doi: 10.14710/mkts.v29i1.38232

## Pengaruh Inklusi Karet dan Semen yang Mengandung
Graphene Oxide terhadap Perilaku Sifat Fisis dan

## Mekanis Tanah
Muhammad Alfian Faruqi 1 , Bashar S. Mohammed 2 , Abdullah Anwar 2 , Dedy Dharmawansyah 1* , Hermansyah 1
1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Teknologi Sumbawa, Sumbawa,
2 Civil and Environmental Engineering, Universiti Teknologi Petronas, Perak Darul Ridzuan
*) dedy.dharmawansyah@uts.ac.id
Received: 4 Mei 2021 Revised: 18 Sptember 2023 Accepted: 25 September 2023

## Abstract
Improving  the  physical  properties  of  problematic  soil  has  became  fundamental  consideration  in  various constructions, especially geotechnical engineering, to avoid failures, increase stability and strength of soil. Silty sand  is one of the problematic soils and often encountered in the field where the fine gradation contained in the soil allows the soil to easily deform under pressure and lateral forces. In this study, silty sand was mixed with three variations of crumb rubber content (5, 10, and 15% based on soil weight), 6% cement (based on soil weight), and 0.05% graphene oxide (based on cement weight) to measurement and analysis of physical and mechanical properties. Soil Consistency limits, compaction testing using the Proctor Apparatus, and direct shear test were carried out for each mixed variable. The test results showed that the consistency limits and dry density  decreases  with  increasing  rubber  content  in  the  soil-cement  matrix  containing  graphene  oxide. Substitution of graphene oxide into the soil-cement matrix was able to increase in the stress and shear strength of the soil at each in variation in rubber content.
Keywords: Silty sand, crumb rubber, graphene oxide

## Abstrak
Perbaikan  sifat  geoteknis  tanah  bermasalah  telah  menjadi  hal  yang  mendasar  dalam  berbagai  konstruksi khususnya geoteknik untuk menghindari kegagalan, menambah kestabilan dan kekuatan tanah. Tanah pasir berlanau merupakan salah satu tanah yang tergolong bermasalah dan sering dijumpai dilapangan, dimana kontribusi gradasi halus yang terkandung dalam tanah memungkinkan tanah mudah berdeformasi  dibawah pengaruh tekanan dan gaya lateral. Dalam penelitian ini, tanah pasir berlanau dicampur dengan tiga variasi kandungan butiran karet (5, 10, dan 15% berdasarkan berat tanah), 6% semen (berdasarkan berat tanah), dan 0,05% graphene oxide (berdasarkan berat semen) untuk pengukuran dan analisis perubahan sifat fisis dan mekanis tanah. Batas-batas konsistensi tanah, pengujian pemadatan menggunakan alat Proctor, dan uji direct  shear  dilakukan  pada  setiap  variabel  campuran.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  batas-batas konsistensi dan kepadatan kering tanah berkurang seiring dengan meningkatnya kandungan karet di dalam matriks tanah-semen mengandung graphene oxide. Substitusi graphene oxide ke dalam matriks tanah-semen mampu meningkatkan tegangan dan kekuatan geser tanah pada setiap variasi kandungan karet.
Kata-kata kunci : Pasir berlanau, butiran karet, graphene oxide

## Pendahuluan
Limbah ban karet terus meningkat setiap tahunnya seiring dengan bertambahnya jumlah kendaraan di seluruh  dunia.  Selain  sangat  sulit  dipadatkan, limbah ban karet juga sangat sulit terdegradasi oleh
tanah. Sejumlah besar kandungan minyak bumi dan bahan kimia berbahaya lainnya di dalam ban sangat tinggi,  sehingga  berpotensi  menyebabkan  ban terbakar  secara  tidak  disengaja.  Hal  ini  dapat memicu  masalah  serius  pada  lingkungan  dan kesehatan  manusia  akibat  kontaminasi  udara  oleh
logam  berat  dan  zat  beracun  yang  dilepaskan  dari pembakaran  ban.  Salah  satu  upaya  untuk meminimalisir  dampak  tersebut  ialah  dengan mendaur  ulang  limbah  ban  untuk  meningkatkan sifat geoteknik pada tanah-tanah bermasalah.
Penelitian  terkait  inklusi  karet  telah  banyak dilakukan  oleh  peneliti  sebelumnya  seperti  (Al- Neami,  2018)  yang  menunjukkan  bahwa  adanya peningkatan  nilai  CBR  dari  2,3%  menjadi  21,5% pada penambahan karet maksimum 8%. (Ravichandran et  al .,  2016)  menghasilkan  data bahwa  peningkatan  persentase  butiran  karet menurunkan  kadar  air  optimum  (OMC)  dan kepadatan  kering  maksimum  (MDD)  tanah.  Nilai CBR  dari  sampel  tanah  tersebut  menunjukkan peningkatan  hingga  substitusi  10%  bubuk  butiran karet dan mulai berkurang setelahnya. (Mardesic et al .,  2009)  mengungkapkan  bahwa,  penambahan butiran  karet  dalam  jumlah  yang  proporsional mampu memberikan regangan yang lebih tinggi dan mengurangi  dilatansi.  Hasil  pengujian  yang dilakukan oleh (Anvari et al ., 2017) menunjukkan bahwa  kandungan  optimal  butiran  karet  yaitu  5%, mampu meningkatkan sudut geser-dalam tanah dari 35,1º  menjadi  39,2º.  Penelitian  oleh  (Yadav  & Tiwari,  2017)  mengungkapkan  bahwa  nilai kekuatan  tanah  berhasil  ditingkatkan  sekitar 14,99%  yang  diperoleh  dari  hasil  pengujian  CBR. Hasil  uji  UCS  juga  menunjukkan  bahwa penambahan  5%  karet  butiran  di  tanah  lempung dapat meningkatkan sedikit kekuatan geser.
Dalam  praktiknya,  untuk  merubah  sifat  mekanik tanah  sering  dilakukan  dengan  mencampur  tanah dengan beberapa bahan  seperti  semen dan disertai dengan  substitusi  bahan  aditif.  Semen  merupakan stabilisator  tradisional  yang  dapat  digunakan  di berbagai  jenis  tanah  bermasalah.  Semen  pertama kali digunakan di Amerika Serikat pada awal abad ke-20  sebagai  agen  penstabil  tanah  dalam konstruksi  jalan  (Gencel,  2013).  Selain  mampu meningkatkan  sifat  mekanis  tanah,  semen  juga dapat  membantu  mengikat  tanah  dengan  partikel karet.  (Consoli et  al .,  2019)  dalam  penelitiannya menguji berbagai campuran agregat halus ke pasir berlanau  yang  diolah  semen.  Penelitian  tersebut menunjukkan bahwa berat volume kering tanah (γ d ) meningkat  dari  15,5  menjadi  16,5  kN/m³  dan meningkatkan  modulus  geser  pada  regangan  kecil (G 0 )  sekitar  50%  pada  spesimen  tanah  pasir berlanau.
Berkaitan  dengan  pengaruh  semen  pada  kadar  air tanah,  (P’kla  &  Ayité,  2019)  dalam  penelitiannya menunjukkan  bahwa  setiap  peningkatan  1%  rasio semen  di  dalam  tanah,  dapat  meningkatkan  kadar air optimum 0,1% dan kepadatan maksimum 1,5%. Penerapan semen sebagai stabilisator tanah efektif
pada  tanah  granular  dan  tanah  halus  memang berkontribusi pada peningkatan kekuatan dan daya tahan  jangka  panjang.  Namun,  penggunaan  kadar semen  yang  rendah  dalam  stabilisasi  tanah  tidak dapat  menghasilkan  kekuatan  awal  yang  cukup seperti  halnya  pada  beton.  (Moon et  al .,  2019) dalam penelitiannya menjelaskan bahwa meskipun semen pada umumnya menghasilkan kekuatan awal yang  cukup  pada  beton,  namun  kekuatan  awal (kurang dari satu hari) pada tanah yang diberi semen jauh  lebih  kecil,  hal  ini  dikarenakan  kandungan semen  yang  relatif  rendah.  Oleh  karena  itu,  guna mendukung fungsi semen sebagai stabilisator tanah dengan  kekuatan  yang  optimal,  material graphene oxide digunakan sebagai aditif semen.
Graphene merupakan  partikel  nano  yang  saat  ini telah  banyak  diterapkan  dalam  bidang  teknik material  karena  memiliki  sifat  kelistrikan,  termal, dan  mekanik  yang  sangat  baik.  Struktur graphene yang  unik  memberikan  peningkatan  pada  sifat graphene , diantaranya  mobilitas  pembawa  yang tinggi (~10.000 cm 2 /Vs), efek Quantum Hall pada suhu ruangan, transparansi optic yang baik (97,7%), luas  permukaan  spesifik  (2630  m 2 /g),  Modulus Young (~1 Tpa), dan konduktivitas panas yang baik (~3000  W/mK)  (Zhang et  al .,  2012).  Dengan demikian, graphene oxide sangat cocok digunakan sebagai  aditif  semen  untuk  perkuatan  sifat geoteknis tanah.
Dalam  beberapa  tahun  terakhir,  penelitian  terkait dengan inklusi nanopartikel ke dalam tanah secara signifikan  mempengaruhi  sifat  mekanis  dan kekuatan  tanah.  Valizadeh  &  Choobbasti  (2019) menyelidiki  efek nano-graphene pada  perilaku mekanis pasir berlempung dan menunjukkan bahwa ada  peningkatan  sifat  mekanis  dan  penyembuhan diri sampel tanah. Zhou et al . (2017) mengungkapkan  bahwa  penambahan graphene oxide ~  0,08%  dapat  meningkatkan  kohesi  dan potensi zeta tanah dari -17,2 menjadi -19,2 mV. Hal ini  menunjukkan  bahwa  terjadi  peningkatan kemampuan  partikel  tanah  dalam  "menangkap" molekul  air.  Efek  substitusi graphene  oxide sheet (lembaran graphene  oxide )  dalam  tanah  berlanau yang  dicampur  semen  menunjukkan  peningkatan nilai  kohesi (c) dan sudut geser dalam  ( 𝜑 ) sampel tanah dari setiap periode pengeringan 7, 14, dan 28 hari  (Naseri et  al .,  2016).  Berdasarkan  berbagai penelitian yang telah diuraikan di atas, penelitian ini mencoba  melakukan  kombinasi  berbagai  material tambah seperti semen (S), crumb rubber (CR) dan juga graphene oxide (GO) untuk dicampurkan pada tanah pasir berlanau ( Silty clay ) melalui variasi CR 5-15%, Semen 6% dan GO sebesar 0,05%. Tujuan dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui komposisi yang tepat melalui penambahan material semen, crumb rubber maupun graphene oxide pada
tanah pasir berlanau yang direpresentasikan melalui parameter  seperti  batas-batas  konsistensi,  hasil pengujian proctor ,  kekuatan  geser  tanah  (kohesi dan sudut geser) maupun perilaku pergeseran tanah. Sehingga penelitian ini diharapkan dapat memberikan  alternatif  komposisi  penggunaan material  tambah  pada  tanah  guna  menghasilkan peningkatan sifat fisis maupun mekanis tanah yang akan  berimbas  pada  kestabilan  tanah  untuk perencanaan dan  pembangunan infrastruktur yang lebih baik.

## Metode

## Sampel tanah
Dalam  penelitian  ini,  jenis  tanah  yang  digunakan berupa disturbed samples dari tanah pasir berlanau yang  diambil  pada  kedalaman  0,5  m  dari permukaan  di  Seri  Iskandar,  Perak,  Malaysia. Kurva  distribusi  ukuran  butran  pada  tanah  ini ditampilkan pada Gambar 1 dan Karakteristik tanah dapat dilihat pada Tabel 1.

## Tabel 1 Karakteristik tanah
Parameter Hasil Berat jenis, Gs 2,5 Analisis ukuran butiran (%) Kerikil 0,00 Pasir kasar 7,30 Pasir sedang 47,08 Butiran halus 40,68 Lanau/lempung 5,00 Batas-batas Atterberg (%) LL 43,958 PL 22,813 PI 21,146 Sistem klasifikasi Simbol grup (AASHTO) A-2-7 Nama grup (AASHTO) lempung atau kelanauan dan kerikil atau pasir Simbol grup USCS SP-SC Nama grup USCS Pasir bergradasi buruk dengan lanau/lempung Koefisien keseragaman (C u ) 2,97 Koefisien gradasi (C c ) 1,26

## Persiapan komposit tanah/butiran karet/ semen/ graphene oxide
Tanah  dicampur  dengan  tiga  variasi  butiran  karet yaitu  5,  10,  15%  dari  berat  tanah  kering.  Ukuran butiran karet  yang digunakan adalah partikel  yang lolos  saringan  2  mm  (Gambar  2).  Karakteristik butiran  karet  disajikan  pada  Tabel  2.  Dari  ketiga variasi campuran karet, selanjutnya semen portland tipe  1  dari  perusahaan  manufaktur  di  Malaysia ditambahkan 6% dari berat tanah kering. Graphene oxide ditambahkan ke dalam campuran karet-semen dengan  kadar  0,05%  dari  berat  semen. Graphene oxide telah didispersikan terlebih dahulu dengan air secara mekanis menggunakan ultrasonic processor . Kandungan graphene  oxide telah  didispersikan yaitu 0,0625 mg/ml.

## Gambar 2 Butiran karet (crumb rubber)

## Tabel 2 Karakteristik butiran karet
Parameter Hasil Berat jenis, Gs Distribusi ukuran butiran D 10 (mm) 0,829 D 30 (mm) 1,272 D 60 (mm) 1,718 Koefisien keseragaman (C u )  2,072 Koefisien gradasi (C c ) 1,136
Untuk  tujuan  perbandingan  tiga  spesimen  dengan campuran  karet-semen  tidak  diberikan graphene oxide. Massa  untuk  setiap  bahan  campuran spesimen  ditentukan  mengikuti  Persamaan  1 sampai dengan Persamaan 5.
Massa butiran karet ( 𝑚 𝑟 ) 𝑚 𝑟 = 𝑚 𝑠 × 𝛼 𝑟 .................................................... (1)
Massa semen ( 𝑚 𝑐 ) 𝑚 𝑐 = 𝑚 𝑠 × 𝛼 𝑐 × (1 − 𝛼 𝑔 ) ...............................  (2)
Massa graphene oxide ( 𝑚 𝑔 ) 𝑚 𝑔 = 𝑚 𝑐 × 𝛼 𝑔 ................................................... (3)
Massa spesimen ( 𝑚 𝑠 ) 𝑚 𝑠 = 𝑚 𝑠 + 𝑚 𝑟 + 𝑚 𝑐 + 𝑚 𝑔 + 𝑚 𝑤 .................... (4)
Massa air untuk uji direct shear ( 𝑚 𝑤 ) 𝑚 𝑤 = (𝑚 𝑠 + 𝑚 𝑟 + 𝑚 𝑐 + 𝑚 𝑔 ) × OMC % ......... (5)
dimana 𝑚 𝑠𝑝 , 𝛼 𝑟 , 𝛼 𝑐 , dan 𝛼 𝑔 adalah massa spesimen, kandungan  karet  butiran  (berat  tanah  kering), konten  semen  (berat  tanah  kering),  dan  konten graphene  oxide (berat  semen),  masing-masing massa dalam satuan gram.

## Prosedur pengujian
Variasi  campuran  yang  akan  diuji  pada  penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3. Uji batas cair sampel tanah ditentukan berdasarkan British Standards (BS 1377-2). Pengaruh kandungan butiran karet (5, 10, dan  15%)  dan  dengan  penambahan  konsentrasi 0,05% graphene  oxide (berdasarkan  berat  semen) pada batas konsistensi sampel tanah dievaluasi.

## Tabel 3 Variasi campuran spesimen
Kode Campuran S 100% tanah SR5 89% tanah + 5% cr + 6% semen SR10 84% tanah + 10% cr + 6% semen SR15 79% tanah + 15% cr + 6% semen
SR5-G5  89% tanah + 5% cr + 5.95% semen + 0.05% graphene oxide SR10-G5  84% tanah + 10% cr + 5.95% semen + 0.05% graphene oxide
SR15-G5  79% tanah + 15% cr + 5.95% semen
+ 0.05% graphene oxide
Untuk  memperkirakan  berat  volume  kering maksimum  dan  kadar  air  optimum  dari  sampel tanah,  tes  pemadatan  dilakukan  sesuai  dengan British  Standards (BS  1377-4).  Pemadatan dilakukan sebanyak 27 kali pukulan dengan massa penumbuk  2,5  kg.  Spesimen  dipadatkan  dalam cetakan dengan ukuran diameter 105 mm dan tinggi 115,5 mm. Uji pemadatan dilakukan untuk sampel tanah  yang  mengandung  butiran  karet  5,  10,  15% dan mengandung graphene oxide 0,05%.
Uji direct  shear sampel  tanah  juga  dievaluasi menurut British Standards (BS 1377-7). Spesimen dipadatkan menggunakan tabung pemadatan standard Proctor untuk mencapai kepadatan kering maksimum yang seragam . Spesimen dicetak ulang ( remolded )  ke  dalam  cetakan direct  shear dengan ukuran  10  cm  ×  10  cm  ×  2  cm.  Setiap  spesimen diekstraksi dari cetakan. Setelah periode pengeringan  3  hari,  spesimen  diterapkan  tegangan normal  (3,92,  5,89,  dan  7,85  kPa)  dan  dikenakan laju perpindahan 0,0286 mm/menit dengan kondisi jenuh  air  ( submerged ).  Nilai  deformasi  dicatat selama  pengujian.  Nilai  kohesi  dan  sudut  gesek internal sampel tanah juga ditentukan.

## Hasil dan Pembahasan
Efek  butiran  karet  dan graphene  oxide pada batas konsistensi
Substitusi butiran karet dan graphene oxide dalam sampel  tanah  yang  dicampur  semen  menunjukkan perubahan perilaku konsistensi tanah. Berdasarkan hasil yang diperoleh, ditemukan bahwa peningkatan kandungan butiran karet mengakibatkan penurunan batas cair ( liquid limit , LL) dan batas plastis ( plastic limit ,  PL)  sehingga  berdampak  pada  penurunan indeks plastisitas tanah ( plasticity index , PI).
Gambar  3  menunjukkan  bahwa  nilai  LL  menurun seiring  dengan  meningkatnya  kandungan  butiran karet di dalam tanah-semen. Disisi yang bersamaan, substitusi graphene  oxide 0,05%  mengakibatkan penurunan  LL  yang  cukup  jelas  pada  kandungan butiran karet 5% dengan selisih 2,7%.

## Gambar 3 Pengaruh kandungan butiran karet pada nilai LL
Penambahan graphene  oxide di  dalam  campuran tanah-semen juga tampak mempengaruhi nilai batas plastis.  Gambar  4  menunjukkan  peningkatan  nilai PL  pada  campuran  tanah-semen  dengan graphene oxide 0,05%  seiring  dengan  ditambahkannya kandungan butiran karet bila dibandingkan dengan spesimen tanpa graphene oxide . Akibatnya, ketiga jenis  campuran  tanah-semen  dengan  kandungan graphene  oxide 0,05%  memiliki  Indeks  Plastisitas (PI)  yang  lebih  rendah.  Penurunan  dapat  dilihat pada spesimen dengan campuran 5% butiran karet tanpa graphene  oxide dimana  penurunan  nilai  PI tanah-semen  sebesar  9,5%  (Gambar  5).  Hal  ini disebabkan  oleh  permukaan  butiran  karet  yang bersifat hidrofobik sehingga tanah dengan kandungan  butiran  karet  lebih  tinggi  cenderung tidak  menyerap  lebih  banyak  air.  Namun,  dengan penambahan graphene  oxide ke  dalam  tanah- semen,  kemampuan  bahan  komposit  untuk menyerap  kelebihan  air  menjadi  meningkat sehingga mengakibatkan penurunan nilai PI dengan pembentukan lapisan-lapisan yang lebih padat dari sampel tanah (Naseri et al ., 2016).
0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 B atas ca ir, L L (% ) Butiran karet (%) soil/cement soil/cement/0.05% GO
Gambar 4 Pengaruh kandungan butiran karet pada nilai PL
Gambar 5 Pengaruh kandungan butiran karet pada nilai PI
Dengan  demikian,  berkurangnya  nilai  PI  dengan penambahan graphene  oxide mengindikasikan adanya peningkatan kekuatan geser tanah. Meskipun  kuantitas graphene  oxide dalam campuran  tanah  terbilang  rendah,  namun  dampak yang dihasilkan terlihat cukup signifikan.
Efek  butiran  karet  dan graphene  oxide pada tingkat kepadatan ( compactibility ).
Uji  pemadatan standar  proctor (Gambar  6  dan  7) menunjukkan  bahwa  penambahan  karet  ke  dalam tanah-semen  mengarah  pada  penurunan  kepadatan serta OMC. Kecenderungan ini cukup linier untuk kepadatan kering maksimum dan kadar air optimum pada  kedua  spesimen  dengan  dan  tanpa graphene oxide .  Kepadatan  cenderung  menurun  karena kandungan karet meningkat dengan rasio pengurangan  sekitar  1,3  kN/m 3 untuk  setiap kenaikan 10% karet. Hasil ini serupa dengan yang sebelumnya diamati oleh peneliti lain (Signes, et al , 2016  dan  Ravichandran, et  al ,  2016).  Penurunan berat  volume  kering  maksimum  dapat  disebabkan oleh  berat  jenis  karet  lebih  rendah  dibandingkan tanah  dan  juga  respons  elastis  butiran  karet  yang menggantikan nilai referensi tanah selama pemadatan dengan volume yang setara. Ketahanan butiran karet mengurangi efisiensi pemadatan, yang juga dapat menyebabkan pengurangan berat volume kering maksimum dari campuran tersebut (Yadav & Tiwari, 2018).

## Gambar 6 Pengaruh kandungan butiran karet pada MDD tanah
Spesimen  dengan  campuran graphene  oxide mempunyai  kepadatan  kering  sedikit  lebih  tinggi daripada spesimen tanpa campuran graphene oxide , hal ini disebabkan oleh keberadaan graphene oxide yang  berperan  dalam  pembentukan  kristal  yang lebih  padat  dan  mempunyai  kecenderungan  untuk mengikat antar partikel menjadi lebih rapat (Naseri, et al , 2016).
Demikian  juga  dengan  kadar  air  optimum  yang cenderung  sedikit  menurun  seiring  dengan bertambahnya  kandungan  karet  di  dalam  tanah. Penurunan tersebut dikarenakan adanya perbedaan besar  dalam  penyerapan  air  antara  tanah  dengan partikel  karet.  Pada  tanah-semen  mengandung graphene  oxide 0,05%  mempunyai  kadar  air optimum lebih rendah daripada kadar air optimum spesimen  tanpa graphene  oxide .  Hal  ini  dapat disebabkan oleh pengurangan kandungan semen di dalam  tanah.  Pengaruh  semen  sendiri  dapat dikaitkan dengan pengembangan panas hidrasi dan air  tambahan  yang  disimpan  dalam  flok  yang dihasilkan dari fenomena flokulasi reaksi semen.

## Gambar 7 Pengaruh kandungan butiran karet pada OMC tanah
Efek  butiran  karet  dan graphene  oxide pada perpindahan horisontal – tegangan geser.
Penambahan graphene  oxide ke  dalam  tanah melalui pemberian semen dengan variasi kandungan  karet  secara  umum  menyebabkan  sifat mekanis  tanah  menjadi  berubah.  Sifat  mekanis
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 B atas plasti s , P L (% ) Butiran karet (%) soil/cement soil/cement/0.05% GO 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 Inde x plasti si tas (% ) Butiran karet (%) soil/cement 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 0 5 10 15 20 d (kN /m ³ ) Butiran karet (%) Soil/cement Soil/cement/GO
12 13 14 15 16 17 18 0 5 10 15 20 OMC (% ) Butiran karet (%) Soil/cement Soil/cement/GO
tanah  yang  direpresentasikan  melalui  hasil pengujian direct  shear menunjukkan  peningkatan ketahanan geser pada setiap penerapan gaya normal (3,92, 5,89, dan 7,85 kPa). Gambar 8 menunjukkan pengaruh  tiga  variasi  penambahan  butiran  karet terhadap perilaku perpindahan horisontal–tegangan geser di bawah tegangan normal 3,92 kPa. Seperti yang  dapat  dilihat,  bahwa  nilai  puncak  kekuatan geser  tertinggi  diberikan  oleh  campuran  spesimen SR5-G5.

## Gambar 8. Perpindahan horisontal dan tegangan geser spesimen di bawah tegangan normal 3,92
Setelah  tegangan  puncak  tercapai,  kemiringan kurva  perpindahan  tegangan-horisontal  geser menurun  dan  kekuatan  geser  menjadi  berkurang pada perpindahan horisontal sekitar 5,6 mm. Ketika berada  dibawah  tegangan  normal  5,89  kPa, kekuatan puncak tertinggi diberikan oleh campuran SR15-G5  pada  perpindahan  horisontal  3,9  mm (Gambar  9).  Sementara  itu,  saat  berada  dibawah tegangan  normal  7,85  kPa,  nilai  kekuatan  puncak tertinggi diberikan oleh spesimen campuran SR10- G5  (Gambar  10).  Meskipun  terdapat  perbedaan nilai  puncak  pada  setiap  penerapan  gaya  normal, penambahan graphene oxide meyebabkan ketahanan geser spesimen menjadi lebih besar jika dibandingkan  dengan  spesimen  lainnya.  Perilaku tersebut mengindasikan adanya pengerasan regangan  akibat  spesimen  mempunyai  densitas lebih besar dan lebih kaku.
Peningkatan  kekuatan  yang  signifikan  dapat disebabkan oleh kemampuan graphene oxide dalam mempercepat  proses  hidrasi  semen  di  dalam campuran tanah setelah periode pengeringan 3 hari. Pengisian  ruang  bebas  yang  lebih  baik  antara partikel tanah dan peningkatan interkoneksi antara partikel  tanah  dengan graphene  oxide juga  dapat menghasilkan  bahan  yang  lebih  homogen.  Oleh karena itu, tanah dengan tambahan graphene oxide menunjukkan  perilaku  yang  lebih  kaku  bila
dibandingkan  dengan  tanah  asli  dan  spesimen campuran tanpa graphene oxide .
Gambar 9. Perpindahan horisontal dan tegangan geser spesimen di bawah tegangan normal 5,89 kPa
Gambar 11 menunjukkan pengaruh variasi butiran karet  di  dalam  campuran  tanah-semen  terhadap kekuatan  geser.  Tren  skala  polynomial  tersebut menggambarkan  bahwa  penambahan  butiran  karet menyebabkan  kekuatan  geser  tanah  meningkat secara  bertahap  hingga  mencapai  nilai  optimal, yaitu pada campuran 10% butiran karet dari setiap penerapan  gaya  normal  (3,92  kPa,  5,89  kPa,  dan 7,85  kPa).  Kandungan  karet  yang  lebih  tinggi  di dalam  tanah  menyebabkan  efek  destruktif  pada kekuatan  geser  sampel.  Hal  ini  dikarenakan kekuatan  interaksi  antara  tanah  dengan  partikel butiran karet  lebih rendah daripada antara partikel tanah  itu  sendiri,  dengan  kata  lain  sifat  saling mengunci  ( interlocking antara  tanah  dengan partikel butiran karet) yang lebih buruk (Anvari, et al , 2017).
Gambar 10. Perpindahan horisontal dan tegangan geser spesimen di bawah tegangan normal 7,85 kPa.
0 10 20 30 40 50 60 70 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Te g ang an g eser (kPa) Deformasi horisontal (mm)
Soil SR5 SR10 SR15 SR5-G5 SR10-G5 SR15-G5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Te g ang an g ese r (kPa ) Deformasi horisontal (mm)
Soil SR5
SR10 SR15 SR5-G5 SR10-G5 SR15-G5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Te g ang an g eser (kPa) Deformasi horisontal (mm)
Soil SR5 SR10 SR15 SR5-G5 SR10-G5 SR15-G5
Gambar 11. Kurva tegangan geser maksimum terhadap variasi butiran karet
Efek  butiran  karet  dan graphene  oxide pada parameter kekuatan geser sampel tanah
Gambar  12  menunjukkan  bahwa  penambahan butiran  karet  mempengaruhi  kohesi  campuran. Sebagaimana yang dapat dilihat bahwa penambahan  butiran  karet  hingga  kadar  15%  ke dalam campuran secara umum mampu meningkatkan  kohesi  tanah  walaupun  terjadi penurunan sebesar 32% pada campuran 5% butiran karet.  Peningkatan  nilai  kohesi  tersebut  dapat dikaitkan dengan penurunan rongga antara partikel tanah dan pembentukan bahan kompresibel (Naseri, et al , 2016).
Nilai  kohesi  tertinggi  untuk  campuran  tanpa graphene oxide diberikan oleh campuran spesimen SR10  (inkusi  karet  10%)  yaitu  13,17  kPa.  Akan tetapi,  terdapat  perbedaan  tren  yang  cukup signifikan  pada  berbagai  kandungan  karet  dengan penambahan  0,05% graphene  oxide maupun dengan  yang  tidak  adanya  penambahan graphene oxide ke dalam campuran tanah-semen. Perbedaan tren tersebut dapat disebabkan oleh dua kemungkinan,  yaitu  faktor  ekstrusi  spesimen ( remolded )  setelah  pemadatan  dan  perilaku spesimen  selama  pengujian  geser  berlangsung, seperti penjelasan sebagai berikut:
Setelah  pemadatan  dilakukan,  spesimen  yang diekstrusi  mesin  memungkinkan  kepadatan  tanah berubah. Sifat tanah yang tidak kohesif menjadikan sampel  tanah  sangat  rentan  terhadap  perubahan densitas (kerapatan antar partikel berkurang) ketika spesimen  dipindahkan  ke  dalam  cetakan  yang berbeda.  Dalam  pengujian direct  shear ,  nilai kekuatan  geser  pada  dasarnya  bergantung  pada resistensi spesimen dalam menahan gaya lateral dan
gaya  vertikal  yang  diberikan.  Namun,  ketika spesimen  digeser  dengan  kondisi  terendam  air  (di dalam  kompartemen  mesin  geser),  air  secara bertahap memasuki ruang pori tanah dari setiap sisi spesimen  hingga  menyentuh  seluruh  permukaan partikel  tanah.  Hal  ini  menyebabkan  perubahan perilaku tanah terhadap resistensi geser.

## Gambar 12. Pengaruh kadar butiran karet terhadap nilai kohesi tanah
Hidrasi  semen  mampu  mengikat  partikel  tanah dengan karet dan menyebabkan campuran menjadi lebih kaku dan keras setelah periode pengeringan 3 hari. Hal ini tidak terlepas dari peranan unsur SiO 2 di  dalam  semen  yang  mampu  meningkatkan kepadatan  partikel,  mengurangi  ruang  pori (penurunan  rembesan  air  ke  dalam  tanah)  dan meningkatkan gesekan internal antar partikel padat. Disisi  lain,  penambahan graphene  oxide juga membantu  percepatan  proses  hidrasi  semen  di dalam tanah.

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh  beberapa  kesimpulan  sebagai  berikut: Batas  konsistensi  tanah  dari  hasil  pengujian  batas cair  dan  batas  plastis  menurun  akibat  substitusi butiran karet hingga kadar 15%. Penurunan indeks plastisitas tanah mengindikasikan pada kemampuan tanah  dalam  menahan  geser  menjadi  lebih  baik. Berdasarkan  uji  pemadatan standard  Proctor , diamati  bahwa  kepadatan  kering  maksimum berkurang  seiring  dengan  peningkatan  persentase butiran karet pada kedua jenis campuran tanah (SR dan SR-G). Hal ini disebabkan oleh berat jenis karet yang  lebih  rendah  menggantikan  nilai  referensi tanah dalam volume yang setara. Substitusi 0,05% graphene  oxide ke  dalam  campuran  tanah  secara umum menunjukkan peningkatan kekuatan tegangan  geser  lebih  tinggi  bila  dibandingkan dengan campuran tanpa graphene oxide . Substitusi butiran  karet  menyebabkan  kekuatan  geser  tanah
0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 Te g ang an g eser maksim um (kP a) Butiran karet (%) VS-GO 3,92 kPa VS-GO 5,89 kPa
VS-GO 7,85 kPa VS 3,92 kPa VS 5,89 kPa VS 7,85 kPa
9,02 2,93 13,17 9,83 34,55 10,77 29,383 0 10 20 30 40 50 0 5 10 15 Kohe si (kPa) Butiran karet (%) Soil only Soil/cement Soil/cement/GO
yang  dalam  hal  ini  nilai  kohesi  meningkat  secara bertahap hingga mencapai nilai optimal, yaitu pada campuran 15%. Campuran butiran karet yang tinggi mempunyai  kekuatan  interaksi  yang  lebih  rendah antara tanah dengan partikel butiran karet.
Secara  umum,  campuran  SR5-G5  (89  %  Tanah  + 5% CR + 5.95% Semen + 0.05% GO) menunjukkan perpindahan horisontal  yang cukup tinggi diantara sampel  lainnya.  Penambahan  butiran  karet  pada tanah menyebabkan kekuatan geser tanah meningkat secara bertahap hingga campuran 10%, namun  penambahan  karet  yang  lebih  tinggi membuat  efek  destruktif  yaitu  kekuatan  interaksi antara  tanah  dengan  butiran  karet  lebih  rendah karena interlocking antara  tanah  dengan  butiran karet menjadi lebih kecil.

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  penyusun  sampaikan  kepada  Dr. Andy  Tirta,  M.  Sc.  Selaku  Rektor  UTS  periode 2016-2020,  Nurul  Izzati,  S.  Si.,  M.  Sc.  selaku  IO UTS  periode  2016-2020,  Mohammad  Khairul Anam  Bin  Che  Mat  selaku  Mobility  CSD  UTP, Penulis  juga  menyampaikan  terima  kasih  kepada Pemerintah Provinsi Nusa Tenggara Barat (Pemprov. NTB) yang telah memberikan dukungan moral dan materi dalam mendukung terlaksananya penelitian ini.

## Daftar Pustaka
AASHTO M 145-91. (2008). Classification of Soil and Soil-Aggregate Mixtures for Highway Construction  Purposes. Washington,  D.  C.: Ammerican  Association  of  State  Highway  and Transportation Officials.
Abbasi, N., & Mahdieh, M. (2018). Improvement of geotechnical  properties  of  silty  sand  soils  using natural pozzolan and lime. International Journal of Geo-Engineering , 1-12.
Al-Neami,  M.  A.  (2018).  Stabilization  of  Sandy Soil  Using  Recycle  Waste  Tire  Chips. Internation Journal of GEOMATE, 15 (48), 175-180.
Anvari,  S.  M.,  Shooshpasha,  I.,  &  Kutanaei,  S.  S. (2017).  Effect  of  granulated  rubber  on  shear strength  of  fine-grained  sand. Journal  of  Rock Mechanics  and  Geotechnical  Engineering ,  936- 944.
ASTM  D2487.  (2006). Standard  Practice  For Classification  Of  Soils  For  Engineering  Purposes (Unified Soil Classification System). West Conshohocken, PA: ASTM International.
Bahmani,  S.  H.,  Huat,  B.  B.,  Asadi,  A.,  & Farzadnia, N. (2014). Stabilization of residual soil using SiO2 nanoparticles and cement. Construction and Building Materials , 350-359.
BS  1377-1.  (1995). General  requirements  and sample  preparation. London:  British  Standards Institution.
BS  1377-2.  (1996). Classification  tests. London: British Standards Institution.
BS  1377-4.  (1996). Compaction-related  tests. London: British Standards institution.
BS  1377-7.  (1996). Shear  strength  tests  (total stress). London: British Standard Institution.
Budi,  G.  S.  (2011). Pengujian  Tanah  di Laboratorium Penjelasan dan Panduan. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Consoli,  N.  C.,  Carretta,  M.  S.,  Leon,  H.  B., Schneider, M. E., Reginato, N. C., & Carraro, J. A. (2019,  Mei  10).  Behaviour  of  Cement-Stabilised Silty  Sands  Subjected  to  Harsh  Environmental Conditions. Geotechnical Engineering , 1-9.
Das,  B.  M.,  &  Sobhan,  K.  (2018). Principle  of Geotechnical  Engineering  9th  Edition. Boston, United States of America: Cengage Learning.
Food and Agriculture Organization (FOA). (2019, October 7). Soil Texture . Retrieved from Food and Agriculture  Organization  of  the  United  Nations: http://www.fao.org
Fuente,  J.  D.  (2015,  March  3). Lets  Learn: Understanding  Graphene .  Retrieved  March  15,
2019, from Graphenea:
https://www.graphenea.com/pages/graphene#.Xx0 n3Z4za03
Gencel, O. (2013). The Effect of Polymer-Cement Stabilization  on  the  Unconfined  Compressive Strength of Liquefiable Soils. International Journal of Polymer Science , 1-8.
Halsted, G. E., Adaska, W. S., & McConnell, W. T. (2008). Guide  to  Cement-Modified  Soil  (CMS). Washington DC: Portland Cement Association.
Hardiyatmo, H. C. (2002). Mekanika Tanah 1 Edisi ketiga. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Knappett, J. A., & Craig, R. F. (2012). Craig’s Soil Mechanics Eighth edition. London dan New York: Spon Press.
Lee,  J.,  Salgado,  R.,  &  Carraro,  J.  A.  (2004). Stiffness Degradation And Shear Strength of Silty
Sands. Canadian  Geotechnical  Journal,  41 ,  831- 843.
Mardesic,  T.,  Shahin,  M.  A.,  &  Nikraz,  H.  R. (2009). Geotechnical Properties of Red Sand Mixed With  Tire  Grains  and  Powders. International Society  for  Soil  Mechanics  and  Geotechnical Engineering , 348-351.
Moon, S.-W., Vinoth, G., Subramanian, S., Kim, J., & Ku, T. (2019). Effect of fine particles on strength and  stiffness  of  cement  treated  sand. Granular Matter , 1-13.
Naseri, F., Irani, M., & Dehkhodarajabi, M. (2016). Effect  of  graphene  oxide  nanosheets  on  the geotechnical  properties  of  cemented  silty  soil. archives of civil and mechanical engineering , 695- 701.
P’kla,  A.,  &  Ayité,  Y.  M.  (2019).  Study  of  the Mechanical  Behavior  of  Agbelouve  Silty  Sand Stabilized with Cement Used as a Roadway Layer in  Southern  Togo. Advances  in  Materials,  8 (3), 127-131.
Rahgozar, M., & Saberian, M. (2016). Geotechnical properties  of  peat  soil  stabilised  with  shredded waste  tyre  chips. Geotechnical  Properties  of  peat with waste tyre chips, 18 (03), 1-12.
Ravichandran, P., Prasad, A. S., Krishnan, K. D., & Rajkumar,  P.  R.  (2016,  February).  Effect  of Addition  of  Waste  Tyre  Crumb  Rubber  on  Weak Soil  Stabilisation. Indian  Journal  of  Science  and Technology, 9 (5), 1-5.
Signes, C. H., Roca, J. G., Fernánde, P. M., Torre, M.  E.,  &  Franco,  R.  I.  (2016).  Swelling  potential reduction of Spanish argillaceous marlstone Facies Tap  soil  through  the  addition  of  crumb  rubber particles  from  scrap  tyres. Applied  Clay  Science , 132–133.
Thevanayagam,  S.,  Shenthan,  T.,  Mohan,  S.,  & Liang,  J.  (2002).  Undrained  Fragility  of  Clean Sands,  Silty  Sands,  and  Sandy  Silts. Journal  Of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering,
128 (10), 849-859.
Tjokrodimuljo,  K.  (2007). Teknologi  Beton. Yogyakarta: Biro Penerbit KMTS FT UGM.
Valizadeh,  M.,  &  Choobbasti,  A.  J.  (2019). Evaluation of nano-graphene effect on mechanical behavior  of  clayey  sand  with  microstructural  and self-healing approach. Journal of Adhesion Science and Technology, 34 (3), 299-318.
Yadav, J. S., & Tiwari, S. K. (2017).  Influence of crumb  rubber  on  the  geotechnical  properties  of clayey  soil. Environment,  Development  and Sustainability , 2565–2586.
Yadav, J. S., & Tiwari, S. K. (2018).  Influence of crumb  rubber  on  the  geotechnical  properties  of clayey  soil. Environment,  Development  and Sustainability , 2565–2586.
Yang,  B.  (2015). Performance  of  bio-based  soil stabilizers in transportation earthworks-laboratory investigations. Ames, USA: Iowa State University Digital Repository.
Zhang, T., Xue, Q., Zhang, S., & Dong, M. (2012). Theoretical approaches to graphene and graphene- based materials. Nanotoday, 7 (3), 180-200.
Zhou, G.-X., Zhong, J., Zhang, H., Hu, X., Wu, J., Koratkar,  N.,  &  Shi,  X.  (2017).  Influence  of releasing  graphene  oxide  into  a  clayey  sand: physical  and  mechanical  properties. Royal  Society of Chemistry Advances , 18060–18067.
Ziadat, A. H., & Sood, E. (2014). An Environmental Impact  Assessment  of  the  open  burning  of  scrap tires. Journal  of  Applied  Aciences,  14 (21),  2695- 2703.