## Efektivitas Injeksi Larutan Kapur untuk Menurunkan Plastisitas Tanah Lempung sebagai Upaya Mengatasi Kerusakan Jalan Raya
Effectiveness Limes Solution Injection to reduce Clay Plasticity as Effort of Highway Damage Recovery
Sumiyanto #1 , Arwan Apriyono #2
masumiyanto@yahoo.com arwan_civil00@yahoo.co.id
# Prodi Teknik Sipil Jurusan Teknik Fakultas Sains dan Teknik Universitas Jenderal Soedirman
Abstract — Highway built on high plasticity clay will be easily damaged by ground shrinkage flower essence. Stabilization of clay by mixing lime is a repairement method that has been proven quite effective. However, this method is difficult to be applied in existing road because  demolition  must  be done. Stabilization  of clay using  lime solution injection is the  method proposed to overcome the problems  of  expansive  clay  under  the  existing  highway,  therefore  demolition  is  not  required.  This  study was  conducted  to  obtain effective parameters influencing the distance lime solution injection sites and time required for complete stabilization process. This research was conducted in labotarorium by injection experiments. Test results shows indications of soil plasticity decrease, especially the value of plasticity index (PI) and liquid limit (LL). PI decreases from 24.74% to 19.5% and LL decrease from 52.32% to 45%. Based on data analysis it appears that the time required for complete lime solution injection (effective time) has not been obtained in this  test.  Based  on  test  data,  until  the  day  28  value  of  soil  plasticity  index  is  still  low.  In  this  study  obtained  effective  distance influencing the injection solution of lime is 100 cm. The distance is still need to be enlarged by increasing the high pressure.
Keyword — Limes Solution, Injection, Clay Plasticity, Highway Damage

## P ENDAHULUAN
Sebagian  besar  kerusakan  jalan  raya  di  Indonesia khusunya  di  Pulau  Jawa  disebabkan  oleh  kembang susut  tanah  dasarnya  yang  berupa  lempung  dengan plastisitas tinggi  (Suherman, 2003). Pada musim hujan tanah  lempung  menjadi  lunak  sedangkan  pada  musim kemarau  tanahnya  susut  (Supriyono,  1995).  Sifat kembang  susut  inilah  yang  akan  menyebabkan perkerasan  jalan  cepat  rusak.  Upaya  stabilisasi  pada tanah  lempung  sudah  banyak  dilakukan  dengan mencampurkan  stabilisator  seperti  kapur,  semen, kombinasi semen dan abu terbang, GEOSTA, aspal dan lain-lain    (Hatmoko  &  Lulie,  2007).  Metode  ini  memiliki kelemahan  ketika  digunakan  untuk  stabilisasi  tanah pada jalan raya yang sudah ada (existing), karena harus membongkar kembali jalan raya tersebut.
Metode  alternatif  untuk  mengatasi  masalah  tersebut pernah  dikembangkan  dengan  menggunakan  metode kolom  kapur  (Apriyono  &  Sumiyanto,  2008),  namun hanya  efektif  pada  radius  40  cm  karena  kapur  yang berbentuk  bubuk  sulit  untuk  menyebar.  Selanjutnya (Pratama, 2010) telah melakukan modifikasi  stabilisasi dengan  mencampurkan  larutan  kapur  dengan  tanah lempung dan memberikan hasil cukup baik.
Pengembangan  metode  injeksi  larutan  kapur  pada tanah  dasar  jalan  raya  merupakan  modifikasi  dari metode  kolom  kapur  (Apriyono  &  Sumiyanto,  2008)
dengan  bahan  stabilisasi  dalam  bentuk  larutan  kapur. Penggunaan  bahan  stabilisasi  yang  berbentuk  larutan diharapkan akan meningkatkan jarak (radius) efektifnya, sehingga kelemahan kolom kapur dapat diatasi. Metode ini  akan  mengatasi  kesulitan  pada  jalan  raya  yang sudah  ada  (existing),  karena  tidak  memerlukan pembongkaran. Gambaran aplikasi dilapangan nantinya ditunjukan  dalam  Gambar  1  dan  Gambar  2.  Injeksi larutan  kapur  di  lapangan  dilaukan  dengan  memasang tabung-tabung  injeksi  dengan  jarak  D.  Tabung-tabung injeksi  tesebut  dihubungkan  dengan  reservoir  yang berisi larutan kapur.  Akibat tekanan larutan kapur  akan mengalir melalui pori-pori tanah ke sekitar tabung injeksi, sehigga  tanah  lempung  akan  mengalami  proses stabilisasi
Gambar 1 Skema injeksi larutan kapur pada potongan melintang jalan.

## Sumiyanto dan Arwan Apriyono
Gambar  2  Skema  injeksi  larutan  kapur  pada  potongan  memanjang jalan.
Selain dari sisi teknis, kapur merupakan material yang cukup  melimpah,  hal  ini  dapat  di  lihat  dari  banyaknya pegunungan  kapur  di  Indonesia.  Sebagai  contoh  untuk Kabupaten  Banyumas  saja  potensinya  lebih  dari  483 juta ton  (Anonim, 2009). Bersadarkan kondisi ini maka kapur  menjadi  sangat  berpotensi  untuk  dikembangkan menjadi bahan stabilisasi tanah lempung di Indonesia.
Untuk keperluan aplikasi masih diperlukan parameter jarak  antar  lubang  dan  waktu  injeksi  yang  dibutuhkan. Berkaitan dengan hal tersebut penelitian bertujuan untuk menentukan:
1)  Jari-jari  efektif  pengaruh  injeksi  larutan  kapur terhadap proses stabilisasi.
2)  Waktu  efektif  yang  diperlukan  untuk  proses stabilisasi dengan injeksi larutan kapur.
Mineral-mineral  lempung  merupakan  silikat  berlapis yang  tersusun  dari  lapisan  tetrahedron  SiO4.  Menurut (Chen,  1975),  mineral  lempung  terdiri  dari  tiga komponen  penting  yaitu  montmorillonite,  illite  dan kaolinite.  Lempung  yang  memiliki  kadar  montmorilinite tinggi sering menimbulkan masalah dalam geologi teknik (Verhoef, 1989).
Tanah  lempung  ekspansif  memiliki  kecenderungan mengalami  proses  kembang  susut,  jika  memiliki  nilai indeks  plastisitas  (PI)  yang  tinggi  >20%  (Das,  1993). Identifikasi awal untuk menyelidiki potensi mengembang tanah,  bisa  dilakukan  dengan  2  tahap  yaitu  : pengamatan  retakan  dan  pengembangan  secara  visual dilapangan  dan  pengujian  batas  konsistensi  tanah  di laboratorium.  Jika  tanah  ekspansif  memiliki  nilai  batas cair    >  40%  dan  nilai  indek  plastisitas    >  20%  perlu dilakukan  penyelidikan  lebih  lanjut.(Sutrisno,  2001). Metode  yang  dapat  digunakan  untuk  mengidentifikasi tanah  lempung  ekspansif  ada  dua  cara  yaitu  defraksi sinar  X  dan  metode  indek  tunggal    (Bowles,  1984). Metode indek tunggal dapat dilakukan dengan uji batas atterberg, uji susut linier, uji pengembangan bebas, dan uji  tekanan  pengembangan.  Uji  pengembangan  bebas
dikembangkan  oleh  Vijayvergiya  pada  tahun  1973, menggunakan alat konsolidasi  (Coduto, 1994).
Salah  satu  metode  untuk  mengatasi  permasalahan kembang  susut  tanah  lempung  adalah  mencampurkan kapur.  Metode  stabilisasi  ini  dikembangkan  dengan didasarkan  pada  tiga  mekanisme  (Ingles  &  Metcalf, 1974):
1)  Pengikatan  mineral  lempung  akibat  terjadinya pertukaran  ion  dari  tanah  Na+  dan  H+  dengan  ion Ca ++ dari kapur.
2)  Reaksi  pozolan  antara  kalsium  dari  kapur  dengan SiO 2 , Al 2 O 3 dan FeO 3 dari tanah.
3)  Reaksi karbonasi.
Pada  metode  pencampuran  langsung  tanah  dengan kapur, stabilisasi terjadi akibat mekanisme pertama dan kedua, sedangkan mekanisme ketiga kontribusinya tidak besar  sehingga  sering  diabaikan.  Pada  stabilisasi dengan  larutan  kapur,  reaksi  yang  terjadi  diharapkan oleh  mekanisme  pertama  yaitu  pertukaran  ion.  Kapur dalam  bentuk  larutan  akan  lebih  mudah  dalam  reaksi pertukaran ion dari pada pertukaran kering.
Stablisasi  dengan  mencampurkan  kapur  pada  tanah lempung  telah  banyak  diteliti  dan  salah  satunya  oleh (Fathani  & Adi, 1999) terbukti dapat memperbaiki sifat- sifat  tanah  lempung.  Penelitian  yang  dilakukan  oleh (Hatmoko  &  Lulie,  2007),  menunjukkan  bahwa penambahan  kapur  pada  tanah  ekspansif  menurunkan tekanan  dan  potensi  pengembangan  dengan  angka yang  cukup  signifikan.  Berdasarkan  penelitian  yang dilakukan  oleh    (Manasseh  &  Olufemi,  2008),  kapur memberikan efek stabilisasi yang paling baik pada kadar sekitar  8%.  Sedangkan  menurut  hasil  penelitian (Sharief  &  Mohamed,  2000)  didapatkan  kadar  kapur optimum  adalah  sekitar  4%.  Berdasarkan  penelitian yang  dilakukan  oleh    (Hafes,  et  all  2008),  prosess pozolanik  pada  stabilisasi  lempung  dengan  kapur  akan berlangsung  lama,  yaitu  umur  90  hari  dan  sampai  120 hari.  Menurut  hasil  pengujian    (Lara,  et  all  2005), menunjukkan  bahwa  perawatan  selama  proses stabilisasi paling tidak perlu dilakukan sampai umur 100 jam.

## M ETODE P ENELITIAN
Material tanah lempung yang akan digunakan sebagai bahan  penelitian  ini  diambil  dari  daerah  Pasren Purbalingga. Hal ini didasarkan pada pengamatan visual yang menunjukkan indikasi berupa tanah tanah lempung ekspansif.  Sedangkan  bahan  stabilisasi  yang  akan digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  kapur  padam Ca(OH)2  yang merupakan jenis kapur ini banyak dijual dipasaran sebagai material bahan bangunan. Peralatan utama  yang  diperlukan  untuk  melakukan  penelitian adalah alat pengujian batas konsistensi tanah, kotak uji dan alat injeksi, dengan rincian sebagai berikut ini:

## ISSN 1858-3075
1)  Alat  uji  konsistensi  tanah  untuk  menguji  batas  cair, batas plastis dan indek plasisitas tanah.
2)  Kotak pengujian merupakan ukuran 3m x 3m dengan tinggi  40  cm,  yang  dilapisi  terpal  sebagai  bahan kedap air (Gambar 3).
3)  Peralatan injeksi
merupakan
alat
untuk menginjeksikan  larutan  kapur  dalam  tanah  (Gambar 4a).
4)  Reservoir larutan kapur (Gambar 4b) yang dilengkapi selang penghubung tabung injeksi.
Gambar 3 Skema pengujian injeksi larutan kapur.
Gambar 4 (a)Tabung injeksi; (b) beserta selang penghubung reservoir.
Secara garis besar, tahapan penelitian dibagi menjadi dua  tahap,  yaitu  pengujian  pendahuluan  dan  pengujian utama.  Pengujian  pendahuluan  dilakukan  untuk mendapatkan sifat-sifat fisik dan indek tanah yaitu, berat jenis,  batas  cair,  batas  plastis,  indek  plastisitas  dan gradasi tanah.
Penelitian  utama  dilakukan  untuk  melakukan pengujian tanah yang distabilisasi dengan larutan kapur. Pada  penelitian  utama  ini  dilakukan  dalam  beberapa tahap,  yaitu:  persiapan  alat  dan  bahan  (Gambar  5), tahap injeksi dan tahap pengujian sampel tanah. Tahap pengujian  sampel  dilakukan  pada  hari  ke  3,  7,  14,  21 dan  28,  yang  meliputi  pengujian,  batas  cair,  batas plastis  dan  indek  plastisitas.  Sampel  yang  diuji  diambil pada  jarak  20  cm,  60  cm,  100  cm  dan  140  cm  dari
tabung  injeksi  (Gambar  6).  Pengambilan  sampel  uji dilakukan  dengan  tabung  diameter  2  inchi,  dan selanjutnya  lubangnya  ditutup  lagi  dengan  tanah kembali.
Gambar 5 Persiapan pengujian injeksi larutan kapur.
Gambar 6 Skema pengujian injeksi larutan kapur.

## H ASIL DAN P EBAHASAN
Berdasarkan  data  uji  gradasi  nampak  bahwa  butiran halusnya  yang  lolos  ayakan  nomor  200  sebanyak  86% (lebih  dari  50%).  Berat  jenis  tanah  hasil  pengujian sebesar  2,66.  Batas-batas  konsistensi  hasil  pengujian adalah  LL  sebesar  52,32%  dan  IP  sebesar  24,74%, sehingga  dikelompokan  plastisitas  tinggi.  Berdasarkan data-data  tersebut  termasuk  kelompok  tanah  lempung dengan plastistas tinggi (CH).
Pada  penelitian  ini  selanjutnya  digunakan  kapur sejumlah  3  kg  untuk  dilarutkan  dalam  air  sejumlah  10 liter,  hal  ini  mengacu  pada  penelitian  terdahulu (Pratama,  2010).  Larutan  yang  digunakan  adalah larutan  yang  sudah  diendapkan  sehingga  tidak mengandung  butiran  kapur.  Hal  ini  dimaksudkan  agar

## Sumiyanto dan Arwan Apriyono
Efektifitas Injeksi Larutan Kapur untuk Menurunkan Plastisitas Tanah Lempung Sebagai Upaya Mengatasi Kerusakan Jalan Raya : 1 – 6
memudahkan    larutan  meresap  dalam  pori-pori  tanah lempung. Berdasarkan proses selama injeksi didapatkan hasil  bahwa  kebutuhan  larutan  kapur  setelah  hari  ke  4 adalah  sekitar  30  liter  perhari.  Pada  hari  pertama kebutuhanya  sebanyak  70  liter  dan  terus  berkurang sampai  hari  ke  3,  hal  ini  dimungkinkan  tanah  belum jenuh.
Data  pengujian  tanah  pada  hari  ke  3  hasilnya  tidak konsisten  sehingga  tidak  dapat  dievaluasi.  Hal  ini dimungkinkan  karena  pada  hari  ke  3  sebaran  larutan kapur  disekitar  lubang  injeksi  belum  seragam  (belum jenuh).  Aliran  larutan  masih  mengikuti  bagian  tanah yang  tidak  padat  atau  pada  retakan-retakan  tanah, sehingga  kondisinya  tidak  homogen.  Pada  pengujian hari-hari  berikutnya  hasilnya  sudah  cukup  kosisnten sehingga memungkinkan untuk dianalisis.
Berdasarkan  hasil  pengujian  injeksi  larutan  kapur pada tanah lempung menunjukkan bahwa secara umum nilai indek plastisitasnya (PI) turun dari 24,74% menjadi 19,5%  (Gambar  7).  Pengamatan  pada  perubahan  nilai batas cair (LL) menunjukkan kecenderungan yang sama yaitu nilainya turun selama proses pengujian dari 52,32% dan terjadi penurunan menjadi sekitar 45% (Gambar 8). Pengamatan  pada  nilai  batas  plastis  menunjukkan bahwa  datanya  kurang  begitu  baik,  namun  demikian kecenderungan menunjukkan peningkatan (Gambar 9).
Gambar  7  Grafik  penurunan  nilai  indek  plastisitas  (PI)  selama pengujian.
Gambar 8 Penurunan nilai batas cair (LL) selama pengujian.
Gambar 9 Perubahan nilai batas plastis (PL) selama pengujian. Berdasarkan hasil pengamatan selama 28 hari injeksi larutan  kapur  terjadi  perubahan  nilai  PI,  LL  dan  PL  hal ini  menunjukkan  bahwa  injeksi  larutan  kapur  dapat menurunkan  plastisitas  tanah.  Penurunan  plastisitas tanah  ini  terjadi  akibat  penurunan  nilai  batas  cair  (LL) sedangkan  batas  plastis  tidak  memberikan  kontribusi menurunkan nilai indek plastisitas (PI).
Pengamatan  pada  perubahan  nilai  PI  dan  LL (Gambar 10 dan Gambar 11) menunjukkan bahwa jarak efektifnya  adalah  100  cm  dari  lubang  injeksi. Pengamatan  beradasarkan  nilai  PI  maupun  LL menunjukkan nilai jarak efektif yang hampir sama  yaitu 100 cm.
Gambar  10  Hubungan  jarak  sampel  tanah  terhadap  nilai  indek plastisitas (PI).
Gambar 11 Jarak pengaruh terhadap nilai LL.
Pengamatan  Gambar  12  menunjukkan  bahwa  nilai batas  plastis  (PL)  tidak  banyak  berubah.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  injeksi  larutan  kapur  tidak berpengaruh terhadap nilai batas plastis.

## Gambar 12 Jarak pengaruh terhadap nilai LL.
Pengamatan  pada  nilai  indek  plastisitas  (PI) menunjukkan  bahwa  dari  hari  ke  7  sampai  hari  ke  28 masih  terjadi  penurunan  nilai  PI.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  pada  penelitian  ini  belum  didapatkan  waktu efektifnya sehingga masih perlu dilakukan kajian dengan rentang waktu yang lebih lama.

## K ESIMPULAN DAN S ARAN
Penelitian  stabilisasi  tanah  lempung  dengan  injeksi larutan kapur memberikan hasil sebagai berikut:
1)  Injeksi  larutan  kapur  dapat  menurunkan  plastisitas tanah,  dengan  penurunan  nilai  indeks  plastisitas akibat nilai batas cairnya turun.
2)  Jarak efektif injeksi larutan kapur adalah sejauh 100 cm.
3)  Waktu  efektif  yang  diperlukan  belum  didapatkan dalam  penelitian  ini  karena  sampai  hari  ke  28,  nilai indeks plastisitas tanah masih terus turun.
4)  Waktu  yang  dibutuhkan  larutan  kapur  untuk menurunkan nilai LL relatif cepat dibandingkan untuk menaikan nilai PL.

## D AFTAR P USTAKA
Anonim.  (2009).  (Industri  Klinker)  Dipetik  Februari  24,  2011,  dari Pemerintah Kabupaten Banyumas Badan: Penanaman Modal dan Pelayanan: http://banyumasinvest.com/node/90 Anonim.  (2009).  (Pemerintah  Kabupaten  Banyumas  Badan Penanaman Modal dan Pelayanan Perizinan) Dipetik Februari 24, 2011, dari Industri Klinker: http://www.banyumasinvest.com/node/90 Apriyono, A., & Sumiyanto.  (2008). Studi  Pengaruh Stabilisasi  Tanah Lempung  Lunak  Menggunakan  Kolom  Kapur  Terhadap Parameter Kecepatan Penurunan Tanah. Vol 4 No 1 (1), 1-5. Bowles,  J.  E.  (1984).  Sifat-sifat  Fisis  dan  Geoteknis  Tanah.  (J.  K. Hainim, Penerj.) Jakarta: Penerbit Erlangga. Chen,  F.  H.  (1975).  Foundation  on  Expansive  Soils.  Development  in Geotechnical. Coduto,  D.  P.  (1994).  Foundation  Desaign  Principle  and  Practices. New Jersey: Prentice Hall. Das,  B.  M.  (1993).  Mekanika  Tanah  (Prinsip-prinsip  Rekayasa Geoteknis).  (N.  Endah,  &  I.  B.  Mochtar,  Penerj.)  Jakarta: Penerbit Erlangga. Fathani,  T.  F.,  &  Adi,  A.  D.  (1999).  Perbaikan  Sifat  Lempung Ekaspansif  dengan  Penambahan  Kapur.  Seminar  Nasional Geoteknik 99 . Yogyakarta: Jurusan Teknik Sipil UGM. Hafes,  M.  A.,  Sidek,  N.,  &  Noor,  M.  J.  (2008).  Effect  of  Pozzolanic Process  on  The  Strength  of  Stabilized  Lime  CLay.  Electronic Journal of Geotechnical Engineering (EJGE) , Vol 13. Hatmoko,  J.  T.,  &  Lulie,  L.  (2007).  UCS  Tanah  Lempung  Ekspansif yang  DIsetabilisasi  dengan  Ampas  Tebu  dan  Kapur.  Jurnal Dinamika Teknik Sipil , Vol 5 No 1, 66-77. Ingles,  O.  D.,  &  Metcalf,  J.  B.  (1974).  Soils  Stabilization.  Sidney: Betterwood. Lara,  T.  L.,  Zaragoza, J.  B.,  Guttierrez,  G.  R.,  &  Castano,  V.  (2005). Study of Curing Time of Stabilized Soils. Electronic Journal of Geotechnical Engineering (EJGE) . Manasseh,  J.,  &  Olufemi,  A.  I.  (2008).  Effect  of  Lime  on  Some Geotechnical  Properties  of  Igumale  Shale.  Electronic  Journal of Geotechnical Engineering (EJGE) , Vol 13.
Pratama,  I.  Y.  (2010).  Stabilisasi  Tanah  Lempung  Ekspansif  dengan Menggunakan  Larutan  Kapur.  Purbalingga:  Teknik  Sipil Unsoed.
Sharief, A.  M.,  &  Mohamed, S. A.  (2000).  Technical  and  Economical Viability  of  Lime  Stabilization  of  Expansive  Soils  for  Road Construction  in Sudan.  Sudan Enginering  Society  Jurnal  ,  47
No 38.
Suherman. (2003). Pengembangan Panduan Konstruksi Jalan di Atas Tanah Ekspansif . Bandung: Depkimpraswil.

## Sumiyanto dan Arwan Apriyono
Efektifitas Injeksi Larutan Kapur untuk Menurunkan Plastisitas Tanah Lempung Sebagai Upaya Mengatasi Kerusakan Jalan Raya : 1 – 6
Supriyono. (1995). Tekanan Pengembangan untuk Tanah Tak Terusik Khususnya  pada  Tanah  Ekspansive.  Majalah  Media  Teknik  ,
No 3 Tahun XVII. Sutrisno,  A.  (2001).  Tinjauan  Nilai  Indeks  Plastisitas  dan  Potensi Mengembang  pada  Tanah  Ekspansif  Menggunakan  Kolom Kapur. Surakarta: Teknik Sipil UNS. Verhoef,  P.  N.  (1989).  Geologi  Untuk  Teknik  Sipil.  (E.  Diraatmadja,
Övers.) Jakarta: Penerbit Erlangga.
Yuniati,  T.  E.  (2007).  Kajian  Potensi  Mengembang  Tanah  Daerah Gunung  Tugel  Patikraja  Banyumas.  Purwokerto:  Teknik  Sipil Unsoed.