KAJIAN DESAIN LAPIS FONDASI TANAH SEMEN UNTUK LAPIS PERKERASAN LENTUR DENGAN METODE MECHANICAL-EMPIRICAL PAVEMENT DESIGN MENGGUNAKAN TANAH DI KABUPATEN KARANGANYAR

ROHMATUN, Ir. Latif Budi Suparma, M.Sc., Ph. D; Prof. Dr. es. sc, tech. Ir. Ahmad Rifa’i, M. T, Prof. Ir. Rochmadi, S.U., Ph.D., IPU

2024 | Disertasi | S3 Teknik Sipil

Berkurangnya agregat berkualitas untuk material lapis fondasi jalan diperlukan material
pengganti seperti stabilisasi tanah lokal dengan semen. Penelitian ini menggunakan tanah
lokal daerah Jumantono dengan penentuan kadar optimum semen dalam stabilisasi tanah
berdasarkan nilai kuat tekan bebas (UCS) yang memenuhi persyaratan Spesifikasi Umum
Bina Marga 2018 revisi 2 yaitu 20-35 kg/cm2 (target 24 kg/cm2). Variasi kadar semen 3%,
5%, 8%, dan 10%. Selain itu juga akan diukur nilai modulus elastisitasnya dengan alat
Ultrasonic Pulse Velocity (UPV).
Hasil menunjukkan bahwa tanah tersebut merupakan tanah pasir kelanuan (A-2-4) nonplastis yang dapat digunakan sebagai subgrade jalan tapi tidak dapat digunakan secara
langsung sebagai lapis fondasi. Untuk itu tanah tersebut perlu distabilisasi dengan kadar
semen 9% agar menjadi material lapis fondasi yang memenuhi nilai UCS target 24
kg/cm2. Setelah itu diukur nilai modulus elastisitas dengan alat UPV dan didapatkan nilai
modulus elastisitasnya 4.400 MPa. Desain mekanis empiris (MEPDG) untuk perkerasan
lentur yang menggunakan lapis fondasi tanah semen dengan nilai modulus elastisitas
yang lebih besar dari modulus elastis lapis aspal beton akan menghasilkan tegangan tarik
horisontal sebagai penyebab retak di bawah lapis fondasi tanah semen. Dengan desain
metode ini dapat diketahui kegagalan perkerasan di awal waktu desain sehingga untuk
retak lapis fondasi tanah semen dapat diatasi dengan menambahkan agregat interlayer
tebal 10 cm di antara lapis aspal beton 10 cm dan lapis fondasi tanah semen 20 cm.
Kombinasi struktur perkerasan ini akan menghasilkan kinerja perkerasan yang tahan
terhadap deformasi permanen dan retak lelah lapis fondasi tanah semen sehingga umur
perkerasan menjadi lebih lama dari pada menggunakan lapis fondasi agregat. Perendaman
pada air pH selama 4 jam terhadap lapis fondasi tanah semen akan mempengaruhi nilai
kuat tekan bebas dan modulus elastisitas sehingga menurunkan kinerja perkerasan lentur.
Stabilisasi tanah pasir kelanuan dengan semen dapat menggantikan material lapis fondasi
perkerasan jalan dari agregat alam untuk beban lalu lintas lebih dari 5x106 ESAL dan
umur layan lebih dari 20 tahun.

The use of low-quality aggregate for road base course materials necessitates the use of
alternative materials like local soil stabilized with cement. This study focuses on utilizing
local soil from the Jumantono area to determine the optimal cement content for soil
stabilization based on achieving the required unconfined compressive strength (UCS) of
20-35 kg/cm2 (target 24 kg/cm2) as the 2018 General Specification of Bina Marga revision
2. Cement content variations of 3%, 5%, 8%, and 10% will be tested. Additionally, the
modulus of elasticity will be measured using the Ultrasonic Pulse Velocity (UPV) tool.
The results show that the soil is a non-plastic sand soil (A-2-4) that can be used as a road
subgrade but cannot be used directly as a base course. Therefore, the soil needs to be
stabilized with a cement content of 9% to transform it into a base course material that
meets the target UCS value of 24 kg/cm2. Subsequently, the modulus of elasticity was
measured using the UPV tool, yielding a value of 4.400 MPa. According to the Empirical
Mechanical Design (MEPDG) for flexible pavements, utilizing a soil cement base course
with an elastic modulus value higher than that of asphalt concrete layer will generate
horizontal tensile stress, leading to cracking beneath the soil cement base course. By
employing this design approach, potential pavement failure can be identified early in the
design phase, allowing for the prevention of cracking in the soil cement base course by
introducing a 10 cm thick aggregate interlayer between the 10 cm asphalt concrete layer
and the 20 cm soil cement base course. This pavement structure combination enhances
pavement performance, making it resistant to permanent deformation and fatigue
cracking in the soil cement base course, thereby extending the pavement's lifespan
compared to using an aggregate base course. Immersing the soil cement base course in
pH water for 4 hours can impact the unconfined compressive strength and modulus of
elasticity, leading to reduced bending performance. The stabilization of sand soil with
cement can serve as a substitute for natural aggregate as a pavement base course material
for traffic loads exceeding 5x106 ESAL and a service life of over 20 years.

Kata Kunci : perkerasan lentur, stabilisasi semen, kuat tekan bebas, modulus elastisitas, desain mekanis-empiris