Pengaruh
Penambahan Zeolit Pada Karakteristik Geoteknik Tanah Ekspansif Yang
Distabilisasi Semen
Fitriyanti Kaharu, Joice Elfrida Waani, Oktovian Berty
Alexander Sompie
Fakultas
Teknik, Universitas Sam Ratulangi, Manado, Indonesia
Email: kaharufit@gmail.com, joice.waani@unsrat.ac.id,
bsompie@yahoo.com
ABSTRAK
Sub
grade dikenal sebagai tanah dasar yang merupakan komponen penting dari struktur
perkerasan jalan. Oleh karena itu, tanah
dasar harus mempunyai daya dukung tanah yang kuat agar dapat memikul beban diatasnya.
Tanah lempung ekspansif adalah jenis tanah
yang memiliki potensi untuk mengalami perubahan volume yang signifikan ketika terjadi fluktuasi kadar air dalam tanah. Penelitian
ini bertujuan untuk memperbaiki karakteristik geoteknik dari tanah lempung
yang bersifat ekspansif. Pengujian yang dilakukan yaitu sifat-fisik tanah, pemadatan, CBR, UCS, konsolidasi konvensional dan konsolidasi cepat. Material pengikat yaitu (10%, 12% dan
14%), dengan kandungan
semen (5% dan 7%) dan persentase zeolit
(3%, 5%, 7% dan 9%). Dan dilanjutkan dengan menganalisis persentase semen-zeolit yang dapat ditambahkan pada campuran tanah lempung ekspansif. Hasil pengujian menunjukkan bahwa semakin bertambahnya
zeolit maka persentase zeolit pada nilai OMC naik dan nilai MDD terbesar terdapat pada campuran semen 7% + zeolit 5% dengan nilai 1,28 gram/cm3.
Hasil CBR rendam memiliki nilai lebih tinggi
dari pada CBR tanpa rendam. Pengujian UCS selama 14 hari diperam nilainya lebih besar dibandingkan
dengan UCS selama 7 hari diperam. Pengujian konsolidasi
menunjukkan tanah + bentonit lebih cepat terkompresi dibandingkan dengan variasi yang lain. Pemeriksaan
SEM-EDS menunjukkan bahwa dengan adanya penambahan
semen dan zeolit dapat membuat sampel menjadi agak rapat
atau minimnya porositas. Dengan penambahan semen-zeolit pada tanah ekspansif terbukti memperbaiki karakteristik geoteknik dari tanah lempung.
Diharapkan penelitian selanjutnya dilanjutkan dengan pengujian modulus resilien, deformasi permanen dan UCS 21 hari.
Kata Kunci: Tanah Ekspansif, Stabilisasi, Semen, Zeolit,
Karakteristik Geoteknik
ABSTRACT
Sub
grade is known as the base soil which is an important component of the road
pavement structure. Therefore, the base soil must have strong soil bearing
capacity to be able to bear the load above it. Expansive clay is a type of soil
that has the potential to experience significant volume changes when there are
fluctuations in water content in the soil. This study aims to improve the
geotechnical characteristics of expansive clay soil. The tests carried out were
soil physical properties, compaction, CBR, UCS, conventional consolidation and
rapid consolidation. The binding material is (10%, 12% and 14%), with cement
content (5% and 7%) and zeolite percentage (3%, 5%, 7% and 9%). And continued
by analyzing the percentage of cement-zeolite that can be added to the
expansive clay soil mixture. The test results show that as the zeolite content
increases, the percentage of zeolite in the OMC value increases and the largest
MDD value is found in the mixture of 7% cement + 5% zeolite with a value of
1.28 grams/cm3. The results of soaked CBR have higher values
than CBR without soaking. Soaked CBR has a higher value than
unsoaked CBR. The value of UCS testing for 14 days of immersion is greater than
that of UCS for 7 days of immersion. Consolidation tests show that soil +
bentonite compresses faster than other variations. SEM-EDS examination shows
that the addition of cement and zeolite can make the sample somewhat denser or
have minimal porosity. The addition of cement-zeolite to expansive soil has
been proven to improve the geotechnical characteristics of clay soil. It is
hoped that further research will be continued by testing the resilient modulus,
permanent deformation and 21-day UCS.
Keywords:
Expansive
Soil, Stabilization, Cement, Zeolite, Geotechnical Characteristics
PENDAHULUAN
Tanah dasar (sub
grade) merupakan struktur perkerasan jalan raya pada lapisan paling dasar (Simanjuntak et al., 2017). Sub grade adalah bagian penting dalam struktur
perkerasan jalan yaitu sebagai perletakan dari struktur perkerasan secara
keseluruhan, oleh karena itu keawetan dan kekuatan sub grade menjadi
perhatian dalam konstruksi perkerasan jalan (Badaron, 2020). Dalam konstruksi jalan, kualitas tanah asli sebagai
bahan dasar yang sangat memengaruhi kekuatan jalan. Jika kualitas tanah asli
rendah dalam hal daya dukung tanah (kepadatan kering, dan CBR), maka konstruksi
jalan akan cepat rusak. Daya dukung tanah dasar merupakan salah satu komponen
yang sangat penting untuk kinerja dan struktur perkerasan jalan (Amran, 2016; Rafii, 2018;
Ukiman, 2016).
Struktur tanah
ekspansif memiliki stabilitas struktural yang rendah sehingga tidak dapat berfungsi sebagai perletakan struktur
perkerasan jalan dan tidak mampu atau tidak stabil dalam memikul beban
lalu-lintas (Arifin, 2021). Untuk dapat dijadikan perletakan dari lapis pondasi
bawah dari suatu perkerasan jalan, tanah ekspansif seperti tanah lempung perlu
distabilisasi, antara lain dengan cara mencampur tanah lempung dengan bahan
kimia atau dengan pemadatan mekanik (Nurrosied, 2016). Beberapa material yang dapat digunakan sebagai bahan
untuk stabilisasi tanah adalah, seperti semen, kapur, zeolit, dan pozzolan alam
atau pozzolan buatan lainnya (Eyo et al., 2020;
Muhammad et al., 2022). Material pozzolan alam yang dapat digunakan antara lain
tras dan zeolit yang mengandung kalsium dan silika yang tinggi dan dapat
digunakan sebagai bahan tambahan atau substitusi pada campuran semen, begitupun
dengan penambahan semen dapat menghasilkan pengerasan yang lebih baik,
dikarenakan material tidak bisa bekerja sendiri kalau tidak ada tambahan semen.
Kombinasi kedua bahan pengikat ini dapat meningkatkan kekuatan awal dan akhir
pada material tanah yang distabilkan (Kolias et al., 2005;
Zimar et al., 2022). Beberapa penelitian yang dilakukan sebelumnya, yaitu
tentang pengaruh penambahan pozzolan alam terhadap sifat tanah ekspansif yang
ditambahkan kapur dan semen, hasilnya menunjukkan adanya peningkatan yang
signifikan dari kekuatan dan kestabilan terhadap penelitian tersebut (Chenarboni et al., 2021). Demikian
pula dengan penelitian yang
dilakukan oleh para peneliti
(Hagi et al., 2019; Sompie
et al., 2018; Stavridakis et al., 2006).
Zeolit
ialah mineral pozzolan alam
yang bersifat non logam dan
memiliki sifat-sifat fisika dan kimia, yang berperan sebagai katalisator, penukar ion, penyaring molekul, serta adanya kemampuan
absorpsi yang tinggi (Abdallah et al., 2023).
Zeloit ini banyak ditemui di wilayah
Indonesia terutama di wilayah gunung
berapi (Bujung et al., 2019).
Zeolit merupakan aluminosilikat mikropori kristal yang komposisi kimianya terdiri dari SiO4 dan AlO4 tetrahedra, yang dimana
tergabung dalam berbagai susunan pada pembagian atom oksigen (Hadi et al., 2023).
Maka dari itu dapat menghasilkan struktur terbuka dengan saluran dan sangkar yang bersilangan, dan ditempati oleh molekul tamu (biasanya air) dan kerangka ekstra, kation basa, atau
alkali tanah yang lemah ikatannya, sehingga dapat menyeimbangkan muatan negatif AIO4 tetrahedra (Liguori et al., 2019;
Ragang et al., 2023; Saputra et al., 2022).
Penelitian ini
bertujuan untuk menganalisis tanah ekspansif yang distabilisasi dengan semen
dan zeolit guna memperbaiki karakteristik geotekniknya. Berdasarkan rumusan
masalah, penelitian ini akan mengevaluasi pengaruh stabilisasi dengan semen dan
zeolit terhadap perilaku tanah ekspansif melalui pengujian CBR (Unsoaked
dan Soaked), UCS (Unconfined Compressive Strength), dan Konsolidasi
(Konsolidasi Konvensional dan Konsolidasi Cepat). Material tanah yang digunakan
yaitu dari Pineleng, Sulawesi Utara, dengan semen Portland Tipe II (PCC) dan
zeolit halus berukuran ≤0,075 mm (lolos saringan No. 200), yang diuji
dalam skala laboratorium di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sam
Ratulangi. Tujuan penelitian ini adalah memperbaiki karakteristik geoteknik
tanah lempung ekspansif serta menentukan persentase optimal semen-zeolit dalam
campuran tanah tersebut. Penelitian ini memberikan manfaat berupa pemahaman
mengenai pengaruh zeolit dalam stabilisasi tanah ekspansif, pengurangan
penggunaan semen demi mendukung konstruksi yang lebih ramah lingkungan, serta
sebagai referensi bagi praktisi dalam konstruksi perkerasan jalan.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini
dilakukan dengan mengambil material tanah di Kecamatan Pineleng, Kabupaten
Minahasa, Sulawesi Utara, yang kemudian diuji di Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Universitas Sam Ratulangi. Lokasi pengambilan material
melibatkan lereng buatan yang digunakan untuk pembangunan perumahan. Studi
pustaka dilakukan sebelum pengumpulan data, mencakup penentuan topik,
pengumpulan referensi, penyusunan metodologi, survei lokasi, dan persiapan
bahan penelitian seperti zeolit, semen, dan bentonit. Data dikumpulkan melalui
berbagai pengujian di laboratorium, termasuk sifat fisik tanah (kadar air,
analisa saringan, batas cair/plastis), pemadatan, CBR (unsoaked dan soaked),
UCS (7 dan 14 hari), dan konsolidasi (konvensional dan cepat).
Tahapan
penelitian meliputi persiapan alat dan bahan, pengujian sifat fisik tanah, uji
pemadatan, pengujian CBR tanpa rendam dan rendam, UCS, konsolidasi, dan
pemeriksaan SEM-EDS. Analisis data dilakukan untuk menghasilkan kesimpulan
mengenai pengaruh stabilisasi tanah dengan semen-zeolit terhadap karakteristik
geoteknik tanah ekspansif.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil Pengujian Sifat Fisik Material
1.
Sifat Fisik Tanah
Jenis pengujian
yang diuji yaitu kadar air tanah, berat jenis tanah, batas-batas atterberg, dan
analisa saringan. Berikut hasil pengujian dari sifat tersebut terdapat pada tabel
1 hasil Pengujian Sifat Fisik Tanah.
Tabel 1. Hasil Pengujian Sifat Fisik
Tanah
|
No. |
Jenis Pengujian |
Hasil
Pengujian |
Metode Pengujian |
|
1. |
Kadar Air + Bentonite 15 % (Water
Content) |
3,91 % |
ASTM D 2216 |
|
2. |
Berat Jenis (Specific Gravity) |
2,247 |
ASTM D 854 |
|
3. |
Batas-batas Atterberg + Bentonite 15 % |
|
ASTM D 4318 |
|
|
Batas Cair (Liquid
Limit) |
81,230 % |
|
|
|
Batas Plastis (Plastic
Limit) |
29,968 % |
|
|
|
Indeks Plastis (Plastic Index) |
51,262 % |
|
|
4. |
Analisa Saringan |
36,56 % (Lolos saringa No. 200) |
ASTM D 421 |
|
5.
|
Hidrometer |
46,59 % (Ukuran butiran ≤ 0.002
mm) |
ASTM D 7928 |
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Berdasarkan data hasil pengujian sifat fisik tanah,
pada pengujian batas-batas atterberg
terhadap tanah + bentonit 15% menunjukkan bahwa memiliki sifat plastisitas yang tinggi
(lihat tabel 1). Berikut ada juga hasil dari Klasifikasi
Tanah menurut AASHTO berdasarkan
Nilai Batas Cair dan Indeks
Plastis terdapat pada Gambar
1.
Gambar 1. Hasil
Klasifikasi Tanah Menurut AASHTO Berdasarkan
Nilai Batas Cair dan Indeks Plastis
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Pada pengujian analisa saringan didapatkan hasil 36,56%
yang lolos saringan No. 200. Sesuai standar klasifikasi AASTHO material tanah
yang diklasifikasikan sebagai material A-7-5, yaitu syarat material yang lolos
saringan No.200 > 36%.
Gambar 2. Grafik
Pengujian Analisa Saringan
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Pada pengujian
hidrometer didapatkan ukuran butiran yaitu < 0.002 mm dengan nilai 46,59 %.
Berikut gambar grafik hasil pengujian pada Analisa hidrometer, bisa dilihat
pada Gambar 3.
46.59 0.002
Gambar 3. Analisa Hidrometer
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
B.
Sifat Fisik Zeolit
Jenis pengujian
sifat fisik dari material zeolit, yaitu pengujian berat jenis dan batas-batas atterberg.
Berikut hasil dari pengujian tersebut terdapat pada Tabel 2 Hasil Pengujian
Sifat Fisik Zeolit.
Tabel 2. Hasil Pengujian Sifat Fisik
Zeolit
|
No. |
Jenis Pemeriksaan |
Hasil Pengujian |
Metode Pengujian |
|
1 |
Berat
Jenis (Specific Gravity) |
2.174 |
ASTM D 854 |
|
2 |
Batas-batas
Atterberg |
|
ASTM D 4318 |
|
|
-
Batas
Cair (Liquid Limit) |
46,251 % |
|
|
|
-
Batas
Plastis (Plastic Limit) |
20,556 % |
|
|
|
-
Indeks Plastis
(Plastic Index) |
25,696 % |
|
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
C.
Pengujian Pemadatan Tanah
Pengujian
ini untuk
melihat nilai OMC dan MDD
pada setiap variasi komposisi campuran. Berikut hasil pengujian
tersebut terdapat pada
Tabel 3 Hasil Pengujian Pemadatan.
Tabel 3. Hasil Pengujian Pemadatan
|
Variasi |
Tanah 85% + Bentonit
15% |
Material Pengikat
(%) |
OMC |
MDD |
||
|
A |
100 |
0 |
Semen |
0 |
35,70 |
1,202 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
B |
100 |
5 |
Semen |
5 |
37,80 |
1,213 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
C |
100 |
7 |
Semen |
7 |
37.90 |
1,215 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
D |
100 |
10 |
Semen |
5 |
38,00 |
1,220 |
|
Zeolit |
5 |
|||||
|
E |
100 |
10 |
Semen |
7 |
38,00 |
1,223 |
|
Zeolit |
3 |
|||||
|
F |
100 |
12 |
Semen |
5 |
37,80 |
1,222 |
|
Zeolit |
7 |
|||||
|
G |
100 |
12 |
Semen |
7 |
38,20 |
1,228 |
|
Zeolit |
5 |
|||||
|
H |
100 |
14 |
Semen |
5 |
38,36 |
1,230 |
|
Zeolit |
9 |
|||||
|
I |
100 |
14 |
Semen |
7 |
38,38 |
1,233 |
|
Zeolit |
7 |
|||||
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Berdasarkan
Tabel 3, maka didapatkan nilai OMC dan MDD pada tanah + bentonit adalah 35,70%
dan 1,202 gram/cm3. Semakin
bertambahnya zeolit maka persentase zeolit pada nilai kadar air optimum naik, akan tetapi mengalami penurunan pada campuran semen 5%
+ zeolit 7% dengan nilai 37,80%. Penyebab penurunan kadar air ini adalah adanya
penambahan semen dan zeolit,
hal ini bisa
mengurani kadar air optimum
pada sampel.
Nilai MDD
terbesar terdapat pada campuran semen 7% + zeolit 7% dengan nilai 1,233 gr/cm3. Berdasarkan hal ini maka dapat dilihat bahwa campuran
pada persentase zeolit bisa menyebabkan peningkatan berat isi kering maksimum
tanah. Berikut terdapat grafik pemadatan dari hasil semua variasi campuran,
bisa dilihat pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Gambar
4. Grafik Hasil OMC (Optimum Moisture Content)
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Gambar 5. Grafik Hasil MDD
(Maximum Dry Density)
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
D.
Hasil Pengujian Sifat Mekanis Material
Pengujian yang akan diuji, yaitu
pengujian CBR, UCS, dan konsolidasi,
yang dilakukan di laboratorium.
Hasil dari ketiga pengujian tersebut, bisa dilihat sebagai
berikut :
1.
Pengujian CBR
Pengujian yang dilakukan ada 2 metoede, yaitu CBR direndam (soaked) dan CBR tanpa
rendam (unsoaked). Dan data yang dihasilkan merupakan data dari hasil nilai
rata-rata terhadap dua benda
uji pada tiap variasi komposisi campuran. Berikut hasil dari
pengujian CBR, bisa dilihat pada Tabel 4 Hasil Pengujian
CBR.
Tabel 4. Hasil Pengujian
CBR
|
Variasi |
Tanah 85% + Bentonite 15% |
Material Pengikat
(%) |
CBR Langsung
(Unsoaked) (%) |
CBR Rendam
(Soaked) (%) |
||
|
A |
100 |
0 |
Semen |
0 |
14,81 |
1,88 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
B |
100 |
5 |
Semen |
5 |
15,34 |
21,03 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
C |
100 |
7 |
Semen |
7 |
20,54 |
21,80 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
D |
100 |
10 |
Semen |
5 |
11,28 |
16,78 |
|
Zeolit |
5 |
|||||
|
E |
100 |
10 |
Semen |
7 |
13,50 |
18,81 |
|
Zeolit |
3 |
|||||
|
F |
100 |
12 |
Semen |
5 |
9,93 |
18,62 |
|
Zeolit |
7 |
|||||
|
G |
100 |
12 |
Semen |
7 |
9,74 |
20,69 |
|
Zeolit |
5 |
|||||
|
H |
100 |
14 |
Semen |
5 |
9,16 |
19,84 |
|
Zeolit |
9 |
|||||
|
I |
100 |
14 |
Semen |
7 |
18,13 |
23,44 |
|
Zeolit |
7 |
|||||
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Gambar 6. Pengaruh Zeolit terhadap CBR
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Pada hasil pengujian CBR ini menunjukkan bahwa nilai CBR terendah terdapat pada tanah + bentonite (rendam) dengan nilai 1,88%, sedangkan nilai CBR tertinggi terdapat pada variasi campuran tanah + bentonite + semen 7% + Zeomit
7% (rendam) dengan nilai 23,44%. Berdasarkan hasil pengujian CBR, pada campuran semen 5% + zeolit 5% dengan nilai CBR 16,78% dikatakan sudah memenuhi standar untuk stabilisasi tanah dasar, yang dimana standar tersebut yaitu nilai CBR = 12%.
Pada hasil pengujian CBR tanpa rendam (unsoaked) dan CBR rendam
(soaked) ini mendapatkan
perbandingan yang dimana hasil dari nilai
CBR rendam cenderung lebih besar dibandingkan
dengan CBR tanpa rendam, hal ini
dikarenakan sampel yang direndam selama 4 hari berpengaruh dapat mengikat tanah dan semen selama proses perendaman berlangsung (Tulandi et al., 2022).
2.
Hasil Pengujian UCS
Pengujian yang dilakukan ada 2 metode, yaitu UCS diperam
selama 7 hari dan 14 hari. Data yang dihasilkan merupakan data dari hasil nilai
rata-rata terhadap dua benda uji pada tiap variasi komposisi campuran. Berikut
merupakan hasil dari pengujian UCS, bisa dilihat pada Tabel 5 dan Gambar 7.
Tabel 5. Hasil Pengujian UCS
|
Variasi |
Tanah 85% + Bentonite 15% |
Material Pengikat
(%) |
UCS Pengeraman 7 Hari (kg/cm2) |
UCS Pengeraman 14 Hari (kg/cm2) |
||
|
A |
100 |
0 |
Semen |
0 |
4,85 |
8,48 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
B |
100 |
5 |
Semen |
5 |
6,27 |
10,04 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
C |
100 |
7 |
Semen |
7 |
7,71 |
11,44 |
|
Zeolit |
0 |
|||||
|
D |
100 |
10 |
Semen |
5 |
3,35 |
9,99 |
|
Zeolit |
5 |
|||||
|
E |
100 |
10 |
Semen |
7 |
5,17 |
10,48 |
|
Zeolit |
3 |
|||||
|
F |
100 |
12 |
Semen |
5 |
4,62 |
11,14 |
|
Zeolit |
7 |
|||||
|
G |
100 |
12 |
Semen |
7 |
7,54 |
11,80 |
|
Zeolit |
5 |
|||||
|
H |
100 |
14 |
Semen |
5 |
10,22 |
14,74 |
|
Zeolit |
9 |
|||||
|
I |
100 |
14 |
Semen |
7 |
13,56 |
17,02 |
|
Zeolit |
7 |
|||||
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Gambar 7. Pengaruh
Zeolit terhadap UCS
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Pada hasil pengujian UCS ini didapatkan hasil yang dimana selama 14 hari diperam nilainya
lebih besar dibandingkan dengan UCS diperam selama 7 hari. Adapun selama 7 hari pemeraman menunjukkan bahwa nilai UCS semakin naik, akan tetapi nilai
UCS menurun pada material pengikat
10 % dan mengalami kenaikan
lagi pada material pengikat
12 % (semen 7% + zeolit 5%). Sedangkan
pada pengeraman 14 hari menunjukkan bahwa nilai UCS semakin naik, akan tetapi nilai
UCS menurun pada material pengikat
10% (semen 5% + zeolit 5%) dan mulai
mengalami kenaikan lagi pada material pengikat 10%
(semen 7% + zeolit 3%).
3.
Hasil Pengujian Konsolidasi
Pada pengujian konsolidasi ini, yang diuji hanya 6 (enam) variasi campuran.
Variasi campuran yang diuji yaitu variasi
Tanah 100%, Tanah + Bentonit, dan Tanah + semua kadar Semen 7%.
1.
Konsolidasi
Konvensional
Berikut
hasil pengujian dari konsolidasi konvensional di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik
Universitas Sam Ratulangi.
Gambar 8. Grafik e vs log P (konsolidasi konvensional)
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Tabel 6. Hasil Pengujian Konsolidasi Konvensional
|
Sampel |
Indeks |
Koefisien Konsolidasi, Cv |
Koefisien Muai, Cs |
|
Tanah 100% |
0.2749 |
0.0911 |
- |
|
Tanah + Bentonite |
0.2417 |
0.8906 |
0.0150 |
|
Tanah + Semen 7% |
0.2385 |
3.2417 |
0.0131 |
|
Tanah + Semen 7% + Zeolit 3% |
0.2353 |
2.8740 |
0.0130 |
|
Tanah + Semen 7% + Zeolit 5% |
0.2339 |
3.5834 |
0.0129 |
|
Tanah + Semen 7% + Zeolit 7% |
0.1760 |
2.1054 |
0.0174 |
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Gambar 9. Grafik Penurunan vs Waktu (konsolidasi
konvensional)
(Sumber: Hasil
Analisa, 2024)
Berdasarkan
grafik di atas, hubungan antara angka pori dan tekanan menunjukkan bahwa tanah + bentonit
memiliki nilai yang lebih besar, yang artinya tanah + bentonit lebih cepat terkompresi dibandingkan dengan variasi yang lain. Sedangkan pada
grafik penurunan dan waktu menunjukkan bahwa angka penurunan
lebih besar terdapat pada tanah 100% dibandingkan dengan variasi tanah + bentonit menunjukkan nilai yang lebih rendah di karenakan bentonit memiliki kemampuan menyerap air yang tinggi, hal ini
dapat memperlambat proses konsolidasi.
2.
Konsolidasi
Cepat
Pada pengujian ini untuk melihat
hasil dari perbandingan antara alat konsolidasi konvensional dan konsolidasi cepat. Pengujian ini dipersingkat 80 kali lebih cepat dengan
menggunakan alat konsolidasi cepat (tergangtung waktu yang di butuhkan pada saat pengujian). Berikut hasil pengujian konsolidasi cepat.
Gambar 10. Grafik e vs log P
(konsolidasi cepat)
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Tabel
7. Hasil
Pengujian Konsolidasi Cepat
|
Sampel |
Indeks |
Koefisien Muai, Cs |
|
Tanah 100% |
0.1252 |
- |
|
Tanah + Bentonite |
0.2314 |
0.0129 |
|
Tanah + Semen 7% |
0.2258 |
0.0142 |
|
Tanah + Semen 7% + Zeolit 3% |
0.2247 |
0.0235 |
|
Tanah + Semen 7% + Zeolit 5% |
0.2218 |
0.0259 |
|
Tanah + Semen 7% + Zeolit 7% |
0.2213 |
0.0300 |
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Gambar 11. Grafik Penurunan vs Waktu (konsolidasi
cepat)
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Berdasarkan
grafik di atas, hubungan antara angka pori dan tekanan menunjukkan bahwa tanah + semen 7% + zeolit 7% memiliki nilai angka pori
yang lebih besar dan lebih cepat terkompresi
dibandingkan dengan variasi yang lain. Sedangkan pada
grafik penurunan dan waktu menunjukkan bahwa angka penurunan
lebih besar terdapat pada tanah + bentonit dibandingkan dengan variasi yang lain.
Gambar 12. Grafik Penurunan vs Waktu
(konsolidasi cepat)
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Dari
grafik Gambar 12 di atas, kita bisa lihat
nilai semakin meningkat dan jarak antar titik yang berdekatan kita tarik garis linear maka terlihatlah yang dimana titik m3 (tanah + semen 7%) sampai pada m10 (tanah + semen 7%
+ zeolit 7%) bisa direkomendasikan untuk stabilisasi tanah dasar pada perkerasan jalan yang dimana sudah sesuai dengan
standar berdasarkan nilai CBR 12% (Standar Spesifikasi Umum untuk Pekerjaan Konstruksi Jalan dan Jembatan, 2018). Akan tetapi dalam hal ini
lebih di rekomendasikan variasi yang sudah distabilisasi dengan zeolit, agar penggunaan semen berkurang.
E.
Pengecekan Sampel
Pada Alat SEM-EDS
Tujuan dari pengecekan ini, untuk melihat porositas
dan zat kimia yang terdapat pada sampel. Sampel yang
akan dicek merupakan sampel dari hasil pengujian
UCS 14 hari pengeraman, yaitu komposisi campuran tanah + bentonit, tanah + bentonit + semen 5% + zeolit 9%,
dan tanah + bentonit +
semen 7% + zeolit 7%. Untuk
hasil dari pengecekan sampel alat SEM-EDS ini, bisa dilihat pada beberapa gambar dan tabel sebagai berikut:
Gambar 13. SEM-EDS Tanah + Bentonit
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Gambar 14. SEM-EDS Tanah + Semen 5% +
Zeolit 9%
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Gambar 15. SEM-EDS Tanah + Semen 7% +
Zeolit 7%
(Sumber:
Hasil Analisa, 2024)
Tabel 8. Hasil Pemeriksaan SEM-EDS
|
Sampel |
O |
Si |
Br |
Sr |
Fe |
Te |
|
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
|
|
Tanah + Bentonit |
77.73 |
11.30 |
6.91 |
1.90 |
2.09 |
- |
|
Tanah + Semen 5% + Zeolit 9% |
71.88 |
12.15 |
5.58 |
2.90 |
6.09 |
1.39 |
|
Tanah + Semen 7% + Zeolit
7% |
68.28 |
15.20 |
8.09 |
2.74 |
4.75 |
0.95 |
(Sumber: Hasil Analisa, 2024)
Berdasarkan
pemeriksaan SEM-EDS menunjukkan
adanya porositas terhadap sampel. Dengan adanya penambahan
semen dan zeolit dapat membuat sampel menjadi agak rapat
atau minimnya porositas. Zat kimia yang didapat pada variasi tanah + bentonit terdapat zat kimia paling besar yaitu Oxygen (O) = 77.73%,
pada variasi tanah + bentonit + semen 5% + zeolit 9% yaitu Oxygen (O) = 71.88%, sedangkan
pada variasi tanah + bentonit + semen 7% + zeolit 7% yaitu Oxygen (O) = 68.28%.
KESIMPULAN
Berdasarkan
hasil pengujian di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Sam
Ratulangi Manado, disimpulkan bahwa stabilisasi tanah ekspansif menggunakan
semen dan zeolit dapat memperbaiki karakteristik geoteknik tanah. Pengujian
menunjukkan bahwa penambahan zeolit menurunkan kadar air optimum dan
meningkatkan berat isi kering maksimum, dengan nilai MDD terbesar pada campuran
semen 7% + zeolit 5%. Nilai CBR tertinggi terdapat pada campuran tanah +
bentonit + semen 7% + zeolit 7% (rendam) sebesar 23,44%, akan tetapi pada
campuran tanah + bentonit + semen 5% + zeolit 5% sudah memenuhi standar dengan
nilai 16,78% (standar Bina Marga ≥12%). UCS meningkat seiring penambahan
semen dan zeolit, dengan nilai lebih tinggi setelah pengeraman 14 hari
dibandingkan 7 hari. Hasil konsolidasi menunjukkan bahwa penambahan
semen dan zeolit berpengaruh
pada nilai Cv (koefisien konsolidasi), sehingga nilai Cv menurun. Kelebihan
alat konsolidasi cepat, pengujian hanya berlangsung kurang lebih 4-5 jam, sedangkan alat konvensional membutuhkan waktu sekitar 1-2 minggu. Pemeriksaan
SEM-EDS menunjukkan
adanya porositas terhadap sampel. Penelitian ini membuktikan bahwa stabilisasi tanah
dengan semen dan zeolit efektif mengurangi sifat ekspansif tanah lempung.
Disarankan pengujian lanjutan seperti modulus resilien, deformasi permanen, dan
UCS hingga 21 hari pengeraman untuk memastikan stabilitas dan keamanan jangka
panjang sebagai lapisan subgrade pada perkerasan jalan.
DAFTAR PUSTAKA
Abdallah, H. M., Rabab’ah, S. R., Taamneh, M. M.,
Taamneh, M. O., & Hanandeh, S. (2023). Effect of zeolitic tuff on strength,
resilient modulus, and permanent strain of lime-stabilized expansive subgrade
soil. Journal of Materials in Civil Engineering, 35(5), 4023081.
Amran, Y. (2016). Analisis Daya Dukung
Tanah (Ddt) Pada Sub Grade/Tanah Dasar (Studi Kasus pada Sub Grade Lahan Parkir
Kampus 3 Universitas Muhammadiyah Metro). TAPAK (Teknologi Aplikasi
Konstruksi): Jurnal Program Studi Teknik Sipil, 5(2).
Arifin, S. (2021). Pengaruh Daya Dukung
Subgrade Terhadap Kedalaman Rutting Pada Konstruksi Perkerasan Lentur. Jurnal
Sains Dan Teknologi Tadulako, 7(2), 127–140.
Badaron, S. F. (2020). Studi
Eksperimental Kapasitas Dukung Dan Perilaku Deformasi Lapisan Subgrade
Perkerasan Kaku Akibat Siklus Basah-Kering. Universitas Hasanuddin.
Bujung, D. P. A. P., Turangan, A. E.,
& Sarajar, A. N. (2019). Pengaruh intensitas curah hujan terhadap kuat
geser tanah. TEKNO, 17(72).
Chenarboni, H. A., Lajevardi, S. H.,
MolaAbasi, H., & Zeighami, E. (2021). The effect of zeolite and cement
stabilization on the mechanical behavior of expansive soils. Construction
and Building Materials, 272, 121630.
Eyo, E. U., Ng’ambi, S., & Abbey, S.
J. (2020). Performance of clay stabilized by cementitious materials and
inclusion of zeolite/alkaline metals-based additive. Transportation
Geotechnics, 23, 100330.
Hadi, Z., Gandi, S., & Sarie, F.
(2023). Pengaruh Penambahan Batu Zeolit Dan Semen Portland Terhadap Daya Dukung
Tanah Lempung: The Effect Of Additional Stone Zeolite And Portland Cement On
The Carrying Capacity Of Clay. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil TRANSUKMA, 5(2),
136–147.
Hagi, S., Yabe, T., & Shiga, T.
(2019). A study of swelling characteristics of expansive soils on high speed
railway project area in India. In Geotechnics for Sustainable Infrastructure
Development (pp. 745–749). Springer.
Kolias, S., Kasselouri-Rigopoulou, V.,
& Karahalios, A. (2005). Stabilisation of clayey soils with high calcium
fly ash and cement. Cement and Concrete Composites, 27(2),
301–313.
Liguori, B., Aprea, P., Gennaro, B. de,
Iucolano, F., Colella, A., & Caputo, D. (2019). Pozzolanic activity of
zeolites: the role of Si/Al ratio. Materials, 12(24), 4231.
Muhammad, R., Syahril, S., Suyono, A.,
& Sirait, T. (2022). Nilai Kuat Tekan Bebas pada Tanah Lunak yang
Distabilisasi Menggunakan Limbah Abu Sekam Padi dan Asam Fosfat. Potensi:
Jurnal Sipil Politeknik, 24(2), 94–99.
Nurrosied, I. (2016). Stabilisasi
Tanah Gambut Menggunakan Campuran Serbuk Bata Merah Ditinjau dari Pengujian
Konsolidasi.
Rafii, A. (2018). Analisis Perbaikan
Tanah Lunak Sebagai Subgrade Jalan. Jurnal LPPM, 8(3), 1–10.
Ragang, E. B., Rondonuwu, S. G., &
Ticoh, J. H. (2023). Karakteristik Geoteknik Geosynthetic Clay Liners Sebagai
Lapisan Penahan Lindi Pada Sanitary Landfill Melalui Uji Konsolidasi. TEKNO,
21(83), 61–65.
Saputra, D. D., Sandi, D. M. N., &
Erwanto, Z. (2022). Identifikasi Karakteristik Tanah Untuk Perencanaan Subgrade
Pada Kecamatan Siliragung. Jurnal Rekayasa Sipil Dan Lingkungan, 5(1),
81–89.
Simanjuntak, M. R. A., Lubis, K., &
Rangkuti, N. M. (2017). Stabilisasi Tanah Lempung dengan campuran pasir pantai
terhadap nilai CBR. Journal Of Civil Engineering Building And Transportation,
1(2), 96–104.
Sompie, F. A. E., Manoppo, F. J., &
Sompie, O. B. A. (2018). Stabilisasi Tanah Ekspansif Dengan Campuran Abu Batu
Bara Dan Abu Terbang Batu Karang Dengan Aplikasi Timbunan Tipe Urugan Tanah. Jurnal
Ilmiah Media Engineering, 8(2).
Stavridakis, E. I., Al-Rawas, A., &
Goosen, Z. (2006). Assessment of anisotropic behaviour of swelling soils on
ground and construction work. Expansive Soils: Recent Advances in
Characterization and Treatment, 371–384.
Tulandi, R. A., Rondonuwu, S. G., &
Sarajar, A. N. (2022). Analisis Konsolidasi Lempung Pulutan Dengan Tambahan
Geopolimer (Abu Beton). TEKNO, 20(81).
UKIMAN, S. T. (2016). Karakteristik Daya
Dukung Tanah Dasar (Subgrade) Tanah Lempung Merah Kampus Polines Melalui Uji
Cbr Dengan Bahan Tambah Kapur. Wahana Teknik Sipil: Jurnal Pengembangan
Teknik Sipil, 21(02).
Zimar, Z., Robert, D., Zhou, A.,
Giustozzi, F., Setunge, S., & Kodikara, J. (2022). Application of coal fly
ash in pavement subgrade stabilisation: A review. Journal of Environmental
Management, 312, 114926.