang sampai
Persen Lolos Saringan (%)
Klasifikasi USCS
MH
110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10
1
0.1
0.01
0.001
Ukuran Butir Tanah (mm) Gambar 3 Kurva distribusi ukuran butir tanah
2.3 Alat yang digunakan Peralatan konsolidometer.
utama
yang
digunakan
Bagian-bagian
adalah
utama
konsolidometer seperti disajikan pada Gambar 3.
alat
4
Muhammad Furqan & Agus Setyo Muntohar/ Buletin Teknik Sipil (Bulletin of Civil Engineering) 1:1 (2017) 1–5
sebelumnya.
Setelah
beban
maksimum
yang
direncanakan, kemudian beban dikurangi secara bertahap dari 16 kg, menjadi 8 kg, 2 kg, dan kembali ke 0,5 kg. Pengurangan beban dimaksudkan untuk
1
mengukur
pengembangan
tanah
pasca
pembebanan. Setelah pembacaan selesai, benda uji dikeluarkan dari sel konsolidasi kemudian timbang benda
2
uji
ukur
tinggi
dan
diameter
setelah
pengujian, serta dilakukan pengujian kadar air tanah. 3
4
5
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keterangan: 1. Dial gauge deformasi; 2. Beban kesimbangan; 3. Sel konsolidasi; 4. Lengan beban; 5. Beban; Gambar 4 Konsolidometer
dapat dilihat bahwa sampel tanah dengan jarak
2.4 Pembuatan benda uji dan desain penelitian Tanah lempung ekspansif terlebih dahulu diuji sifat – sifat tanah aslinya berupa kadar air, berat jenis, batas – batas atterberg, dan distribusi ukuran butir tanah. Setelah pengujian awal, tanah yang berada di drum diambil menggunakan pipa PVC berukuran 2 inch pada setiap jarak seperti diberikan pada Tabel 1 dan Gambar 2. Tanah yang sudah diambil, kemudian dicetak menggunakan cincin cetakan konsolidasi berdiamater 50 mm dan tebal 20 mm. Benda uji kemudian ditimbang beratnya. Contoh tanah yang akan diuji selanjutnya ditempatkan alam se konsolidasi secara berurutan yaitu : batu pori bawah, kertas saring, cincin yang terisi contoh tanah, kertas saring, batu pori atas, dan Pelat
perata
beban
(seating
3.1 Hasil Pengujian
plate).
Prosedur
pengujian mengikuti SNI 2812: 2011 (BSN, 2011).
107,95 mm, nilai Cc berkisar 0,039 - 0,052, sedangkan pada jarak 171,45 mm dan 234,95 mm masingmasing bernilai 0,043 - 0,08 dan 0,048 - 0,071. Dari hubungan antara nilai Cc dan jarak dari kolom, dapat
berkurang
setiap
pemberan
beban.
Pembacaan
di
bahwa
dekat
nilai
kolom
Cc
SiCC.
cenderung Nilai
indek
pengembangan (Cs) juga cenderung berkurang di dekat kolom SiCC dapat dilihat pada Tabel 4. 1 Pada jarak pengambilan sampel 107,95, nilai Cs sebesar 0,0089 - 0,0091, sedangkan pada jarak 171,45 mm dan 234,95 mm masing-masing bernilai 0,0091 - 0,0097 dan 0,0107 - 0,0103. Hal ini disebabkan oleh proses stabilisasi oleh kolom SiCC mengalami penyebaran kapur Tabel 3 Nilai Cc dan Cs tanah di sekitar kolom SiCC
Benda Uji
Jarak
Cc
Cs
sampel
Pemampatan tanah diukur dari deformasi vertikal untuk
diketahui
(mm) A1
107,95
0,039
0,0089
waktu 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 15, 30 menit dan 1, 2, 4,
A2
107,95
0,052
0,0091
8 dan 24 jam. Setelah 24 jam beban ditambah
B1
171,45
0,080
0,0097
deformasi benda uji dilakukakan di setiap interval
sebesar 1, 2, 4, 8 dan 16 kg atau 2X beban
Muhammad Furqan & Agus Setyo Muntohar/ Buletin Teknik Sipil (Bulletin of Civil Engineering) 1:1 (2017) 1–8
B2
171,45
0,043
0,0091
C1
234,95
0,071
0,0107
C2
234,95
0,048
0,0103
5
3.2 Pembahasan Nilai
indeks
pemampatan
dan
pengembangan mengalami penurunan disekitar kolom SiCC. Dapat dilihat pada gambar 4.8 dan gambar 4.9 nilai indeks pemampatan mengalami penurunan terkecil pada jarak 107,95 mm dari kolom kapur sebesar 0,039 jika dibandingkan dengan jarak 171,45 mm memiliki selisih 34,8 %, dan pada 234,95
Gambar 4. 2 Grafik nilai indeks pengembangan
mm memiliki selisih 30,2%. Begitu pula untuk nilai indeks pengembangan pada jarak 107,95 mm sebesar 0,0089 mm jika dibandingkan dengan jarak 171,45 mm memiliki selisih 4,23%, dan pada jarak 234,95 mm nilai indeks pengembangan memiliki selisih 16,29%. Dari penjelasan diatas dapat dilihat nilai indeks pemampatan
dan
pengembangan
Muntohar, (2009) menjelaskan kolom kapur atau ion kalsium dari kapur bermigrasi ke arah sekitarnya dan terjadi reaksi antara ion dari kapur yang bereaksi dengan tanah
sangat alkalinic. Kondisi ini menimbulkan reaksi almunio-silikat yang kemudian terhidrasi menjadi produk
cenderung meningkat dilihat dari jaraknya.
sehingga kondisi tanah menjadi
semen
yang
membuat
tanah
semakin
mengikat. Muntohar, (2010) menjelaskan bahwa pemasangan kolom kapur meningkatkan kekuatan tanah disekitar
Indek Pemampatan, Cc
0.08
kolom baik pada arah radial maupun vertiakal. Migrasi kapur berlangsung dalam 7- 15 hari. Selama
0.07
migrasi, kapur bereaksi dengan tanah sekitarnya. 0.06
Sebagai reaksi eksotermis, reaksi ini mengurangi jumlah air dan menghasilkan reaksi senyawa bahan
0.05
sementasi.
Apriyono
dan
sumiyanto
(2011)
melakukan penelitian pengaruh variasi jarak kolom
0.04
kapur dalam stabilisasi tanah lempung lunak pada 0.03 0
50
100
150
Jarak dari kolom (mm) Gambar 4. 1 Grafik nilai indeks pemampatan
200
tinjauan nilai indeks pemampatan (Cc), dalam penelitian ini menggunakan perbandingan dengan tanah tanpa stabilisasi dan didapatkan hasil pada jarak 10 cm memiliki selisih 52,74 %, 20 cm dan 30 cm secara berurutan adalah 44,97 % dan 17,28%. Dari selisih nilai yang didapat bahwa penggunaan kolom kapur dapat menurunkan nilai Cc pada tanah lunak
6
4
Muhammad Furqan & Agus Setyo Muntohar/ Buletin Teknik Sipil (Bulletin of Civil Engineering) 1:1 (2017) 1–5 3.
KESIMPULAN
Nilai
indeks
pemampatan
(Cc)
dan
indek
pengembangan (Cs) terendah terjadi pada jarak 107,95 dari pusat kolom SiCC mm sebesar 0,0393, dan
Berdasarkan penelitian dan analisa data maka dapat
0,089.
disimpulkan sebagai berikut : 1.
Stabilisasi tanah lempung menggunakan kolom SiCC dapat menurunkan nilai indeks pemampatan (Cc) dan indeks pengembangan (Cs) tanah lempung di sekitar
5
kolom. 2.
Nilai
indeks
pemampatan
pengembangan
(Cs)
(Cc)
tanah
dan
nilai
lempung
DAFTAR PUSTAKA
indeks
ekspansif
mengalami penurunan pada jarak terdekat pada kolom SiCC .
BSN, 2011, SNI 2812: 2011 Cara uji konsolidasi tanah satu dimensi, Badan Standarisai Nasional Load
Improved
Settlement Soft
Soil
Characteristic
Using Lime
Of
Column.
Dinamika teknik sipil,Akreditasi BAN DIKTI, No : 110/DIKTI/Kep/2009 Tanah. Yogyakarta: LP3M UMY. the
soil
–
bentonite
mixtures, Civil Engineering Dimension, Vol. 5 No. 2, pp. 93-98 Using
Ekspansif, Konferensi
Teknologi Nasional, Bandung, Indonesia, 16– 18 Oktober 2014, pp. STR95-STR101. Muntohar, A.S., Saputro, S.A., 2015, The SiCC Column International Conference on QiR (Quality in Mataram,
Indonesia,
Column
Technique
of
Carbide Lime and Rice Husk Ash Mixtures, Southeast Asia Conference on Soft Soils
August 2015, Symposium A – International Symposium
on
Civil
and
Enviromental
Engineering, pp. 37-43 Mini Kolom T-Shape Terhadap Beban Dan Deformasi Pelat Fleksiglass Diatas Tanah Lempung Ekspansif. Satriyana at al, (2015), Effect Of Sand Column On The
Engineering and Ground Improvement (SOFT
Consolidation
SOILS
Rekayasa, Vol.11 No.1 Maret 2015
2014),
Bandung,
Indonesia,
20–23
Oktober 2014, pp. I4-1 – I4-6 Muntohar,
10-13
Muntohar, Bimantara, N. R, (2016), Pengaruh Panjang
Muntohar, A.S., 2014, Improvement of Expansive Subgrade
Tanah
Kolom-Kolom
Nasional Teknik Sipil 8 (KoNTekS 8), Institut
Research),
Muntohar, A.S., 2003, Swelling and compressibility of
di
dengan
Improved the Expansive Clay, The 14th
Muntohar, A. S., 2014. Prinsip - Prinsip Perbaikan
characteristics
Didukung
Eco-SiCC
Muntohar, (2010), A Laboratory Test On The Strength And
Fleksibel
Of
Soft
Clay
Soil.
Eco
Sumiyanto, Apriyono, A, (2011), influence of limys
A.S., Nugraha, R.A., 2015, Pengaruh
column
variation
distance
in
soft
clay
Pembesaran Kepala Kolom Bentuk T-Shape
stabilization based on review of compression
Pada Sistem Fondasi Jalan Raya Terhadap
index value (Cc). Dinamika Rekayasa Vol. 7
Deformasi Akibat Pengembangan Tanah
No. 2 Agustus 2011, ISSN 1858-3075
Ekspansif, Seminar Nasional XI – 2015 Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh November,
Surabaya, Indonesia, 28 Januari 2015, pp. 749-756. Muntohar, A.S., Rosyidi, S.A.P., Diana, W., Iswanto, 2014,
Perilaku
Beban-Deformasi
Pelat
