doi: mkts.v27i2.33885

## Pengaruh Subtitusi Bubuk Cangkang Telur terhadap Batas-batas Konsistensi Tanah Lempung yang Distabilisasi dengan Kapur
* Willis Diana, Anita Widianti, Edi Hartono, Rinda Apriliani Program Studi Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
*) willis.diana@umy.ac.id
Received: 2 November 2020 Revised: 22 November 2021 Accepted: 30 November 2021

## Abstract
This  study  aimed  to  investigate  the  use  of  eggshell  powder  (ESP)  to  replace  lime  in  soil-lime  stabilization. Calcite  was  found  in  significant  quantities  in  the  ESP.  The  soil  consistency  limits  are  commonly  used  to evaluate the workability  and estimate the  mechanical properties of  stabilized soil.  The pH test was used to determine the initial Consumption of Lime (ICL), which was 8%. Several test variations were performed to investigate the effect of ESP replacement on the consistency limits of soil-lime stabilization soil, substituting ESP for a portion  or  all of  the lime content required for stabilization. Soil-lime stabilization decreases the liquid  limit,  plasticity  index,  and  linear  shrinkage  of  the  soil.  With  lime  stabilization,  the  plasticity  index reduced  by  60%  -  55%.  The  more  lime  content  was  substituted  with  ESP  The  greater  the  plasticity  index. However, when all lime content was replaced with ESP, the soil plasticity index reduced by 29% compared to untreated soil. The shrinkage limit of untreated soil was 10.43%; after stabilization with 8% eggshell powder, the  shrinkage  limit  increased  by  26%  to  13.22%.  The  shrinkage  ratio,  volumetric  shrinkage,  and  linear shrinkage, on the other hand, are not significantly reduced. Lime types (hydrated lime and quicklime) have nearly  identical  behavior  in  terms  of  changes  in  soil  plasticity.  The  eggshell  powder  can  be  used  for  soil stabilization and can affect soil plasticity. However, the changes in plasticity are not as significant as those seen with lime stabilization.
Keywords: Soil stabilization, hydrated lime, quicklime, eggshell powder, the consistency limits

## Abstrak
Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis potensi pemanfaatan bubuk cangkang telur (egg shell powder, ESP) untuk menggantikan kapur pada stabilisasi tanah-kapur. Bubuk cangkang telur diketahui mengandung kalsit dalam jumlah yang besar.  Batas-batas konsistensi biasanya digunakan untuk menilai workabilitas dan memperkirakan perubahan sifat mekanik tanah yang distabilisasi. Dalam penelitian ini digunakan kapur tohor (quicklime)  dan  kapur  padam  (hydrated  lime).  Initial  Consumption  of  Lime  (ICL)  diperoleh  dengan menggunakan uji pH metode Eades and Grim, hasil pengujian didapatkan ICL 8%. Variasi pengujian yang dilakukan adalah dengan mensubtitusi sejumlah kapur dengan ESP, yaitu 0%, 25%, 50%, 75% dan 100% dari ICL. Hasil pengujian menunjukan bahwa dengan stabilisasi kapur indeks plastistas menurun sebesar 55%- 60%. Semakin banyak kadar kapur yang disubtitusi dengan ESP menyebabkan peningkatan indeks plastisitas dibandingkan stabilisasi tanah-kapur. Tetapi, pada subtitusi seluruh kadar kapur dengan ESP,  indeks plastitas tanah  menurun  sebesar  29% dibandingkan tanah asli.   Batas  susut tanah asli  10,43%, setelah  distabilisasi dengan 8% bubuk cangkang telur batas susutnya menjadi 13,22% , terjadi peningkatan 26%, sedangkan rasio susut, susut volumetrik, dan susut linear penurunannya tidak signifikan. Jenis kapur (kapur padam dan kapur tohor) memperlihatkan perilaku perubahan plastisitas tanah yang hampir sama.. Bubuk cangkang telur dapat digunakan untuk bahan stabilisasi tanah, dan mampu merubah plastisitas tanah,  tetapi perubahan plastisitas yang terjadi tidak sebesar stabilisasi menggunakan kapur.
Kata  kunci: Stabilisasi  tanah,  kapur  padam,  kapur  tohor,  bubuk  cangkang  telur,  batas-batas konsistensi

## Pendahuluan
Pada  bangunan-bangunan  sipil,  beberapa  jenis tanah  sering  digunakan,  baik  sebagai  material konstruksi maupun sebagai dasar fondasi bangunan. Beberapa  jenis  tanah  secara  alami  mampu mendukung  dan  sangat  baik  digunakan  sebagai material  konstruksi,  sebagian  lainnya  tidak memenuhi persyaratan dan perlu perlakuan khusus sebelum  digunakan,  tanah  tersebut  biasanya dinamakan  tanah  bermasalah  ( problematic  soil ), seperti  tanah  kohesif  dan collapsible  soil .  Pada umumnya  tanah  berbutir  halus  seperti  jenis  tanah yang  memiliki  mineral  lempung  mempunyai perilaku  kurang  menguntungkan  seperti  kapasitas dukung  yang  rendah,  kompresibilitas  besar  dan sensitif  terhadap  perubahan  kadar  air  yaitu  dapat mengalami  perubahan  volume  dan  perubahan kekuatan  akibat  perubahan  kadar  air.  Modifikasi sifat teknik dari tanah berbutir halus tersebut sering dilakukan dengan menggunakan metode stabilisasi dibandingan dengan metode penggantian tanah ( soil replacement )  dengan  alasan  efektifitas  biaya (Ikeagwuani  &  Nwonu,  2019).  Dua  metode stabilisasi  tanah  yang  sering  dilakukan  adalah stabilisasi  mekanik  dan  stabilisasi  kimia,  dapat dilakukan salah satu metode atau keduanya secara simultan  untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal (Ikeagwuani & Nwonu, 2019).
Tingkat  perbaikan  dari  sifat  geoteknik  dan  sifat teknik  tanah  yang  distabilisasi  tergantung  pada karakteristik  tanah  dan  material  stabilisasi.  Semen dan  kapur  adalah  material  stabilisasi  yang  paling sering  digunakan  karena  telah  terbukti  mampu meningkatkan kekuatan dan durabilitas. Penggunaan bahan stabilisasi yang berbahan dasar kalsium  seperti  semen  dan  kapur  akan  melibatkan lima proses yaitu (a) hidrasi, (b) pertukaran kation,
(c)  flokulasi  dan  aglomerasi,  (d)  reaksi  pozolanik dan (e) potensi karbonasi (Al-Swaidani et al. , 2016;
Behnood, 2018; Ciancio, Beckett, & Carraro, 2014; Firoozi, Guney Olgun, Firoozi, & Baghini, 2017).
Semen biasanya tidak sesuai untuk stabilisasi tanah dengan  indeks  plastisitas  tinggi.  Pengunaan stabilisasi  semen  pada  tanah  tersebut,  biasanya tanah  terlebih  dahulu  dicampurkan  dengan  kapur sebelum dicampur dengan semen agar lebih mudah pengerjaannya.  Pada  tanah  lempung,  stabilisasi dengan kapur menunjukkan tingkat perbaikan sifat mekanik  yang  lebih  efektif  dibandingkan  dengan semen.  Stabilisasi  dengan  semen  pada  tanah lempung  tidak  selalu  menghasilkan  perbaikan perilaku  material  yang  diharapkan  (Ciancio, Beckett, & Carraro, 2014). Beberapa sifat geoteknik tanah  akan  berubah  seketika  saat  distabilisasi dengan  kapur.  Tanah  lempung  yang  distabilisasi dengan kapur akan kehilangan sifat kohesifitasnya
dan berperilaku sebagai material granuler (Behnood,  2018).  Reaksi  tanah  lempung-kapur yang paling dominan merubah sifat geoteknik tanah adalah  reaksi  pozzolanik  (Behnood,  2018). Beberapa  tahapan  reaksi  tanah  lempung-kapur adalah  (a)  Flokulasi  partikel,  (b)  Pembentukan formasi kristal kalsit (CaCO 3 ) karena reaksi antara kapur  Ca(OH) 2 dan  karbon  dioksida  (dari  udara), dan  (c)  Formasi  produk  sementasi  seperti  CSH (calsium-silicate-hydrates), CAH (Calsium- aluminate-hydrates) dan CASH (calsium- aluminate-silicate-hydrates)  yang  dapat  diamati ketika menggunakan kadar kapur yang tinggi.
Menurut  Bell  (1996)  ion  kalsium  dari  kapur bereaksi  dengan  tanah  lempung,  akan  terjadi pertukaran  kation  diantara  keduanya.  Partikel lempung  diselimuti  oleh  lapisan  difusi  air  ganda, yang  akan  menyebabkan  perubahan  kepadatan muatan  listrik  disekitar  partikel  yang  membuat partikel  mendekat  satu  dengan  lainnya  dan membentuk  flok-flok  (gumpalan),  proses  ini dinamakan flokulasi.
Kapur banyak dicampur dengan material stabilisasi lainnya  (Malkanthi et al. , 2020) dan terbukti lebih efektif  daripada  stabilisasi  kapur  saja  dalam meningkatkan  kekuatan  dan  mengurangi  sifat kembang susut, bahan-bahan yang biasa dicampurkan  dengan  kapur  antara  lain fly  ash , bottom ash , gipsum, abu sekam padi, kalsium karbit, dll.  Hal  tersebut  disebabkan  karena  pencampuran dengan  bahan-bahan  tambah  tersebut  membuat reaksi  pembentukan  CSH  lebih  efektif  yang  akan menyebabkan  meningkatnya  kekuatan  tekan  dan nilai  CBR  ( California  Bearing  Ratio )  (Behnood, 2018).
Akhir-akhir  ini  bahan-bahan  limbah  banyak digunakan sebagai material stabilisasi kimia, selain untuk mengatasi masalah lingkungan juga bermanfaat  untuk  perbaikan  sifat  tanah  (James  & Pandian,  2015).  Salah  satu  jenis  limbah  rumah tangga  dan  industri  adalah  cangkang  telur. Kandungan kimia bubuk cangkang telur ( Egg Shell Powder ,  ESP)  serupa  dengan  kapur.  ESP mengandung magnesium carbonate (kapur), kalsium  dan  protein  (Alzaidy,  2019;  Amu et  al., 2005),  sehingga  ESP  sangat  berpotensi  digunakan sebagai  bahan  stabilisasi  tanah  menggantikan kapur.
Beberapa  penelitian  stabilisasi  tanah  lempung menggunakan  bubuk  cangkang  telur  antara  lain dilakukan oleh Amu, et  al (2005); Amu  & Salami
(2010);  Barazesh, et  al (2012);  Nyankson et  al .
(2013);  Kumar  &  Tamilarasan  (2014);  Tewar  & Pandya (2015); Wong (2016); Ahmed, et al (2016); Kavyashree et  al (2016);  Prasad, et  al (2016);
Anoop et  al (2017);  Vijaya  (2018);  Surjandari  & Dananjaya  (2018);  Oluwatuyi, et  al .  (2018);  dan Alzaidy  (2019);  Diana et  al (2021).  Kebanyakan dari  penelitian-penelitian  tersebut  mengevaluasi potensi  dan  kadar  optimal  bubuk  cangkang  telur dari  hasil  pengujian  sifat  mekanik  dengan mempertimbangkan  kuat  tekan  bebas,  kuat  geser dari uji triaksial, kekuatan dukung dengan uji CBR dan perubahan kembang susut tanah.
Sifat  indeks  tanah  sama  pentingnya  dengan engineering  properties .  Sifat  indeks  merupakan indikator tidak langsung yang mampu menujukkan perilaku  mekanik/teknik  dari  tanah  (James  & Pandian, 2016). Tetapi tidak banyak penelitian yang memfokuskan  pada  sifat  indeks,  padahal  sifat indeks sangat penting untuk menganalisis perilaku teknik dari tanah yang distabilisasi, lebih sederhana dan cepat pengujiannya di Laboratorium.
Penelitian  ini  bertujuan  mengevaluasi  sifat  indeks dari  stabilisasi  tanah-kapur,  dengan  subtitusi sebagian/seluruh  kadar  kapur  dengan  bubuk cangkang telur (ESP). Selain untuk memanfaatkan limbah cangkang telur, mengevaluasi potensi bubuk cangkang  telur  sebagai  bahan  alternatif  untuk stabilisasi  tanah,  juga  untuk  menekan  biaya stabilisasi  tanah  jika  bahan  ini  menunjukan perbaikan sifat tanah.

## Metode
Material  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  tanah  lempung,  kapur  padam  ( hydrated lime ), kapur tohor ( quicklime ), dan bubuk cangkang telur  ( egg  shell  powder,  ESP ).  Tanah  lempung diperoleh  dari  Desa  Tamantirta,  Kecamatan Kasihan,  Bantul,  DI  Yogyakarta.  Kapur,  secara umum  ada  tiga  jenis  kapur,  yaitu  kapur  padam ( hydrated lime ) [Ca(OH) 2 ], kapur tohor ( quicklime ) [CaO] dan kapur karbonat ( carbonat lime ) [CaCO 3 ].
Pada  penelitian  ini  digunakan  kapur  padam  dan kapur  tohor.  Kapur  padam  dan  kapur  tohor diperoleh dari sentra industri kapur di Wonosari..
Bubuk  cangkang  telur  ( Egg  Shell  Powder,  ESP ). Cangkang  telur  diperoleh  dari  limbah  industri kuliner yang ada di lingkungan kampus Universitas Muhammadiyah  Yogyakarta.  Cangkang  telur dicuci,  dikeringkan,  dan  kemudian  dihaluskan sehingga lolos saringan no 200.

## Metode pengujian
Metode penelitian meliputi beberapa tahapan, yaitu persiapan  dan  karakterisasi  dari  material  yang digunakan,  penentuan  kadar  kapur  (baik  kapur tohor  maupun  kapur  padam)  yang  diperlukan ( initial  consumption  of  lime ,  ICL),  dan  pengujian
laboratorium. Tanah terganggu ( disturbed samples ) yang  diperoleh  dari  lapangan  disiapkan  untuk masing-masing  pengujian  mengikuti  standard ASTM.
Kapur padam  yang diperoleh sudah dalam kondisi bubuk,  kapur  padam  ini  kemudian  disaring,  dan yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  yang lolos saringan no. 200. Kapur tohor yang diperoleh dalam  bentuk  bongkahan,  dihaluskan  secara mekanis dengan dipukul-pukul  menggunakan palu karet,  kemudian  disaring  sehingga  lolos  saringan no.  200.  Masing-masing  jenis  kapur  disimpan dalam  wadah  kedap  air.  Bubuk  cangkang  telur diperoleh  dengan  cara  membersihkan  cangkang telur,  mengeringkan  di  udara  terbuka,  kemudian dihaluskan  dan  disaring  dengan  menggunakan saringan  no.  200.  Bubuk  cangkang  telur  yang digunakan hanya yang lolos saringan tersebut.

## Penentuan kadar kapur (ICL)
Kadar  kapur  yang  diperlukan  untuk  terjadinya stabilisasi  tanah  atau  yang  biasanya  disebut initial consumption  of  lime (ICL)  ditentukan  dengan menggunakan    uji  pH  metode  Eades  and  Grim (1966), prosedur yang dilakukan mengikuti  ASTM D6276 (ASTM  International, 2006). Sampel tanah masing-masing seberat 20 g diletakkan dalam botol plastik  tertutup  dan  dicampurkan  dengan  kapur, baik  untuk  kapur  padam  maupun  kapur  tohor, dengan kadar masing-masing 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10% dari berat kering tanah. Pada tiap tiap botol ditambahkan  air  destilasi  sebanyak  100  mL  dan dikocok  selama  30  detik,  pengocokan  diulangi setiap selang waktu 10 menit, selama satu jam. pH meter dengan ketelitian dua angka dibelakang koma dan terkalibrasi digunakan untuk mengukur pH dari larutan tanah-kapur.

## Variasi pengujian
Kadar kapur yang diperlukan untuk stabilisasi (ICL) diperoleh  dari  pengujian  pH,  yaitu  8%.  Pengujian selanjutnya  adalah  mensubtitusi  sebagian  kadar kapur  dengan  bubuk  cangkang  telur.  Variasi pengujian  ditampilkan  dalam  Tabel  1.  Kode pengujian  8H0E  digunakan  untuk  kadar  kapur padam  ( hydrated  lime )  8%  dan  bubuk  cangkang telur  0%,  artinya  tidak  ada  kapur  yang  disubtitusi dengan  bubuk  cangkang  telur.  Kode  6H2E  adalah untuk  kadar  kapur  6%  dan  bubuk  cangkang  telur 2%,  artinya  25%  kadar  kapur  padam  pada  ICL disubtitusi dengan bubuk cangkang telur. Selanjutnya  untuk  4Q4E  adalah  4%  kadar  kapur tohor ( quicklime ) dan 4% bubuk cangkang telur dari berat  kering  tanah,  artinya  50%  dari  kapur  tohor disubtitusi  dengan  bubuk  cangkang  telur.  Pada masing  masing  variasi,  dilakukan  pengujian  batas
cair, batas plastis, indeks plastisitas dan batas susut. Selain  itu  pada  setiap  variasi  pengujian  juga dilakukan pengukuran pH dari larutan tanah, kapur dan  bubuk  cangkang  telur.  Pada  pengujian plastisitas  tanah,  campuran  tanah,  kapur,  ESP  dan air  di uji setelah 6 jam dicampurkan, sesuai dengan saran dari Rogers, et al. (1997).
Tabel 1. Variasi pengujian
No  Kode Kapur padam (%) Kapur tohor (%) ESP (%) Keterangan 1  8H0E 8 0  Tanpa subtitusi ESP 2  6H2E 6 2  25%  subtitusi ESP 3  4H4E 4 4  50%  subtitusi ESP 4  2H6E 2 6  75%  subtitusi ESP 5  0H8E 0 8  100% subtitusi ESP 6  8Q0E 8 0  Tanpa subtitusi ESP 7  6Q2E 6 2  25%  subtitusi ESP 8  4Q4E 4 4  50%  subtitusi ESP 9  2Q6E 2 6  75%  subtitusi ESP 10  0Q8E 0 8  100% subtitusi ESP

## Hasil dan Pembahasan
Properties tanah
Properties tanah  yang  diuji  di  laboratorium ditunjukkan  dalam  Tabel  2.  Pengujian spesific gravity ,  distribusi  ukuran  butir,  batas-batas konsistensi,  batas  susut,  pemadatan  Proctor standard  dan  kuat  tekan  bebas  dilakukan  berturut- turut  berdasarkan  standard  ASTM  D854  (ASTM International,  1999),  ASTM  D6913  (ASTM International,  2019),  ASTM  D4318  (ASTM International,  2010),  ASTM  D4943  (ASTM Inernational, 2002), ASTM D698 (ASTM Inertnational,  2012),  dan  ASTM  D2166  (ASTM International,  2000 ). Dari  Tabel  2  diketahui  tanah merupakan  tanah  lempung  plastisitas  tinggi  (CH) menurut  klasifikasi  sistem  unified.  Material  tanah dan  bubuk cangkang  telur  dilakukan  uji  X-Ray Florescence  (XRF)  untuk  menentukan  komposisi kimia  masing  masing  bahan.  Hasil  pengujian kandungan  kimia  tanah  dan  bubuk  cangkang  telur disajikan  pada  Tabel  3,  yang  memperlihatkan bahwa kandungan CaO pada bubuk cangkang telur sebesar 95,6% dari massa .
Tabel 2. Properties tanah Properties Nilai Spesific gravity 2,66 % kerikil % pasir % lanau/lempung 0,00 6,46 93,54 Batas cair (%) 77,50 Batas plastis (%) 33,60 Indeks plastisitas (%) 43,90 Batas susut (%) 10,43 Klasifikasi USCS CH Kepadatan kering Maksimum (kN/m 3 ) 12,68 Kadar air optimum (%) 34,83 Kuat tekan bebas (kPa) 121,23 pH tanah 7,86

## Tabel 3. Kandungan kimia tanah dan ESP
Komposisi (dalam % massa) Tanah lempung Bubuk cangkang telur (ESP) CaO 3,24 95,60 SO 3 0,06 2,29 MgO 0,00 0,85 P 2 O 5 0,10 0,52 SiO 2 55,00 0,24 K 2 O 0,15 0,22 Al 2 O 3 28,20 0,06 Fe 2 O 3 11,40 0,06

## Kadar kapur yang diperlukan
Kadar  kapur  minimum  dalam  tanah  yang menghasilkan  pH  12,40  adalah  perkiraan  kadar kapur untuk stabilisasi (Eades & Grim, 1966). Hasil pengujian pH diperoleh ICL 8% kadar  kapur baik untuk  kapur  padam  maupun  kapur  tohor.  Grafik hasil pengujian pH larutan tanah-kapur untuk setiap penambahan  kadar  kapur  di  tampilkan  dalam Gambar 1. Pada kadar kapur padam 8% pH larutan 12,44  dan  pada  larutan  tanah-kapur  tohor  8%  pH adalah  12,46.  Pada  pH  tersebut  reaksi  pozolanik akan terjadi.
Gambar 1. Pengujian pH untuk menentukan ICL
7 8 9 10 11 12 13 0% 2% 4% 6% 8% 10% pH Kadar Kapur Kapur Tohor Kapur Padam
Komponen  silika  dan  alumina  dari  tanah  akan terurai  dan  memungkinkan  terjadi  reaksi  dengan Ca 2+ untuk  membentuk  produk  sementasi  kalsium silikat  atau  kalsium  aluminat.  Ikatan  atau  gel  dari silikat dan aluminat terhadap partikel lempung akan membuat tanah semakin kuat. Reaksinya tergantung pada  waktu,  semakin  lama  perawatannya,  reaksi lempung  dan  kapur  akan  terus  berlangsung  dan kekuatannya  akan  semakin  meningkat  (Amadi  & Okeiyi, 2017). Kadar kapur padam dan kapur tohor 8%  inilah  yang  akan  digunakan  untuk  stabilisasi tanah.
Pengaruh  subtitusi  bubuk  cangkang  telur terhadap pH
pH  tanah  adalah  ukuran  keasaman  atau  kebasaan dari  larutan  tanah,  biasanya  disebut  pH  air-tanah. pH menunjukan karakteristik fisik-kiamiawi lingkungan  tanah  pada  suatu  lokasi,  yang dipengaruhi oleh berbagai komponen. pH biasanya ditulis dari rentang 0 sampai 14, pH 7 disebut netral, pH dibawah 7 dan di atas 7 disebut asam dan basa. pH  tanah  tergantung  pada  dua  faktor  utama,  yaitu rasio liquid-solid dan  konsentrasi  ion  pada  cairan pori.  Peningkatan  pada  kedua  faktor  akan menurunkan  pH  dari  larutan,  karena  H + dan  Al 3+ kation asam yang ada pada permukaan tanah dapat berganti  dengan  kation  lainnya  dalam  larutan (Cherian  &  Arnepalli,  2015).  Selama  interaksi tanah-kapur,  pH  larutan  tanah  akan  meningkat karena kelebihan ion hidroksil dari peruraian kapur dan reaksi pozolanik selanjutnya akan dimulai pada pH 12,40.
Pada  pengujian  pH  larutan  tanah-kapur-bubuk cangkang  telur  seperti  ditampilkan  Gambar  2, semakin  banyak  bubuk  cangkang  telur  yang digunakan  untuk  mensubtitusi  kapur,  pH  larutan semakin  turun.  Untuk  larutan  tanah-kapur  tohor- bubuk cangkang telur, penurunan pH tidak securam larutan  tanah-kapur  padam-bubuk  cangkang  telur. Larutan tanah- bubuk cangkang telur 8% pH sebesar 11,25.  Penurunan  pH  ini  disebabkan  karena berkurangnya kandungan kapur, sedang kandungan/konsentrasi  ion  kalsium  pada  bubuk cangkang telur tidak sebesar kapur.

## Pengaruh  subtitusi  bubuk  cangkang  telur terhadap plastisitas
Indeks  plastisitas  (IP)  tanah  asli  sebesar  43,90% dengan batas cair 77,50% dan batas plastis 33,60%, yang menunjukkan bahwa tanah tersebut merupakan  tanah  dengan  plastisitas  tinggi.  Tanah dengan  plastisitas  tinggi  dipercaya  akan  memiliki potensi  pengembangan  yang  tinggi  pula,  tanah lempung  tersebut  dapat  mengalami  perubahan volume yang besar jika indeks plastisitas lebih dari
35% (Chen, 1975; Nelson et al., 2015). Tanah tanah yang  memiliki  batas  cair  yang  tinggi  dan  batas plastis  yang  rendah  akan  menyebabkan  indeks plastisitasnya  tinggi  dan  cenderung  lebih  plastis. Tanah-tanah  tersebut  akan  sulit  dikerjakan  dan memiliki karakteristik kembang susut yang buruk.

## Gambar 2. Pengukuran pH campuran tanah- kapur-bubuk cangkang telur
Pengaruh  penambahan  kapur  pada  tanah  dapat diketahui  segera  dengan  melihat  perubahan plastisitas  pada  tanah,  penambahan  8%  kapur padam  ( hydrated  lime )  merubah  indeks  plastisitas tanah  menjadi  16,80%,  berarti  terjadi  penurunan sebesar  61,73%.  Penambahan  kapur  tohor  ( quick lime )  merubah  indeks  plastisitas  tanah  menjadi 19,6%,  penurunan  indeks  plastisitas  sebesar 55,35%. Penurunan indeks plastisitas ini
disebabkan  karena  menurunnya  batas  cair,  dan meningkatnya batas plastis tanah setelah distabilisasi dengan kapur. Ion kalsium pada kapur akan menyebabkan plastisitas berkurang, sehingga tanah menjadi gembur dan lebih mudah dikerjakan (Bell, 1996).
Subtitusi  kadar  kapur  dengan  ESP  pada  tanah menyebabkan  indeks  plastisitas  tanah  meningkat dibandingkan  dengan  campuran  tanah-kapur  saja, seperti  ditujukkan  Gambar  3.  Semakin  banyak kadar  ESP  yang  menggantikan  kapur,  indeks plastisitas semakin meningkat dibandingkan dengan stabilisasi  tanah-kapur.  Indeks  plastisitas  pada subtitusi  25%,  50%,  75%  dan  100%  ESP  berturut turut  meningkatkan  indeks  plastisitas  menjadi 22,60%,  25,50%,  30,00%  dan    33,00%  untuk stabilisasi tanah-kapur padam.
Pada stabilisasi tanah-kapur tohor yang ditunjukkan Gambar  4,  kecenderungan  serupa  juga  terjadi, semakin  banyak  ESP  yang  disubtitusikan  untuk mengganti  kapur  tohor,  indeks  plastisitas  tanah semakin  meningkat  dibandingkan  IP  stabilisasi tanah-kapur,  peningkatan  IP  berturut  turut  untuk
10,8 11,2 11,6 12 12,4 12,8 0% 25% 50% 75% 100% pH Persen kapur yang disubtitusi dengan bubuk cangkang telur Kapur padam
kapur tohor
subtitusi  25%,  50%,  75%  dan  100%  ESP  menjadi 23,10%,  26,10%,  29,70%  dan  33,00%.  Walaupun IP  kembali  meningkat  dengan  subtitusi  kapur menggunakan ESP, tetapi nilai  IP masih di bawah IP tanah tanpa stabilisasi. Pada penggantian seluruh kadar  kapur  dengan  ESP,  IP  campuran  tanah-ESP sebesar  33,00%,  masih  lebih  kecil  dibandingan  IP tanah tanpa stabilisasi (43,90%), ada penurunan IP sebesar 24,98%.

## Gambar 3. Pengaruh subtitusi bubuk cangkang telur terhadap batas-batas konsistensi campuran tanah-kapur padam
Penurunan  indeks  plastisitas  mengindikasikan adanya  perbaikan  pada  workabilitas  tanahnya. Semakin  rendah  indeks  plastisitas  semakin  sedikit air  yang  dapat  diserap  tanah,  dan  semakin  kecil potensi  pengembangannya  (Al-Swaidani, et  al , 2016). Beberapa kemungkinan penyebab penurunan  indeks  plastisitas  tanah  antara  lain karena  reaksi  kimia  antara  tanah  dan  kapur termasuk juga pertukaran kation yang menyebabkan terjadi flokulasi (Al-Swaidani et al., 2016). Penambahan kapur pada tanah menyebabkan reaksi  koloidal  termasuk  pertukaran  kation  secara alami pada bagian permukaan lempung oleh kation Ca 2+ ,  meningkatnya  nilai  pH  dan  pengurangan lapisan ganda air, hal ini akan membantu flokulasi dan  agregasi  dari  partikel  koloid  lempung  dan mengurangi plastisitasnya (Samantasinghar, 2014). Bubuk  cangkang  telur  memiliki  sifat  serupa  batu kapur ( limestone ) (James & Pandian, 2015), untuk meningkatkan  kandungan  ion  kalsium  oleh beberapa  peneliti  seperti  Amu, et  al (2005), Nyankson et  al .  (2013)  menyarankan  bubuk cangkang  telur  sebaiknya  dilakukan  pembakaran (kalsinasi)  untuk  meningkatkan  konsentrasi  dari kalsium  sehingga  reaksi  pozolanisasi  yang  terjadi pada tanah akan serupa dengan kapur (kapur padam atau kapur tohor).
Hasil  penelitian  Bell  (1996)  dan  Cherian  & Arnepalli  (2015) menunjukkan bahwa kapur tohor ( quicklime )  menunjukkan  perkembangan  kekuatan ( strength )  yang  lebih  cepat  daripada  kapur  padam ( hydrated lime ).
Gambar 4. Pengaruh subtitusi bubuk cangkang telur terhadap batas-batas konsistensi
campuran tanah-kapur tohor
Kecenderungan perilaku perubahan indeks plastisitas  untuk  tanah  yang  distabilisasi  dengan kapur padam dan kapur tohor hampir sama, seperti ditunjukkan Gambar 5.

## Gambar 5. Perbandingan jenis kapur terhadap plastisitas
Hasil  penelitian  Amadi  and  Okeiyi  (2017) menunjukkan bahwa pada kadar yang sama, kapur tohor  menghasilkan  plastisitas  yang  lebih  rendah daripada  kapur  padam.  Sementara  kapur  padam digunakan untuk stabilisasi tanah dengan kandungan lempung yang tinggi, dengan kelebihannya  yaitu  meningkatkan  batas  plastis tanah  lempung.  Tetapi  beberapa  peneliti  juga
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0% 25% 50% 75% 100% Ka da r air (% ) Persen kapur yang disubtitusi dengan bubuk cangkang telur Batas Cair Batas Plastis Indeks Plastisitas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0% 25% 50% 75% 100% Ka da r air (% ) Persen kapur yang disubtitusi dengan bubuk cangkang telur Batas Cair batas plastis Indeks Plastisitas 0 5 10 15 20 25 30 35 0% 25% 50% 75% 100% Inde ks P lasti si tas, P I (% ) Persen kapur yang disubtitusi dengan bubuk cangkang telur
Kapur Tohor Kapur Padam
menyatakan  bahwa  pengaruh  perubahan  pada stabilisasi  tanah  sangat  tergantung  kandungan kalsium  oksida  (CaO)  dari  berbagai  jenis  kapur (Cherian  &  Arnepalli,  2015;  Dash  &  Hussain, 2011).
Hasil  pengujian  batas-batas  konsistensi  diplotkan dalam  grafik  plastisitas  Cassagrande  untuk menentukan  klasifikasi  tanah  berdasarkan Unified Soil Clasification System (USCS) seperti ditampilkan  Gambar  6.  Dari  Gambar  6  tersebut terlihat  dengan  jelas,  tanah  tanpa  stabilisasi diklasifikasikan  sebagai  CH.  Setelah  penambahan kapur  dan  bubuk  cangkang  telur,  menjadi  tanah MH.  Hal  ini  menunjukkan  tanah  mengalami perubahan  gradasi  sehingga  lebih  menguntungkan untuk kegiatan konstruksi.

## Gambar 6. Lokasi kombinasi stabilisasi tanah- kapur dengan bubuk cangkang telur pada grafik plastisitas

## Pengaruh  Subtitusi  Bubuk  Cangkang  Telur Terhadap Parameter Susut Tanah
Gambar  7  menunjukkan  bahwa  stabilisasi  tanah dengan  mengunakkan  8%  bubuk  cangkang  telur menyebabkan peningkatan batas susut tanah. Batas susut tanah adalah kadar air pada kedudukan antara daerah semi padat dan padat, yaitu persentase kadar air dimana pengurangan kadar air berikutnya tidak menyebabkan perubahan volume tanah (Hardiyatmo,  2017).  Peningkatan  nilai  batas  susut menunjukkan bahwa perubahan volume tanah akan berhenti pada kadar air yang lebih tinggi, sehingga
mengurangi  rentang  tanah  akan  mengalami perubahan  volume  (James  &  Sivakumar,  2014). Pengurangan  rentang  penyusutan  memperbaiki karakteristik  kembang  susut  tanah,  di  atas  rentang tersebut  tanah  dapat  menyusut  jika  kehilangan kadar air atau mengembang jika menyerap air.  Hal tersebut juga menunjukkan pengurangan ekspansivitas  tanah  lempung,  dalam  penelitian  ini stabilisasi  dengan  ESP,  batas  susut  (SL)  tanah meningkat  sebesar  26,65%,  tanah  asli  tanpa stabilisasi  memiliki  batas  susut  10,43%,  setelah distabilisasi dengan ESP 8% batas susutnya menjadi 13,21%.
Parameter  lainnya  seperti  rasio  susut  ( shrinkage ratio ,  SR)  yang  merupakan  perbandingan  antara perubahan  volume  pada  rentang  tertentu  terhadap perubahan  kadar  air  sampel  tanahnya.  Perubahan volumenya  dalam  bentuk  persentasi  terhadap volume  keringnya.  Pada  penelitian  ini  rasio  susut tanah dengan 8% ESP sedikit lebih rendah daripada tanah asli, pada tanah asli, SR sebesar 2,23 setelah distabilisasi dengan ESP SR menurun menjadi 2,21. Susut Volumetrik adalah representasi dari perubahan volume yang dinyatakan dalam persentase  volume  kering  ketika  kadar  air  tanah berkurang dari nilai awal sampai nilai batas cair.
Gambar 7. Perbandingan parameter susut tanah asli dan tanah dengan stabilisasi bubuk cangkang telur
Pada  penelitian  ini  susut  volumetrik  tanah  yang distabilisasi dengan ESP berkurang, susut volumetrik  tanah  tanpa  stabilisasi  1,5,  setelah distabilisasi  menjadi  1,47.  Ketika  kadar  air  dalam tanah  berkurang  sampai  dengan  batas  susut,  akan ada  perubahan  panjang.  Susut  linier  adalah perubahan panjang dibagi dengan panjang semula. Besarnya  susut  linier  di  konversi  dari  nilai  susut volumetrik.  Tanah  asli  tanpa  stabilisasi  nilai  susut liniernya  0,49,  berkurang  dengan  stabilisasi  ESP 8%, susut liniernya menjadi 0,48.
Dari  hasil  pengujian  eksperimental  ini  diketahui bubuk  cangkang  telur  memiliki  potensi  digunakan
0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Inde ks P lasti si tas , P I (% ) Batas Cair, LL (%)
0Q8E Tanah asli 8Q0E 6Q2E 4Q4E 2Q6E 8H0E 6H2E
4H4E 2H6E 0H8E c CH MH 0 5 10 15 Batas susut susut volumetrik Nilai ( %) Parameter susut Tanah Asli Tanah + 8% Bubuk cangkang telur
sebagai  bahan  stabilisasi  tanah,  walaupun  tingkat perbaikan  yang  dihasilkannya  tidak  setinggi stabilisasi dengan menggunakan kapur konvensional. Beberapa penelitian menggabungkan bubuk  cangkang  telur  dengan  kapur  (Amu, et  al , 2005)  dan  semen  (Oluwatuyi et  al .,  2018)  untuk meningkatkan  efek  stabilisasi  dan  menekan  biaya stabilisasi. Penelitian ini hanya meninjau perubahan jangka  pendek  dari  stabilisasi  tanah,  kapur,  bubuk cangkang telur, dengan pengujian plastisitas, batas susut dan pH dimana perubahan dari sifat indeks ini dapat  digunakan  untuk  memprediksi  perilaku mekanis dan perilaku jangka panjang dari stabilisasi tanah,  tetapi  untuk  melihat  perubahan  jangka panjang  dari  stabilisasi  dan  kadar  optimum  dari material  stabilisasi,  pengujian  kekuatan  tanah dengan  parameter  kuat  tekan  bebas,  CBR,  atau kekuatan geser tanah perlu dilakukan

## Kesimpulan
Pengujian  untuk  menilai  perbaikan  jangka  pendek dari  tanah  yang  distabilisasi  dilakukan  dengan melakukan pengujian plastisitas, batas susut dan pH larutan. Beberapa hasil pengujian dapat disimpulkan: stabilisasi tanah dengan menggunakan kapur, mampu menurunkan indeks plastisitas tanah. Penggunaan kapur padam untuk stabilisasi mampu menurunkan  indeks  plastisitas  tanah  61,73%, sedang penggunaan kapur tohor mampu menurunkan  indeks  plastisitas  55,35%.  Baik stabilisasi dengan kapur tohor maupun kapur padam perilaku  indeks  plastisitas  tanah  menunjukan  hasil yang serupa.
Subtitusi bubuk cangkang telur menggantikan kadar kapur  menyebabkan  indeks  plastisitas  tanah kembali  meningkat  dibandingkan  stabilitas  tanah- kapur,  semakin  besar  proporsi  kapur  yang digantikan bubuk cangkang telur indeks plastisitasnya semakin meningkat. Tetapi besarnya indeks plastisitas campuran tanah-bubuk cangkang telur masih lebih rendah daripada indeks plastisitas tanah tanpa stabilisasi, besarnya penurunan indeks plastisitas  tanah-bubuk  cangkang  telur  sebesar 24,98% dibanding tanah asli tanpa stabilisasi. Batas susut  tanah  yang  distabilisasi  dengan  bubuk cangkang telur meningkat 26,65%. Bubuk cangkang  telur  berpotensi  dijadikan  material stabilisasi, namun perubahan yang dihasilkan masih lebih  kecil  dibandingkan  stabilisasi  tanah  dengan kapur  konvensional.  Pengujian  sifat  indeks  tanah yang  dilakukan  berguna  untuk  mengevaluasi perubahan  yang  terjadi  akibat  stabilisasi  jangka pendek, parameter sifat indeks ini dapat digunakan untuk memprediksi perilaku teknik/mekanik tanah. Untuk mengevaluasi kadar optimum dan pengaruh stabilisasi jangka panjang pengujian kekuatan tanah sangat disarankan.

## Ucapan Terima Kasih
Terima kasih kepada LP3M Universitas Muhammadiyah  Yogyakarta  atas  dukungan  dana dan  kegiatan  dalam  penelitian  Hibah  Terapan 2019/2020  dengan  nomor  kontrak  034/PEN- LP3M/I/2020.

## Daftar Pustaka
Ahmed, B., Rahman, A., & Das, J. (2016). Eggshell powder  utilization  as  CBR  modifying  agent  to improve the subgrade soil. In Proceed. Inter. Conf.
Civ. Eng. Sustain. Develop. 1121-1126.
Al-Swaidani,  A.,  Hammoud,  I.,  &  Meziab,  A. (2016).  Effect  of  adding  natural  pozzolana  on geotechnical  properties  of  lime-stabilized  clayey soil. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering , 8 (5), 714-725.
Alzaidy, M. N. (2019, May). Experimental study for stabilizing  clayey  soil  with  eggshell  powder  and plastic wastes. In IOP Conference Series: Materials Science  and  Engineering, 518 (2),  022008).  IOP Publishing.
Amadi,  A.  A.,  &  Okeiyi,  A.  (2017).  Use  of  quick and  hydrated  lime  in  stabilization  of  lateritic  soil: comparative analysis of laboratory data. International Journal of Geo-Engineering , 8 (1), 1- 13.
Amu,  O.  O.,  Fajobi,  A.  B.,  &  Oke,  B.  O.  (2005). Effect  of  eggshell  powder  on  the  stabilizing potential of lime on an expansive clay soil. Research journal of Agriculture and biological sciences , 1 (1),
80-84.
Amu,  O.  O.,  &  Salami,  B.  A.  (2010).  Effect  of common  salt  on  some  engineering  properties  of eggshell  stabilized  lateritic  soil. ARPN  journal  of Engineering and applied sciences , 5 (9), 64-73.
Anoop, S. P., Beegom, H., Johnson, J. P., Midhula, J., TN, T. M., & Prasanth, S. (2017). Potential of egg shell  powder  as  replacement  of  lime  in  soil stabilization. International  Journal  of  Advanced Engineering Research and Science , 4 (8), 237244.
ASTM  International.  (1999). D 854 Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer .  In.  West  Conshohocken,  PA:  ASTM International.
ASTM International. (2002). D 4943 Standard Test Method for Shrinkage Factors of Cohesive Soils by the Water Submersion Method . In. West Conshohocken: ASTM International.
ASTM  International.  (2012). D 698  Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics  of  Soil  Using  Standard  Effort  (12 400 ft-lbf/ft3 (600 kN-m/m3)). In. West Conshohocken, PA: ASTM International.
ASTM International. (2019). D6913 Standard Test Methods for Particle-Size Distribution (Gradation) of Soils Using Sieve Analysis. West Conshohocken, PA: ASTM Internasional.
ASTM  International.  (1999). D6276  In  Standard Test Method for Using pH to Estimate the Soil-Lime Proportion Requirement for Soil Stabilization. West Conshohocken PA: ASTM International.
ASTM International. (2000). D2166 Standard Test Method  for  Unconfined  Compressive  Strength  of Cohesive Soil . In. West Conshohocken, PA: ASTM International.
ASTM  International.  (2006). D  6276-99a  In Standard Test Method for Using pH to Estimate the Soil-Lime  Proportion  Requirement  for  Soil Stabilization .  West  Conshohocken,  PA:  ASTM International.
ASTM  International.  (2010). D4318  In  Standard test  methods  for  liquid  limit,  plastic  limit,  and plasticity  index  of  soils .  West  Conshohocken,  PA:
ASTM Internasional.
Barazesh, A., Saba, H., Gharib, M., & Rad, M. Y. (2012).  Laboratory  investigation  of  the  effect  of eggshell  powder  on  plasticity  index  in  clay  and expansive soils. European Journal of Experimental Biology , 2 (6), 2378-2384.
Behnood, A. (2018). Soil and clay stabilization with calcium-and non-calcium-based additives: A state- of-the-art  review  of  challenges,  approaches  and techniques. Transportation Geotechnics , 17 , 14-32.
Bell,  F.  G.  (1996).  Lime  stabilization  of  clay minerals  and  soils. Engineering  geology , 42 (4), 223-237.
Chen, F. H. (1975). Foundations on Expansive Soil
Amsterdam: Elsevier Publishing scientific Company. Cherian,  C.,  &  Arnepalli,  D.  N.  (2015).  A  critical appraisal  of  the  role  of  clay  mineralogy  in  lime stabilization. International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering , 1 (1), 1-20.
Ciancio, D., Beckett, C. T. S., & Carraro, J. A. H. (2014).  Optimum  lime  content  identification  for
lime-stabilised  rammed  earth. Construction  and Building Materials , 53 , 59-65. doi:10.1016/j.conbuildmat.2013.11.077
Dash,  S.  K.,  &  Hussain,  M.  (2012).  Lime stabilization  of  soils:  reappraisal. Journal  of materials in civil engineering , 24 (6), 707-714.
Diana,  W.,  Widianti,  A.,  &  Hartono,  E.  (2021,
May). The Strength Behaviour of Eggshell Powder
Substitution  on  Soil-lime  Stabilization.  In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 1144 (1), 012089). IOP Publishing.
Eades, J. L., & Grim, R. E. (1966). A quick test to determine lime requirements for lime stabilization. Highway research record , (139).
Vijaya,  H.  M.,  Paul,  W.,  &  Vardhan,  J.  (2018). Improvement  of  subgrade  properties  by  using eggshell powder. IJSR , 17 (2), 479-503.
Hardiyatmo,  H.  C.  (2017). Mekanika  Tanah  I (7 ed.). Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Ikeagwuani,  C.  C.,  &  Nwonu,  D.  C.  (2019). Emerging  trends  in  expansive  soil  stabilisation:  A review. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering , 11 (2), 423-440.
James, J., & Pandian, P. K. (2015). Soil stabilization as  an  avenue  for  reuse  of  solid  wastes:  a  review. Acta  Technica  Napocensis:  Civil  Engineering  and Architechture , 58 (1), 50-76.
James, J., & Pandian, P. K. (2016). Plasticity, swell- shrink,  and  microstructure  of  phosphogypsum admixed lime stabilized expansive soil. Advances in Civil Engineering , 2016 .
James,  J.,  Lakshmi,  S.  V.,  Pandian,  P.  K., Aravindan,  S.,  Vidhya  Lakshmi,  S.,  Kasinatha Pandian, P., & Aravindan, S. (2014). Effect of lime on  the  index  properties  of  rice  husk  ash  stabilized soil. International  Journal  of  Applied  Engineering Research , 9 (18), 4263-4272.
Kavyashree, M. P., Renukaprasad, M. S., & Maruti, R. N. (2016). Black Cotton Soil Stabilization Using Eggshell Powder and Lime. IJSART , 2 (10), 1-81.
Kumar, M., & Tamilarasan, V. S. (2014). Effect of eggshell  powder  in  the  index  and  engineering properties  of  soil. Int  J  Eng  Trends  Technol , 11 , 319-321.
Malkanthi, S. N., Balthazaar, N., & Perera, A. A. D. A.  J.  (2020).  Lime  stabilization  for  compressed
stabilized  earth  blocks  with  reduced  clay  and  silt. Case studies in construction materials , 12 , e00326.
Nelson,  J.  D.,  Chao,  K.  C.,  Overton,  D.  D.,  & Nelson,  E.  J.  (2015). Foundation  engineering  for expansive soils . John Wiley & Sons.
Nyankson,  E.,  Agyei-Tuffour,  B.,  Annan,  E., DodooArhin, D., Yaya, A., Brefo, L. D., ... & Odai, E. (2013). Characteristics of stabilized shrink-swell deposits  using  eggshell  powder. Glob  J  Eng,  Des Technol , 2 (3), 1-7.
Oluwatuyi,  O. E., Adeola, B. O., Alhassan, E. A., Nnochiri, E. S., Modupe, A. E., Elemile, O. O., ... & Akerele, G. (2018). Ameliorating effect of milled eggshell  on  cement  stabilized  lateritic  soil  for highway construction. Case Studies in Construction Materials , 9 , e00191.
Prasad, K., James, P. P., Mathachan, N., & Justine, T. L. (2016). Effect of curing on soil stabilized with eggshell. International  Journal  of  Science  and Technology & Engineering , 2 (12), 259-264.
Rogers,  C.  D.  F.,  Glendinning,  &  Roff,  T.  E.  J. (1997).  Lime  modification  of  clay  soils  for construction  expediency. Proceedings  of  the Institution of Civil Engineers-Geotechnical Engineering , 125 (4), 242-249.
Samantasinghar,  S.  (2014).  Geo-engineering properties  of  lime  treated  plastic  soils. Doctoral Dissertation .  National  Institute  of  Technology Rourkela. India
Surjandari, N. S., & Dananjaya, R. H. (2018). The effect  of  egg  shell  powder  on  the  compression strength  of  fine-grained  soil.  In MATEC  Web  of Conferences , 195, 03011). EDP Sciences.
Tewar,  B.,  &  Pandya,  C.  (2015,  March).  BLACK COTTON  SOIL  STABILIZATION  USING  EGG SHELLS  FOR  USE  IN  SUB-GRADE.  In Proceedings of the 5th Indian Young Geotechnical Engineers Conference (5IYGEC): Extended Abstracts . Shweta Publications.
Wong,  I.  L.  K.  (2016).  Study  added  of  waste chicken  egg  shell  in  soils.  In MATEC  Web  of Conferences , 60 , 02007. EDP Sciences.