STUDI EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK PENYEBARAN LARUTAN KAPUR DENGAN PROSES ELEKTROKINETIK PADA STABILISASI TANAH EKSPANSIF

NAHESSON HOTMARAMA PANJAITAN, Dr. Ir. Ahmad Rifa’i, M.T.

2015 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Sipil

Tanah ekspansif adalah jenis lempung yang memiliki kemampuan mengembang dan menyusut yang sangat besar yang disebabkan oleh komposisi senyawa penyusun lempung sendiri dan adanya ion Natrium (Na+) pada partikel tanah, yang memiliki kemampuan mengikat air relatif lebih banyak dibandingkan ion lainnya. Kemampuan mengembang dan menyusut tanah ekspansif berpotensi menimbulkan kerusakan pada struktur bangunan, sehingga diperlukan usaha stabilisasi. Penelitian ini dilakukan sebagai pengembangan proses elektrokinetik sebagai alternatif usaha stabilisasi lempung ekspansif dengan menggunakan larutan kapur sebagai bahan stabilisator. Metode penelitian yang dilakukan adalah eksperimental proses elektrokinetik dengan menggunakan tiga jenis lempung ekspansif dari daerah Jawa Tengah (Purwodadi, Boyolali dan Klaten). Sistem elektrokinetik menggunakan listrik searah (DC) dengan kapasitas sumber tegangan 25V-2A. Kapur yang digunakan sebagai stabilisator adalah kapur padam yang dilarutkan dengan aquades (Ca(OH)2). Bahan elektroda yang digunakan adalah jenis tembaga (Cu). Pengamatan dan pengujian yang dilakukan antara lain: pergerakan tegangan dan arus listrik di lempung, perubahan konsentrasi ion Ca2+ dan ion-ion lainnya, perilaku perubahan indeks propertis dan potensi pengembangan lempung, fenomena elektromigrasi, elektroforesis dan pertukaran kation. Selain itu juga dilakukan pengujian terhadap pelindian kapur dan pengamatan jenis mineral dan morfologi molekul lempung. Pengujian konsentrasi ion Ca2+ dan ion lainnya dilakukan dengan AAS (Atomic Absorption Spectrometer). Pengujian mineral dan morfologi lempung dengan menggunakan difraksi sinar X (XRD) dan Scanning Electron Microscopy (SEM). Analisis data dilakukan dengan menggunakan grafik fungsi hubungan dengan parameter: waktu, tegangan listrik, jarak, konsentrasi ion Ca2+, dan batas-batas Atterberg. Pengamatan pergerakan tegangan listrik selama proses elektrokinetik menunjukkan bahwa nilai minimal tegangan listrik ada di tengah bentang media pengujian. Pengaruh proses elektrokinetik terhadap lempung dapat diketahui dari penurunan nilai batas cair (LL), nilai indeks plastisitas (IP), nilai potensial dan tekanan pengembangan lempung dan peningkatan nilai batas susut (SL) lempung setelah di elektrokinetik. Analisis terhadap perubahan sifat fisik lempung setelah di elektrokinetik menunjukkan terjadinya perubahan klasifikasi tanah dari CH menjadi CL dengan klasifikasi USCS, dan A7-5 atau A-7-6 menjadi A-6 dengan klasifikasi AASHTO. Potensi pengembangan lempung berubah dari sangat tinggi menjadi sedang. Hasil pengujian jenis mineral dengan XRD dan morfologi molekul lempung dengan SEM menunjukkan bahwa proses elektrokinetik tidak mengakibatkan perubahan jenis mineral lempung dan mampu menempatkan kapur menempel pada molekul lempung. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini menunjukkan bahwa proses elektrokinetik berpotensi dikembangkan sebagai alternatif stabilisasi lempung ekspansif. Kata kunci: stabilisasi, lempung ekspansif, elektrokinetik, kapur, pertukaran ion

Expansive soil is a type of clay that has the ability to expand and shrink very large due to the composition of the compounds clay itself and the presence of sodium ions (Na+) on soil particles that have the ability to absorb relatively more water than other ions. The ability to expand and shrink expansive soil, potentially causing damage to the structure of the building, so it is necessary to stabilization efforts. This research was conducted as the development of electrokinetic process as an alternative stabilization of expansive clay soil with use a solution of lime as a stabilizer. The research method used was experimental laboratory of electrokinetic process by using three types of expansive clay soils from the region of Central Java (Purwodadi, Boyolali and Klaten). Electrokinetic systems use Direct Curent (DC) with capacity of voltage source 25V-2A. Lime which used as a stabilizer is calcium hydroxide (Ca(OH)2). Electrode materials used are copper (Cu). Observations and tests performed include: the behavior of movement the voltage and electric current in the clays, changes in the concentration of Ca2+ ions and other ions, behavioral changes in physical properties and swelling of expansive clay soils, phenomena electromigration, phenomena electrophoresis and cation exchange. It also conducted testing of the leaching of lime, observations type of minerals clay and morphology of molecules clay. Testing concentrations of Ca2+ ions and other ions were performed by AAS test (Atomic Absorption Spectrometer). Testing of clay minerals by X-Ray Diffraction (XRD) and testing morphology molecules clay by Scanning Electron Microscopy (SEM). Analysis of the testing data is done by using a relationship graph of a function with parameters: time, voltage, distance, concentration of Ca2+ ions, and Atterberg limits. Observations movement of the voltage during the electrokinetic process indicates that the minimum value of the electrical voltage is in the middle range of clay. Effect of electrokinetic process in clay can be seen from the decrease in the value of liquid limit (LL), plasticity index (IP), potential and swelling pressure of the clay and the increase in the value of shrinkage limit (SL) of the clay after electrokinetic process. Analysis of the changes in physical properties of clay after electrokinetic shows the change in clay classification of CH to CL with USCS classification, and A7-5 or A-7-6 to A-6 with AASHTO classification. Potential swelling of clay changed from very high to moderate. The test results of minerals by XRD and morphology of clay molecules by SEM, indicate that the electrokinetic process has no effect on the clay minerals (physicochemical) and was able to put lime into clay molecules. The results obtained from this research indicate that the electrokinetic process has the potential to be developed as an alternative to the stabilization of expansive clay. Key words: stabilisation, expansive clay, electrokinetic, lime, ion exchange

Kata Kunci : stabilisasi, lempung ekspansif, elektrokinetik, kapur, pertukaran ion; stabilisation, expansive clay, electrokinetic, lime, ion exchange