## Peningkatan Stabilitas Lereng Lapisan Tanah Liat Penahan Lindi TPA dengan Penambahan Limbah Bangunan
Mochamad Arief Budihardjo 1,*)
1 ) Departemen TeknikLingkungan , Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Soedarto, SH, Kampus Undip Tembalang, Semarang, Indonesia 50275
e-mail: m.budihardjo@ft.undip.ac.id

## Abstrak
Liner merupakan komponen terpenting dalam fasilitas tempat pengolahan akhir (TPA) sampah untuk  mencegah  lindi  mencemari  tanah.  Bahan  yang  sering  digunakan  sebagai  liner  adalah tanah  lempung  yang  memiliki  permeabilitas  rendah.  Salah  satu  tanah  lempung  alami  yang dapat  digunakan  sebagai  liner  TPA  adalah  bentonit.  Bentonit  memiliki  permeabilitas  yang sangat  rendah,  namun  stabilitas  gesernya  tidak  begitu  kuat  sehingga  berpotensi  mengalami keruntuhan  apabila  digunakan  di  daerah  lereng.Di  sisi  lain,  limbah  bangunan  yang  berupa pecahan batu bata, campuran pasir dan semen, serta beton memiliki kuat geser yang tinggi dan berpotensi  sebagai  campuran  bentonit.  Pada  penelitian  ini,  limbah  bangunan  sebanyak  5%, 10%,  dan  15%  ditambahkan  pada  bentonit  untuk  meningkatkan  kekuatan  geser  bentonit sehingga  didapatkan  campuran  bahan  semi  kedap  dengan  stabilitas  yang  lebih  tinggi  dan permeabilitas rendah. Hasil uji stabilitas geser yang dilakukan pada tegangan normal  50 kPa , 100  kPa,  dan  200  kPa  menunjukkan  bahwa  semakin  meningkatnya  konsentrasi  campuran bahan bangunan, maka semakin meningkat pula nilai tegangan geser yang dihasilkan.

## Kata kunci: bentonit; limbah bangunan; kuat geser

## Abstract
Liner is an important component in landfill to prevent leachate polluting the soil. Liner is usually made of clay which has very low permeability. One of the natural clays used as a landfill liner is bentonite.  Bentonite  has  a  low  hydraulic  conductivity  value  that  suitable  as  landill  liner,  but limited  shear  strength  that  potential  to  collapse  in  the  slope  area.  On  the  other  hand, construction  waste  like  crushed  brick,  mixture  of  sand  &  cement,  and  concrete  have  higher shear  strength  and  has  potential  to  be  used  as  bentonite  mixture.In  this  study,  construction waste with a composition of 5%, 10% and 15% was added to the bentonite to obtain a mixture of materials with higher stability and low permeability. Shear stress test results which are carried out  at  normal  stresses  of  50  kPa,  100  kPa,  and  200  kPa  indicate  that  the  increasing concentration  of  the  mixture  of  construction  materials  make  the  shear  stress  value  increased too.

## Keywords: bentonite; construction waste; shear strength

## Pendahuluan
Pertumbuhan  penduduk  dan  ekonomi yang cepat membuat permasalahan persampahan menjadi salah satu permasalahan utama dalam lingkungan perkotaan.  Pengelolaan  persampahan  di negara-negara  berkembang  biasanya  masih menggunakan cara tradisional, yaitu penimbunan  langsung  di  tempat  pengolahan akhir (TPA) (Manaf, Samah dan Zukki, 2005). Namun,  konsep  penanganan  sampah  di  TPA juga  dapat  menimbulkan  permasalahan  bagi
lingkungan karena selama proses dekomposisi bahan organik di TPA, gas (CH 4 , CO 2 ,  H 2 S)  dan  lindi  akan  dihasilkan  yang berpotensi  mencemari  lingkungan  (Zhang, Tan  dan  Gersberg,  2010).  Lindi  yang merupakan  hasil  dari  perkolasi  air  hujan melalui sampah dapat menyebabkan pencemaran  lingkungan  karena  mengandung zat  organik,  logam  berat,  garam  organik  dan garam inorganik(Renou et al., 2008). Sehingga  diperlukan  pemasangan  lapisan semi kedap ( liner ) di bagian bawah TPA untuk mencegah  masuknya  lindi  ke  tanah  dan
mencemari  lingkungan  sekitar  TPA(Falamaki et al., 2018).
Liner merupakan  lapisan  semi  kedap yang  berfungsi  untuk  menahan  terjadinya difusi  polutan  dan  menahan  masuknya  lindi dalam tanah (He et al., 2015). Lapisan kedap air  TPA  biasanya  terdiri  dari  bahan-bahan yang  memiliki  permeabilitas  rendah  untuk meminimalkan  adanya  infiltrasi  (Li  et  al., 2016).  Beragam  jenis  material  lapisan  kedap air  telah  banyak  dikembangkanantara  lain adalah  tanah  lempung,  geomembran,  lapisan geosintetik,  maupun  gabungan  dari  material lain  (Turan  dan  Ergun,  2009).  Salah  satu tanah lempung alami yang digunakan sebagai tanah  dasar  kedap  air  penahan  lindi  TPA adalah  bentonit.  Bentonit  memiliki  nilai permeabilitas  yang  rendah  sehingga  cocok digunakan  sebagai  lapisan  penahan  lindi. Walaupun bentonit memiliki nilai permeabilitas yang  rendah,  stabilitasgesernya  tidak  begitu kuat sehingga berpotensi mengalami keruntuhan  apabila  dipasang  di  daerah lereng.
Disisi lain, proses pembangunan konstruksi  juga  menyisakan  permasalahan terkait  dengan  penanganan  limbah  yang dihasilkan  dari  aktivitas  pembangunan  dan pembongkaran  bangunan.  Limbah  bangunan ini  sebagian  besar  berupa  batu  bata, campuran pasir dan semen, serta beton, yang biasanya hanya ditimbun di suatu tempat atau digunakan sebagai urugan lahan. Pemanfaatan limbah bangunan sebagai bahan tambahan pernah diteliti oleh beberapa peneliti seperti
Melbouci
(2009), dimanapenambahan  persentasetententu  dari limbah  bangunan  pada  tanah  menunjukkan peningkatan kekuatan geser tanah.
Upaya  peningkatanstabilitas  tanah  dasar kedap  air  penahan  lindi  TPA  adalah  melalui penambahan  material  lain  yang  memilikikuat geser  yang  tinggi.  Material  yang  memiliki karakteristik  semacam  ini  salah  satunya adalah  limbah  konstruksi.  Namun,  penelitian mengenai pengaruh penambahanlimbah bangunan  terhadap  kekuatan  geser  tanah bentonit  belum  tersedia,sehingga  dibutuhkan suatu  pengujian  untuk  mengetahui  pengaruh penambahan limbah konstruksi terhadap kuat geser  campuran  bentonit  dan  pengaruhnya terhadap  nilai  permeabilitas  bahan  campuran tersebut.

## Metodologi Penelitian
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah lempung jenis bentonit yang diperoleh dari Jawa Timur.Bentonit yang digunakan berwarna putih keabu-abuan dan berbentuk bubuk halus seperti dapat dilihat dari Gambar 1 .
Bentonit adalah tanah liat yang reaktif dengan kandungan utama smectite, kuarsa, dan kaolin(Karnland 2010). Karakteristik fisik dan kimia dari lempung bentonit memainkan peran penting dalam perilaku mekanisnya,dengan sifat-sifat yang dirangkum pada
Tabel 1 .
Gambar 1 . Sampel bentonite
Bahan campuran tambahan dalam penelitian  ini  adalah  limbah  bangunan  yang merupakan  hasil  bongkaran  dinding  (tembok) bangunan  yang  terdiri  dari  campuran  semen pasir  dan  batu  bata  yang  diperoleh  dari bongkaran  dinding  bangunan  di  daerah Semarang,  termasuk  puing-puing,  pecahan batu, dan beton dari proyek-proyek perumahan.
Tabel 1 . Properti lempung bentonit
Komponen Nilai Rumus Kimia Al2O3•4SiO2H2O Warna Putih keabuan Sampel C 2,75 pH 7-9 Kadar air 43%
Tekstur,  bentuk  fisik,  dan  warna  butiran limbah  bangunan  sangat  bervariasi  karena adanya variasi dalam distribusi unsur penyusun  limbah  bangunan  seperti  yang ditunjukkan  pada Gambar  2 .  Butiran  pasir yang  telah  tercampur  mortar  dan  batu  bata dari limbah pembongkaran bangunan digunakan sebagai material tambahan stabilisasi dalam penelitian ini. Ukuran butiran limbah  bangunan  adalah  antara  2,36 –  4,75 mm.
Serangkaian uji laboratorium untuk mengetahui kontribusi limbah  bangunan pada perilaku  stabilitas  geser  lempung  bentonite
dilakukan  dengan  menggunakan  uji  geser langsung sesuai dengan ASTM D3080.Persentase penambahan limbah bangunan  yang  berbeda  digunakan  untuk menyelidiki  pengaruh  penambahan  limbah bangunan terhadap kuat geser tanah lempung bentonit.
Gambar 2 . Sampel limbah bangunan
Variasi  penambahan  limbah  bangunan (LK)  yang  diuji  adalah  sebanyak  5%,  10%, dan  15%  seperti  yang  disajikan  pada Tabel  2 . Sampel uji dipersiapkan dan ditimbang dalam kondisi  kering  sebelum  dicampur  sesuai variasi  yang  sudah  ditentukan.  Pengeringan dilakukan dengan memasukkan semua bahan ke dalam oven bersuhu 105°C selama 24 jam.
Tabel 2. Variasi penambahan limbah bangunan
Sampel Komposisi B0 Bentonit + 0% LK B5 Bentonit + 5% LK B10 Bentonit + 10% LK B15 Bentonit + 15% LK Pencampuran  dalam  konsisi  kering  ini bertujuan untuk mendapatkan campuran yang homogen, mengingat bentonit akan cenderung  menggumpal  dan  menyulitkan proses  pencampuran  apabila  pencampuran dilakukan  dalam  kondisi  basah.Sebelum pelaksanaan uji geser  langsung, dilakukan uji kepadatan  standar  ( standard  proctor  test ) sesuai  dengan  ASTM  D698.  Uji  kepadatan standar  dilakukan  juga  untuk  menentukan kadar air optimum sampel. Hasil uji kepadatan standar disajikan pada Tabel 3 .
Tabel 3 . Uji kepadatan standar
Parameter Nilai MDD 1,07 gr/cm 3 OMC 42%
Hasil  uji  kepadatan  standar  menunjukkan bahwa  kadar  air  optimum dari  sampel  adalah sebesar  42%  dengan  MDD  sebesar  1,07 gr/cm3.  Setelah  proses  pencampuran  semua material  dalam  kondisi  kering,  dilakukan penambahan air hingga kadar air tiap sampel mencapai  42%.  Semua  sampel  kemudian disimpan  selama  24  jam  sebelum  dilakukan pengujian geser langsung.
Kekuatan  geser  tanah  dievaluasi  melalui beberapa parameter diantaranya kohesi tanah (c),  sudut  gesekan  internal  (ϕ)  dan  tegangan geser(τ).  Sesuai  dengan  ASTM  D3080,  uji geser langsung dilakukan pada tiga tegangan normal  yang  berbeda  untuk  masing-masing sampel.  Dalam penelitian  ini, spesimen  yang dibuat dari material bentonit dan
limbahbangunandiberikan  tegangan  normal sebesar 50kPa, 100kPa dan 200kPa.
Setelah  dilakukan  uji  geser,  semua sampel  diuji  kemampuan  permeabilitasnya dengan  menggunakan  uji  permeabilitas  atau hydraulic  conductivity  test .  Pelaksanaan  uji permeabiltas  dilakukan  dengan  mengikuti panduan  dari  ASTM  (2001a).  Hasil  dari  uji permeabilitas kemudian dianalisa dan dibahas untuk  mengetahui  pengaruh  penambahan material limbah bangunan terhadap permeabilitas bahan.

## Hasil dan Pembahasan

## Uji Geser Langsung
Pengujian  uji  geser  langsung  bertujuan untuk  menentukan  parameter  kuat  geser tanah  kohesi  (c)  dan  sudut  geser  tanah  (Ø). Pengujian geser langsung dilakukan padabentonit  dengan  penambahan  limbah bangunan  sebesar  0%,  5%,  10%,  dan  15%. Grafik hubungan antara tegangan normal dan tegangan  geser  dipakai  untuk  menentukan  C dan Øyang dapat dilihat pada Gambar 3 .
Gambar 3 . Tegangan Normal dan Tegangan Geser Bentonit Murni
Berdasarkan  grafik  pada Gambar  3 ,dapat dilihat bahwa pada tegangan normal   50 kPa, 100  kPa,  dan  200  kPa  diperoleh  nilai tegangan  geser  secara  berturut –turut  adalah
sebesar 16,49 kPa; 28,50 kPa; dan42,52 kPa. Dari  hasil  tersebut  didapatkan  nilai  sudut geser (Ø) sebesar 16,1 o
Gambar 4 . Tegangan Normal dan Tegangan Geser Bentonit + Limbah Bangunan5%
Berdasarkan grafik pada Gambar 4 , dapat dilihat bahwapada tegangan normal sebesar50  kPa,  100  kPa,  dan  200  kPa diperoleh nilai tegangan geser secara berturut –turut  adalah  sebesar 17,30  kPa ; 29,06 kPa; dan 45,57 kPa . Dari hasil tersebut didapatkan nilai sudut
geser (Ø)
sebesar17,1 o .
Gambar 5. Tegangan Normal dan Tegangan Geser Bentonit + Limbah Bangunan 10%
Berdasarkan grafik pada Gambar 5 , dapat dilihat  bahwa  pada  tegangan  normal  sebesar 50 kPa, 100 kPa, dan 200 kPa diperoleh nilai tegangan  geser  secara  berturut –turut  adalah sebesar18,02 kPa;  31,32 kPa;  dan48,92 kPa. Dari  hasil  tersebut  didapatkan  nilai  sudut geser (Ø)  sebesar18,3 o .
Gambar 6 . Tegangan Normal dan Tegangan Geser Bentonit + Limbah Bangunan 15%
Berdasarkan  grafik  pada Gambar  6 ,dapat dilihat bahwa pada tegangan normal   50 kPa, 100  kPa,  dan  200  kPa  diperoleh  nilai tegangan  geser    secara  berturut –turut adalah sebesar 19,97 kPa; 36,91  kPa ;  dan 52,78kPa . Dari  hasil  tersebut  didapatkan  nilai  sudut geser (Ø) sebesar 19,8 o .
Keempat grafik di atas menampilkan hasil tegangan  geser  dari  bentonit  dan  tiga campuran  bentonit  dengan  limbah  bangunan masing –masing  sebesar  5%,  10%,  dan  15%. Pada  tegangan  normal  50kPa,  100  kPa,  dan 200  kPa,  diperoleh  tegangan  geser  yang semakin  meningkat  seiring  dengan  adanya penambahan limbah bangunan.
Gambar 7 . Persentase Kenaikan Tegangan Geser
Berdasarkan Gambar  7 ,pada  tegangan normal  50  kPa,  kenaikan  tegangan  geser memliki  persentasesebesar  4,68%;  4%;  dan 9,78%. Kemudian  pada tegangan  normal 100 kPa,  tegangan  geser  meningkat  dengan persentase  sebesar  1,92%;  7,2%;  dan
0 2 4 6 8 10 12 14 16 Bentonit + Limbah konstruksi 5% Bentonit + Limbah konstruksi 10%
Bentonit + Limbah konstruksi 15%
P e rs e nt as e (% )

## Persentase Kenaikan Tegangan Geser
Tegangan Normal 50 kPa
Tegangan Normal 100 kPa Tegangan Normal 200 kPa
15,13%.  Sedangkan  pada  tegangan  normal 200  kPa,  persentase  peningkatan  tegangan geser  yaitu  sebesar  6,7%;  6,85%;  dan  7,3%. Peningkatan  tegangan  geser  tertinggi  ada pada  tegangan  normal  100  kPa  dengan persentase  hingga  15%  danterus  mengalami peningkatan seiring dengan adanya penambahan  limbah  bangunan.  Semakin besar  nilai  kuat  geser,  maka  kemungkinan terjadinya  pergeseran  tanah  akan  semakin kecil (Falamaki dkk, 2015).
Menurut  Melbouci  (2009),  penambahan limbah bangunanpadacampuran akan meningkatkan  nilai  kuat  geser.  Berdasarkan penelitian  tersebut,  dilakukan  penambahan limbah bangunan dengan variasi sebesar 5%, 10%,  15%,  dan  20%  dimanakuat  geser  yang awalnya  bernilai  sebesar  0,128  kg/cm 2 meningkat  hingga  menjadi  0,546  kg/cm 2 .  Hal tersebut  sesuai  dengan  hasil  penelitian  ini  di mana penambahan limbah bangunan meningkatkan nilai kuat geser. Uji Permeabilitas Pengujian permeabilitas
dilakukan dengan  menggunakan  metode falling  head . Metode  tes  ini  meliputi  prosedur  untuk
mendapatkan  nilai  koefisien  K,yaitu  nilai-nilai yang menyatakan kemudahan aliran air untuk lolos  melalui  pembatas  /  tanah.  Pengujian permeabilitas  dilakukan  padabentonit  yang dicampur  dengan  limbah  bangunan0%,  5%, 10%,  dan 15%. Hasil pengujian  permeabilitas dapat dilihat pada Tabel 4 berikut ini
Tabel 4 . Nilai Koefisien Permeabilitas
No.  Sampel Koefisien Permeabilitas (k) (cm/s) 1 B0 1,27E-11 2 B5 2,13E-11 3 B10 6,82E-11 4 B15 1,51E-10
Berdasarkan  hasil  pengujian  pada Tabel 4 ,dapat  ditarik  hubungan  antara  pengaruh penambahan  limbah  bangunan  terhadap  nilai koefisien  permeabilitas  yang  disajikan  pada Gambar 8 .
Gambar 8 . Grafik Hasil Pengujian Permeabilitas
Berdasarkan Gambar  8 ,dapat  ditarik kesimpulan bahwa dengan semakin meningkatnya  campuran  limbah  bangunan sebesar  0%,  5%,  10%,  dan  15%,  maka diperoleh  nilai  koefisien  permeabilitas  yang semakin  besar,  namun  peningkatan  yang terjadi  tidak  terlalu  signifikan.  Nilai  koefisien permeabilitas  berturut-turut  adalah  1,27x10 -11 cm/s;  2,13x10 -11 cm/s;  6,82x10 -11 cm/s;  dan 1,51x10 -11 cm/s.  Hal  ini  menandakan  bahwa nilai  koefisien  permeabilitas  bergantung  pada ukuran butiran tanah, dimana semakin rendah ukuran  butiran  maka  semakin  rendah  pula kemampuannya  untuk  meloloskan  air.  Nilai permeabilitas yang diperbolehkan untuk lapisan  liner  landfill    adalah  kurang  dari  10 -7
cm/det  (Daniel  dan  Benson,  1990;  Osinubi, Eberemu  dan  Amadi,  2009;  Amadi  dan Eberemu,  2012),sedangkan  Environmental Protection Agency (EPA) (2000) menyebutkan bahwa lapisan dasar landfill harus kurang dari atau  sama  dengan  10 -7 cm/det.  Keempat sampel memiliki koefisien permeabilitas dalam kisaran 10 -11
cm/det, maka seluruhsampel memenuhi kriteria dari referensi  di  atas  untuk  dapat  digunakan sebagai lapisan dasar TPA.

## Kesimpulan
Kekuatan  geser  tanah  liat  bentonit  yang digunakan sebagai lapisan penahan lindi TPA
dapat  ditingkatkan  dengan  penambahan limbah  bangunanyang  memiliki  kuat  geser tinggi.Pada penambahan
limbah bangunansebesar  0%,  5%,  10%,  dan  15% pada  tegangan  normal  50  kPa,  diperoleh tegangan  geser  yang  semakin  meningkat seiring  dengan  adanya  penambahan  limbah bangunan.  Peningkatan  tegangan  geser  juga terjadi  pada  tegangan  normal  100  kPa  dan 200 kPa seiring dengan penambahan persentase  limbah  bangunan.  Peningkatan konsentrasi limbah
bangunan juga menyebabkan  meningkatnya  nilai  koefisien permeabilitas,  namun  tidak  secara  signifikan. Nilai koefisien permeabilitas akibat penambahan  limbah  bangunansebesar  0%, 5%,  10%,  dan  15%  adalah  berturut-turut sebesar  1,27x10 -11 cm/s;  2,13x10 -11 cm/s; 6,82x10 -11 cm/s; dan 1,51x10 -11 cm/s. Penambahan  limbah  bangunan  campuran masih  memenuhi  nilai  permeabilitas  lapisan landfill berdasarkan  EPA,  yaitu  kurang  dari atau sama dengan 10 -7 .

## Daftar Pustaka
Amadi,  Agapitus  Ahamefule,  dan  Adrian
Oshioname Eberemu. (2012). Delineation  of  compaction  criteria  for acceptable  hydraulic  conductivity  of lateritic  soil-bentonite  mixtures  designed as  landfill  liners. Environmental  Earth Sciences .
ASTM D3080 /  D3080M-11. (2011).  Standard Test  Method  for  Direct  Shear  Test  of Soils Under Consolidated Drained
Conditions. ASTM International
ASTM D698-12e2, Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of
Soil  Using  Standard  Effort  (12  400  ft- lbf/ft3 (600 kN-m/m3)), ASTM
International .
Daniel,  David  E.,  dan  Craig  H.  Benson.
(1990).  Water  Content-Density  Criteria for  Compacted  Soil  Liners. Journal  of Geotechnical Engineering.
Environmental  Protection  Agency.  (2000). Landfill Manuals-Landfill Site Design. Environmental  Protection  Agency Ireland .
Falamaki, A., Eskandari, M., Homaee, M. and
Gerashi,
M. (2018).An
Improved
Multilayer  Compacted  Clay  Liner  by Adding Bentonite and Phosphate
Compound  to  Sandy  Soil. KSCE  Journal of Civil Engineering.
He, J., Wang, Y., Li, Y. and Ruan, X.C. (2015).
Effects of leachate  infiltration  and desiccation cracks on hydraulic conductivity  of  compacted  clay. Water Science and Engineering.
Karnland, O. (2010). Chemical and mineralogical  characterization  of  the bentonite procedure in a KBS-3 repository. SKB Technical Report .
Li,  J.H.,  Li,  L.,  Chen,  R.  and  Li,  D.Q.  (2016). Cracking  and  vertical  preferential  flow through  landfill  clay  liners. Engineering Geology .
Manaf, L. A., Samah, M. A. A. dan Zukki, N. I. M. (2005). Municipal solid waste management  in  Nepal:  Practices  and challenges. Elsevier  Ltd,  25(5),  hal.  555 –
562.
Melbouci, B., (2009). Compaction and shearing  behaviour  study  of  recycled aggregates. Construction  and  Building Materials, 23(8), hal. 2723-2730 .
Osinubi,  K.  J.,  et  al.  (2009).  Compacted lateritic  soil  treated  with  blast  furnace slag  as  hydraulic  barriers  in  waste containment systems. International Journal of Risk Assessment and Management.
Renou,  S.,  Givaudan,  J.G.,  Poulain,  S., Dirassouyan,  F.  and  Moulin,  P.(2008). Landfill  leachate  treatment:  Review  and opportunity. Journal
of Hazardous
Materials.
Turan,  N.  G.  dan  Ergun,  O.  N.  (2009). Removal  of  Cu  (II)  from  leachate  using natural zeolite as a landfill liner material. Journal of Hazardous Materials.
Zhang, D. Q., Tan, S. K. dan Gersberg, R. M.
(2010). Municipal solid waste
management  in  China:  Status,  problems and challenges. Journal of Environmental Management.