Stabilisasi Tanah Dengan Semen
Stabilisasi tanah dengan semen diartikan sebagai pencampuran antara tanah yang telah dihancurkan, semen dan air, yang kemudian dipadatkan sehingga menghasilkan suatu material baru disebut Tanah – Semen dimana kekuatan, karakteristik deformasi, daya tahan terhadap air, cuaca dan sebagainya dapat disesuikan dengan kebutuhan untuk perkerasan jalan, pondasi bagunan dan jalan, aliran sungai dan lain-lain (Kezdi, 1979 : 108)
Proses kimia pada stabilisasi tanah dengan Semen
Tahapan proses kimia pada stabilisasi tanah menggunakan semen adalah sebagai berikut:
a. Absorbsi air dan reaksi pertukaran ion;
Bila Semen Portland ditambahkan pada tanah, ion kalsium Ca++ dilepaskan melalui proses hidrolisa dan pertukaran ion berlanjut pada permukaan partikel-partikel lempung, Butiran lempung dalam kandungan tanah berbentuk halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti ion hidrogen (H+), ion sodium (Na+), ion kalsium (K+), serta air yang berpolarisasi, Dari reaksi-reaksi kimia tersebut di atas, maka reaksi utama yang berkaitan dengan kekuatan ialah hidrasi dari A-lit (3CaO. SiO2) dan B-lit (2CaO.SiO2), sehingga membentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat.
Reaksi pozolan; semuanya melekat pada permukaan butiran lempung. Dengan reaksi ini partikel-partikel lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensi tanah menjadi lebih baik.
- Reaksi pembentukan kalsium silikat dan kalsium aluminat;
Secara umum hidrasi adalah sebagai berikut:
2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3CaO.2SiO2 . 3H2O+3Ca(OH)2
2(2CaO.SiO2) + 4H2O 3CaO.2SiO2 . 3H2O+ Ca(OH)2
Reaksi antara silika (SiO2) dan alumina (AL2O3) halus yang terkandung dalam tanah lempung dengan kandungan mineral reaktif, sehingga dapat bereaksi dengan kapur dan air. Hasil reaksi adalah terbentuknya kalsium silikat hidrat seperti: tobermorit, kalsium aluminat hidrat 4CaO.Al2O3.12H2O dan gehlenit hidrat 2CaO.Al2O3.SiO2.6H2O yang tidak larut dalam air. Pembentukan senyawa-senyawa ini berlangsung lambat dan menyebabkan tanah menjadi lebih keras, lebih padat dan lebih stabil.
Jadi semen yang umum digunakan untuk stabilisai tanah dengan bahan semen adalah ordinary portland cement atau dikenal sebagai semen tipe I.
Bahan Renolith
Renolith merupakan bahan cair yang berfungsi memperbaiki kondisi tanah dasar. Bahan renolith yang penggunaannya dibantu dengan semen. Renolith akan meningkatkan elastisitas, meningkatkan kekuatan tanah, menutupi pori-pori tanah sehingga tanah menjadi lebih kedap air. Tanah yang bisa diperbaiki secara optimal adalah tanah yang memiliki CBR minimal 6%.
Spesifikasi umum untuk Campuran renolith dalam Semen-Tanah
Untuk meningkatkan kinerja dalam pelaksanaan proses stabilisasi semen untuk konstruksi dan untuk mengurangi kemungkinan kegagalan setiap stabilisasi semen karena penyusutan dari semen – tanah, maka perlu tentang pengaturan secara benar apabila dimasukkannya renolith dimasukkan dalam campuran semen – tanah.
Tabel. 3 Desain campuran Semen - Renolith untuk Berbagai Jenis Tanah
| AASHTO soil classification | ASTM Soil classification | Typical percentage of cement to aggregate weight | Typical percentage of Renolit to cement weight | Typical percentage of OMC to aggregate weight (Approximatety) | |
| A-1-a | GW, GP, GM, SW, SP, SM | 3-5 | 5 | 6% | |
| A-1-b | GM, GP, SM,SP | 5-8 | 5 | 6% | |
| A-2 | GM, GC, SM, SC | 5-9 | 5-7 | 10% - 15% | |
| A-3 | SP | 7-11 | 10 | 10% | |
| A-4 | CL, ML | 7-12 | 10 | 12% | |
| A-5 | ML,MH,CH | 10-13 | 10-12 | 12% | |
| A-6 | CL,CH | 10-15 | 10-12 | 10% - 12% | |
| A-7 | MH, CH | 10-16 | 10-12 | 10% - 12% |
***OMC = Optimum Moisture Content /Kadar air optimun
Metode Penelitian
Metode penulisan yang digunakan yaitu dengan melakukan riset experimental kemudian ditunjang dengan berbagai literatur yang erat hubungannya dengan pokok masalah.
Pengujian dilakukan dilaboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil
Universitas Hasnuddin. Beberapa pengujian yang akan dilakukan :
- Pengujian sifat fisik (kadar air, berat jenis, batas konsistensi dan analisis granuler).
- Pengujian sifat mekanik tanah (Kekuatan Tekan Bebas, permeabiliy , Proktor standar, Swelling dan CBR rendaman).
Kombinasi Campuran
Dalam penelitian ini sampel uji terdiri dari masing-masing material asli dan campuran yang dibuat berdasarkan variasi penambahan semen dan Renolith sebagai bahan renolithnya yang jumlah penambahannya berdasarkan prosentase perbandingan berat semen dengan tanah lempung dan perbandingan berat renolith dengan semen, Lama waktu pemeraman ditentukan yaitu 0 dan 4 hari yang kemudian sampel berdasarkan variasi penambahan renolith dan lama waktu pemeraman dibuat 2 sampel yang sama. Dari kombinasi campuran pada ketiga jenis, tanah yang ada akan kami diperoleh pengaruh renolith dan semen terhadap perbaikan tanah dasar .
Pengujian Sampel
Tentukan indeks propertis tanah. Sifat-sifat indeks ini diperlukan untuk mengklasifikasikan tanah dalam menentukan jenis bahan stabilisasi dengan serbuk pengikat yang sesuai dan menentukan perkiraan awal jumlah kadar bahan serbuk pengikat yang perlu ditambahkan ke dalam tanah yang akan distabilisasi. Pengujian indeks ini adalah sebagai berikut: Batas cair ( LL), sesuai dengan SNI 03-1967-1990; Batas plastis dan indeks plastisitas sesuai dengan SNI 03-1966-1990; Berat jenis tanah sesuai dengan SNI 03-1964-2008/ASTM D854-88(72) Kadar air sesuai dengan ASTM D 2216-(71) Analisa saringan sesuai dengan SNI 03-1968-1990 Analisis hidrometer, sesuai dengan SNI 03-3423-1994
Pengujian Sampel
Tentukan indeks propertis tanah. Sifat-sifat indeks ini diperlukan untuk mengklasifikasikan tanah dalam menentukan jenis bahan stabilisasi dengan serbuk pengikat yang sesuai dan menentukan perkiraan awal jumlah kadar bahan serbuk pengikat yang perlu ditambahkan ke dalam tanah yang akan distabilisasi. Pengujian indeks ini adalah sebagai berikut: Batas cair ( LL), sesuai dengan SNI 03-1967-1990; Batas plastis dan indeks plastisitas sesuai dengan SNI 03-1966-1990; Berat jenis tanah sesuai dengan SNI 03-1964-2008/ASTM D854-88(72) Kadar air sesuai dengan ASTM D 2216-(71) Analisa saringan sesuai dengan SNI 03-1968-1990 Analisis hidrometer, sesuai dengan SNI 03-3423-1994
a)Penyiapan benda uji;
1) Siapkan contoh tanah yang kering udara dengan cara digemburkan. Apabila contoh tanah dalam kondisi basah, pengeringan dapat dilakukan dengan mengangin-anginkan (air-dry)
2) Ambil contoh tanah yang lolos saringan No.4 (4,75 mm) dan disimpan dalam kantong pada temperatur ruangan. Jika tanah tersebut mengandung agregat tertahan No 4 (4,75 mm) maka ambil material tanah yang lolos saringan 19 mm tetapi mengandung bahan yang tertahan saringan No.4 (4,75 mm) maksimum 35%. Berat contoh tanah disesuaikan dengan kebutuhan untuk masing-masing standar pengujian yang akan diterapkan;
3) Ambil contoh tanah secukupnya untuk pengujian kadar air awal (SNI 03-1965-1990).
b) Lakukan uji pemadatan ringan atau pemadatan berat, jika diperlukan, untuk mendapatkan kadar air optimum dan kepadatan kering maksimum Lakukan uji kekuatan tanah dengan uji kuat tekan bebas.
Lakukan uji kekuatan tanah dengan uji kuat tekan bebas sesuai dengan SNI 03-3638-1994 atau uji CBR sesuai dengan SNI-1744-1989. Pengujian untuk tanah berbutir halus dianjurkan menggunakan uji kuat tekan bebas, sedangkan uji CBR digunakan untuk tanah berbutir kasar.
Analisis butiran dari grafik diatas, hasil uji analisa diatas kemudian presentasi tanah lolos tersebut diplotkan kedalam klasifikasi tanah sistem USCS sehingga diketahui jenis tanah yang diuji termasuk dalam klasifikasi tanah lempung inorganic, dengan tingkat Plastisitas Tinggi (CH). Batas butir kasar dan tanah butir halus adalh ayakan no.200 (0,075 mm). Jadi pada kurva tersebut tanah berbutir halus = 80,52% dan tanah butir kasar = 19,48%.
Tabel 4. Persentase analisis butiran tanah
| Kriteria Tanah | Analisis butiran tanah (%) |
| Pasir | 19,48 |
| Lanau | 33,93 |
| Lempung | 46,59 |
B. Pengujian Sifat Mekanika Tanah Pengujian Pemadatan Tanah (Standart Proctor Test)
Uji pemadatan standart ini di lakukan untuk mengetahui berat kering maksimum (MDD) dan kadar air optimum (OMC)
Tabel 5. Hasil Pengujian Proctor Standar
| Pengujian | Tanah Asli | Tanah+ Semen 5%+Renolith 5% | Tanah+ Semen 10%+ Renolith 10% |
| Kadar Air Optimun (ωopt) | 35,02 % | 31,919 % | 30,063 % |
| Berat Volume kering Maks (ɣ dry) | 1,308 gr/cm³) | 1,348 gr/cm³) | 1,401 gr/cm³) |
Analisis hasil uji pemadatan, Dari uji kepadatan Tanah asli variasi campuran semen dan renolith (5% dan 10%) nampak pengaruh kadar air (WC) terhadap pemadatan. Kepadatan tanah meningkat dengan bertambahnya Berat isi kering yang dipengaruhi oleh penambahan semen dan renolith serta berkurangnya kadar air. meskipun air berfungsi sebagai “pelumas”, tapi penambahan air yang berlebihan dapat mengakibatkan kepadatan menurun karena air mengambil alih tempat-tempat yang semula ditempati oleh butiran. Olehnya kadar air dimana kepadatan tanah maksimun dinamakan kadar air optimun (ωc-opt).
Analisis terhadap tanah dasar (subgrade), Bahwa tanah dasar pada tanah galian umumnya memiliki muka air tanah yang tinggi, sehingga harus dilengkapi dengan drainase bawah tanah yang baik. kondisi yang terbaik yaitu dapat memelihara kadar air dalam keadaan seimbang.
Pengujian CBR
A. CBR Tanpa rendaman ( Unsoaked )
Hasil dari pengujian CBR tanpa rendaman dengan variasi pencampuran semen dan renolith dapat dilihat dalam tabel dan grafik gabungan dibawah ini:
Tabel 6 .Hasil pengujian CBR Tanpa rendaman
| Variasi Campuran | Nilai Rata-rata CBR unsoaked |
| Tanah+Semen 0%+Renolith 0% | 18,355% |
| Tanah+Semen 5%+Renolith 5% | 35,500% |
| Tanah+Semen 10%+Renolith 10% | 39,475% |
Analisis Hasil uji CBR tanpa rendaman. Tanah lempung semula memiliki kekuatan bahan yang jelek ditandai dengan nilai indeks plastisitas tinggi, memiliki daya rekat yang baik dan butirannya termasuk butiran halus dengan gradasi buruk. Pencampuran dengan semen dan renolith renolit yang mampu bereaksi dengan tanah sehingga membentuk gumpalan-gumpalan menjadikan butiran tanah lempung menjadi besar, tekstur yang kasar dan sifatnya nonkohesif dapat mempengaruhi gradasi butrannya dengan demikian dapat meningkatkan nilai CBRnya.
B. CBR rendaman (soaked)
Pengujian CBR rendaman adalah pengujian yang di lakukan didalam Laboratorium mekanika tanah yang bertujuan untuk mencari besarnya nilai CBR, dan nilai pengembangan CBR didalam keadan jenuh air. sehingga tanah mengalami pengembangan yang maksimum, yang berarti tanah dan cetakan direndam didalam air selama 4 hari.Hasil dari pengujian CBR tanpa rendaman dan CBR rendaman dengan variasi pencampuran dapat dilihat dalam tabel 7 dan gambar 7 dibawah ini
Tabel 7 Hasil pengujian CBR rendaman
| Vaiasi Campuran | Nama Pengujian |
| Nilai Rata-rata CBR Soaked (%) | |
| Tanah+Semen 0%+Renolith 0% | 2,801 |
| Tanah+Semen 5%+Renolith 5% | 20,700 |
| Tanah+Semen 10%+Renolith 10% | 49,410 |
Analsisi Hasil pengujian CBR Rendaman. Dari tabel di atas diperoleh nilai CBR rendaman tanah asli hanya 2,801% tidak memenuhi spesifikasi kekuatan tanah dasar jalan raya yang dipersyaratkan (persyaratan nilai CBR >6%). Dengan stabilisasi semen dan penambahan renolith 5% diperoleh nilai CBR 20,700 % sudah sesuai spesifikasi kekuatan tanah dasar tapi bila mana diperuntukkan untuk lapis pondasi bawah harus disarankan memakai variasi 10 % karena diperoleh nilai CBR rendaman 49,410% yang memenuhi spesifikasi kekuatan untuk lapis fondasi bawah (persyaratan nilai CBR rendaman >35%).
Perbandingan Nilai CBR tanpa rendaman dengan rendaman. .seperti pada Gambar 8 sebagai berikut:
Pengujian Free Swell (uji pengembangan)
Dari pengujian CBR rendaman didapatkan pula nilai-nilai hasil pengembangan. Dimana nilai hasil pengembangan CBR rendaman dapat dilihat dalam Tabel dan Grafik di bawah ini:
Tabel 8. Hasil nilai rata-rata uji pengembangan
| Waktu (jam) | Nilai rata-rata pengembangan | ||
| Variasi 0% | Variasi 5% | Variasi 10% | |
| 0,5 | 4,043947 | 3,342105 | 1,010987 |
| 1 | 4,979737 | 3,860132 | 1,336842 |
| 2 | 6,015789 | 4,110789 | 1,520658 |
| 3 | 6,466974 | 4,160921 | 1,570789 |
| 4 | 6,617368 | 4,194342 | 1,604211 |
| 24 | 6,918158 | 4,294605 | 1,671053 |
| 48 | 6,968289 | 4,595395 | 1,687763 |
| 72 | 7,001711 | 4,311316 | 1,704474 |
| 96 | 7,018421 | 4,311316 | 1,704474 |
Maka dapat diambil kesimpulan bahwa tanah asli lempung memiliki nilai tingkat pengembangan sebesar 7,018 %. Dengan Nilai CBR = 2,59%. Pembesaran volume tanah lempung akibat bertambahnya kadar air. Jadi potensi pembesaran volume ini tergantung pada komposisi mineral, peningkatan kadar air, indeks plastis, kadar lempung dan tekanan tanah penutup.
Mengerjakan proses stabilisasi Tanah lempung dengan teknik konstruksi yang sesuai. Untuk menghasilkan kualitas yang baik dari pekerjaan konstruksi, selama proses konstruksi tersebut harus diawasi dengan baik dan juga pekerjaan konstruksi tersebut harus dikerjakan sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan. Pada proses pengerjaan stabilisasi dengan semen dan renolith dilapangan ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan, yaitu kebutuhan kadar semen, renolith dan kadar air termasuk juga proses pencampurannya,pemadatan dilapangan dan proses perawatan (curing). Pekerjaan stabilisasi harus dikerjakan sesuai dengan waktu yang telah direncanakan, untuk mencegah agar proses hidrasi semen tidak terjadi sebelum pemadatan akhir tercapai.
