## PENGGUNAAN SERBUK ARANG TEMPURUNG KELAPA DITINJAU TERHADAP NILAI PERMEABILITAS TANAH SEBAGAI INTI BENDUNG (STUDI KASUS
BENDUNGAN GONDANG KARANGANYAR, JAWA TENGAH)
oleh : Gita Puspa Artiani
Jurusan Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknik PLN Jakarta Email :gitapuspa@sttpln.ac.id.

## Indah Handayasari
Jurusan Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknik PLN Jakarta Email :indah.handayasari@sttpln.ac.id
Abstrak  : Arang  tempurung  kelapa  diketahui  memiliki  sifat  mereduksi  indeks  plastis  tanah  dan mengurangi  pengembangan  tanah  khususnya  untuk  penggunaan  tanah  lempung.  Tanah  lempung sering  digunakan  sebagai  lapisan  kedap  air  pada  bendungan  urugan,  hal  ini  dikarenakan  lempung memiliki permeabilitas yang sangat kecil karena penggunaannya sebagai inti tubuh bendungan, maka perlu  kiranya  diperbaiki  sifat  mekanisnya.  Salah  satu  sifat  mekanis  yang  perlu  diperbaiki  adalah dengan  memperkecil  permeabilitas  dan  meningkatkan  kuat  geser  lempung  dengan  melakukan pengujian  triaksial  dan  permeabilitas  pada  tanah  lempung  yang  dicampur  dengan  serbuk  arang tempurung kelapa. Persentase variasi campuran arang tempurung kelapa yang digunakan adalah 0%, 5%, 10%, 15%.Dari persentase variasi yang digunakan dapat mengetahui perubahan sifat fisik tanah sebelum  dan  sesudah  dicampurkan  serbuk  arang  tempurung  kelapa  dan  mengetahui  persentase optimum  terhadap  campuran  tanah  lempung  dan  serbuk  arang  tempurung  kelapa.  Dengan penambahan serbuk arang tempurung kelapa didapat hasil persentase optimum 15% pada kuat geser sebesar  45,  1707  kg/cm 2 .Dan  persentase  penurunan  optimum  10%  pada  permeabilitas  sebesar  9, 21x10 -6 .
Kata  kunci :  Serbuk  arang  tempurung  kelapa,  campuran,  tanah  lempung,  persentase  optimum, permeabilitas rembesan.
Abstract : Clay soils are often used as a waterproof coating on the dam, because the clay has very little permeability because of its use as the core of the dam's body, it is necessary to improve its mechanical properties.  One  of  the  mechanical properties that  need  to be  corrected  is  to  reduce  permeability  and increase the shear strength of clay by conducting triaxial and permeability tests on clay soil mixed with coconut shell charcoal powder. Coconut shell charcoal has the property of reducing the plastic index of soil and reducing soil development. The percentage variation in the mixture of coconut shell charcoal used is 0%, 5%, 10%, 15%. From the percentage variation used can determine changes in soil physical properties before and after mixing coconut shell charcoal powder and find out the optimum percentage of a mixture of clay soil and coconut shell charcoal powder. With the addition of coconut shell charcoal powder, an optimum percentage of 15% was obtained at a shear strength of 45, 1707 kg / cm2. And the optimum reduction percentage of 10% in permeability is 9, 21x10-6.
Keywords: clay soil, coconut shell charcoal powder, mixture, optimum percentage, seepage permeability.

## Pendahuluan
Pertambahan  manusia  yang  terus  menerus meningkat sangat membutuhkan pembangunan  seiring  dengan  peningkatan kebutuhan  kehidupan.  Salah  satu  yang menjadi kebutuhan pokok dalam kehidupan masyarakat adalah air, hal ini mengakibatkan terus meningkatnya pembangunan-pembangunan  dalam  bidang bangunan  keairan.  Salah  satu  bangunan yang dibangun dalam skala besar diantaranya adalah bendungan.
Bendungan merupakan salah satu bangunan hidrolik  yang  bertujuan  untuk  mendukung kesejahteraan  masyarakat  di  bidang pertanian,  sumber  daya  air,  energi, perikanan  dan  pariwisata.  Untuk  itu struktur  dari  sebuah  bendungan  haruslah memiliki kekuatan yang baik dan aman bagi masyarakat  di  sekitar  bendungan  itu.  Saat ini  bendungan-bendungan  yang  telah dibangun  terdiri  dari  dua  macam,  yaitu bendungan urugan dan bendungan beton. Salah  satu  permasalahan  pada  bendungan urugan  adalah  terdapatnya  rembesan- rembesan  yang  melalui  inti  bendungan urugan.  Rembesan  tersebut  memiliki  nilai tersendiri  setiap  detiknya,  apabila  setiap detiknya  mengalami  peningkatan  atau semakin besar maka dapat dipastikan akan terjadi  kerusakan  yang  cukup  besar  dan yang paling membahayakan adalah keruntuhan tubuh  bendungan, seperti yang pernah terjadi pada bendungan situ gintung Tanggerang  yang  jebol  pada  tahun  2009 dikarenakan besarnya debit rembesan pada inti  bendungan  dan  kuat  geser    tanah menurun sehingga pada saat debit maksimal menyebabkan  inti  bendungan-bendungan tidak  dapat  menahan  air  sehingga  terjadi keruntuhan.
Untuk mengatasi rembesan yang berlebihan pada  inti  bendungan  dapat  dilakukan dengan menambahkan suatu bahan
tambahan  pada  inti  bendungan  tersebut agar  dapat  menstabilkan  rembesan  yang terjadi.  Pada  penelitian  sebelumnya  yang dilakukan  oleh  (Bambang  Eko  Widiyanto, 2014),  Pengaruh  Penambahan  kapur  pada inti  bendungan  terhadap  debit  rembesan terjadi  peningkatan  pada  rembesan, dikarenakan  kapur  apabila  bercampur dengan  mineral  pada  tanah  lempung  akan mengikat  satu  sama  lain  sehingga  terjadi gumpalan  -  gumpalan  pada  tanah.  Unsur silika  +  alumina  +  tanah  lempung  akan membentuk  suatu  gel  sebagai  bahan  ikat yang  di  sebut  dengan  proses  pozzolonisasi (Ninik  Ariyani),  maka  pemilihan  bahan arang tempurung kelapa pada penelitian ini dikarenakan  unsur  kimia  di  dalam  arang tidak  terdapat  alumina,  sehingga  akan mereduksi  indeks  plastis  tanah  dan mengurangi  pengembangan  tanah  karena penyerapan air berkurang. Arang tempurung kelapa yang digunakan nantinya akan  dihaluskan  dengan  cara  penumbukan menjadi  serbuk  yang  halus  agar  nantinya dapat  menyatu  dengan  tanah  lempung dengan  lebih  maksimal.  Adapun  variasi penambahan  serbuk  arang  masing – masing yang  digunakan  adalah  0%,  5%,  10%  dan 15%  dari berat kering tanah lempung. Dari hasil  penelitian  diharapkan  penambahan serbuk arang dapat mengurangi permeabilitas rembesan pada inti
bendungan tersebut. Adapun lokasi pengambilan  sampel  tanah  diambil  di Bendungan  gondang  karanganyar,  lokasi tersebut  dipilih  mengingat  adanya  rencana pembuatan  bendungan  di  daerah  tersebut yang ditargetkan oleh Presiden dalam upaya ketahanan pangan dan pengendalian banjir.

## Metodologi Penelitian
Metode  yang  digunakan  dalam  pembuatan sampel variasi optimal campuran persentase  serbuk arang tempurung kelapa
terhadap  tanah  lempung  dalam  upaya memperkecil  nilai  permeabilitas  rembesan pada inti bendungan dengan memanfaatkan limbah  tempurung  kelapa  yang  dijadikan serbuk arang adalah metode eksperimental, sehingga diperlukannya suatu perencanaan pelaksanaan yang sistematis mulai dari awal sampai  selesai  agar  diperoleh  hasil  yang optimal dan sesuai dengan tujuan pekerjaan. Tahapan penelitian meliputi :
Tahan Awal
1. Penentuan  lokasi  pengambilan  sampel tanah
Sampel tanah yang diambil adalah tanah lempung  yang  berasal  dari  daerah Gondang  Karanganyar  provinsi  Jawa Tengah, dikarenakan pada lokasi tersebut sedang  berlangsung  proses  pembuatan waduk/bendungan dalam upaya
ketahanan  pangan  dan  pengendalian banjir.
2. Pengambilan sampel tanah. Sampel  tanah  yang  diambil  termasuk dalam  kategori  sampel  tanah  terganggu
(disturbed sample). Sampel  tanah lempung  tersebut  merupakan  data primer, yaitu data utama pada penelitian yang akan dilakukan.
3. Persiapan Alat dan Pengujian Material Persiapan peralatan yang akan digunakan dan pengujian material utama pembuatan yang akan dilaksanakan pada Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Sipil STT-PLN. Tahap Pelaksanaan
1. Pengujian karakteristik tanah
Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujian sampel  tanah  lempung  dan  tanah lempung dengan campuran serbuk arang tempurung kelapa untuk analisis
pengujian  kadar  air (water  content), pengujian  berat  jenis (specific  gravity) ,
pengujian batas-batas konsistensi
(atterbeg  test) ,  pengujian  kuat  geser (triaxial test) dan pengujian permeabilitas (permeability test). Persentase  variasi  campuran  arang tempurung  kelapa  yang  digunakan adalah 0%, 5%, 10%, 15%.
2. Pengolahan dan analisis data Setelah semua pengujian selesai dilakukan  serta  data  yang  dibutuhkan sudah  didapatkan,  maka  data  tersebut akan diolah dan dianalisa.
3. Pengambilan kesimpulan
Setelah  semua  data  selesai  diolah  dan dianalisa, barulah bisa diambil kesimpulan.

## Analisa Dan Pembahasan
Kebutuhan benda uji Jumlah sampel yang di perlukan 95 sampel Berat tanah lempung diperlukan:
➢ Berat jenis (specific gravity)
: 150 gr
➢ Batas – batas atterberg (atterberg test)
: 2500 gr
➢ Permeabilitas (permeability test)
: 15000 gr
➢ Kuat geser (triaxial test) :45000 gr

## Total : 62650 gr
Berat  kadar  arang  tempurung  kelapa diperlukan  :
➢ Berat jenis (specific gravity)
: 15 gr
➢ Batas – batas atterberg (atterberg test)
: 250 gr
➢ Permeabilitas (permeability test)
: 1500 gr
➢ Kuat geser (triaxial test)
: 4500 gr
Total :6265 gr
Gambar 1.Material Tanah dan Tempurung kelapa ( Sumber :DokumentasiPenelitian, 2018 ).

## Hasil Pengujian nilai kadar air
Hasil uji nilai kadar air berdasarkan variasi persentase  penambahan  serbuk  arang tempurung kelapa dapat dilihat pada tabel 1. adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Nilai kadar air (w) No Variasi campuran Nilai kadar air (%) 1 Tanah lempung + 0 % serbuk arang tempurung kelapa 26, 2538 2 Tanah lempung + 5 % serbuk arang tempurung kelapa 26, 8370 3 Tanah lempung + 10 % serbuk arang tempurung kelapa 28, 7770 4 Tanah lempung + 15 % serbuk arang tempurung kelapa 28, 1854 5 Tanah lempung + 20 % serbuk arang tempurung kelapa 28, 7618
Sumber : Hasil penggujian laboratorium.
Berdasarkan  tabel  1.  nilai  kadar  air mengalami peningkatan disetiap variasinya, namun  yang  paling  maksimal  adah  pada variasi  persentase  campuran  serbuk  arang tempurung kelapa 10 %.
Hasil  Pengujian  Berat  Jeni  ( specific gravity (Gs))
Hasil  uji specific  gravity (Gs)  berdasarkan variasi  campuran  persentase  penambahan serbuk  arang  dapat  dilihat  pada  tabel  2. sebagai berikut :
Tabel 2. Nilai Specific gravity (Gs) No Variasi campuran Nilai specific gravity (Gs) 1 Tanah lempung + 0 % serbuk arang tempurung kelapa 2, 5111 2 Tanah lempung + 5 % serbuk arang tempurung kelapa 2, 6039 3 Tanah lempung + 10 % serbuk arang tempurung kelapa 2, 6759 4 Tanah lempung + 15 % serbuk arang tempurung kelapa 2, 7488 5 Tanah lempung + 20 % serbuk arang tempurung kelapa 2, 5653

## Sumber : Hasil penggujian laboratorium.
Berdasarkan tabel 2. nilai berat jenis tanah pada pengujian berat jenis (specific gravity) memenuhi  persyaratan  yaitu    ≥  2,5,  nilai berat  jenis  yang  paling  tinggi  adalah  pada kadar penambahan  15  % yaitu 2,7488 %.
Batas konsistensi tanah (atterberg test)
Pada  pengujian  batas  -    batas atterberg dilakukan  dua  jenis  pengujian  yaitu pengujian  batas  cair (liquid  limit) dan pengujian  batas  plastis (plastic  limit). Pengujian atterberg ini  didasarkan  pada ASTM D – 4318 – 00.
1. Batas cair (liquid limit)
Perhitungan  untuk  pengujian  batas  cair mengambil  data  tanah  lempung  yang dicampur  dengan  0%  serbuk  arang tempurung  kelapa  sebanyak  6  buah sampel, yaitu pada ketukan 65, 55, 44, 33, 22, 14. Dari ke-6 pengujian tersebut akan menghasilkan  grafik  koordinat  dimana kadar air sebagai ordinatnya dan jumlah ketukan sebagai absisnya. Kemudian dari titik  yang  dihasilkan  akan  ditarik  garis
lurus kemudian pada N = 25 akan ditarik garis lurus keatas dan akan didapat nilai liquid  limit.  N=25  merupakan  titik koordinat antara ketukan dan kadar air.
2. Batas plastis Pengujian  batas  plastis  didapat  dari ketukan  ke-2  pengujian  batas  cair, kemudian diambil 3 sampel untuk kadar air.  Dari  ketiga  sampel  tersebut  yang dapat dirata – rata hanya sampel 1 dan 2, dikarenakan  sampel  3  memiliki  hasil yang sangat mencolok. Jadi nilai kadar air rata – rata adalah sebagai berikut:
Kadar air rata-rata ( 𝑤 ̅ ) = 32,9780 %+33,9894 %
2 =
33,4837%.
Gambar 1. Grafik Nilai liquid limit (Sumber : Hasil penggujian laboratorium)
Dari pengujian batas cari dan batas plastis, indek plastisitas tanah mengalami penurunan di setiap pengujiannya.
Dikarenakan  penambahan  serbuk  arang yang  semakin  banyak  dapat  mengurangi plastisitas  tanah,  dan  nilai  yang  paling maksimal  terdapat  pada  variasi  campuran serbuk arang tempurung kelapa 0% sebesar 6, 6163%.
Kuat geser (triaxial test)
Pada  pengujian  triaxial  ini  menggunakan tipe Unconsolidated  Undrained (UU)  yaitu pengujian yang memberikan tegangan  pada sampel tanah yang diuji dan air di dalam alat uji  tidak  diperbolehkan  keluar,  sehingga
tekanan  air  pori  tidak  sama  dengan  nol. Pengujian ini  didasarkan pada ASTM D 2850 -  03a.  Perhitungan  untuk triaxial  test mengambil  data  tanah  lempung  yang dicampur  dengan  0%  serbuk  arang tempurung kelapa sebanyak 3 buah sampel. Dari  tabel  pengujian  sampel  yang  terdapat pada tabel 3. akan didapatkan nilai tegangan normal  yang  nantinya  akan  dibuat  grafik lingkaran mohr guna menentukan nilai kuat geser  pada  sampel  tanah  uji,  seperti  pada gambar 2.
Tabel 3. Nilai kuat geser ( 𝜏) No Variasi campuran Nilai kuat geser (kg/cm 2 ) 1 Tanah lempung + 0 % serbuk arang tempurung kelapa 9, 7696 2 Tanah lempung + 5 % serbuk arang tempurung kelapa 37, 3579 3 Tanah lempung + 10 % serbuk arang tempurung kelapa 44, 6951 4 Tanah lempung + 15 % serbuk arang tempurung kelapa 45, 1707 5 Tanah lempung + 20 % serbuk arang tempurung kelapa 34, 1210

## Sumber : Hasil penggujian laboratorium

## Gambar 2. Grafik Lingkaran Mohr
(Sumber : Hasil penggujian laboratorium.)
Pada  pengujian  triaksial  nilai  kuat  geser mengalami  peningkatan  pada  setiap penambahan  kadar  serbuk  arang  yaitu paling  tinggi  pada  kadar  15  %  sebesar  45, 1707 kg/cm 2 . Dan pada penambahan kadar 20 % mengalami penurunan nilai kuat geser yaitu  34,  1210  kg/cm 2 ,  karena  pada  saat
pengujian  sampel  tanah  yang  ketiga  tanah tersebut mengalami keruntuhan lebih cepat dengan  tekanan  lateral  3  kg/cm 2 pada  alat yang digunakan.
Permeabilitas (permeability test)
Pengujian permeabilitas berdasakan pedoman pada ASTM D – 2434.Perhitungan untuk pengujian nilai permeabilitas mengambil  data  tanah  lempung  yang dicampur  dengan  0%  serbuk  arang tempurung  kelapa  sebayak  1  sampel.  Pada pengujian permeabilitas nilai permeabilitas tanah  mengalami  penurunan  dan  yang paling maksimal pada saat penambahan 10 % yaitu 0,921x 10 −5 cm/detik. Dan pada saat kadar  penambahan  20  %  penyerapan  air pada sampel tersebut mengalami peningkatan  sehingga  nilai  permeabilitas tidak  memenuhi  syarat  yaitu  1,54x 10 −4 cm/detik. Hasil uji permeabilitas (permeability  test) berdasarkan  variasi persentase  penambahan  serbuk  arang tempurung kelapa dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Nilai permeabilitas (k)
No Variasi campuran Nilai permeabilitas (cm/detik) 1 Tanah lempung + 0 % serbuk arang tempurung kelapa 1,46x10 -5 2 Tanah lempung + 5 % serbuk arang tempurung kelapa 1,13x10 -5 3 Tanah lempung + 10 % serbuk arang tempurung kelapa 0,921x10 -5 4 Tanah lempung + 15 % serbuk arang tempurung kelapa 2,74x10 -5 5 Tanah lempung + 20 % serbuk arang tempurung kelapa 1,54x10 -4

## Sumber : Hasil penggujian laboratorium

## Kesimpulan
Berdasarkan  pengujian  dan  perhitungan data  yang  dilakukan  ,  maka  dapat  ditarik kesimpulan bahwa :
1. Berdasarkan  hasil  uji  sifat  fisik  tanah lempung  memiliki  kadar  air (water content) 26,  2538%,  Berat  jenis (specific gravity) 2,5111,  Konsitensi  tanah (atterberg  test) 6,  6163%,  Kuat  geser (triaxial  test) 9,  7696  kg/cm 2 dan Permeabilitas  tanah (permeability  test)
1,45x10 -5 cm/detik.
2. Dari  presentase  variasi  serbuk  arang tempurung  kelapa  di  dapat  nilai presentase optimum penambahan serbuk arang  tempurung  kelapa  adalah  pada tanah  dengan  campuran  10%  untuk Kadar  air (water  content) sebesar  28,
7770%,  15%  untuk  Berat  jenis (specific gravity) sebesar  2,  7488,  0%  untuk Konsitensi tanah (atterberg test) sebesar 6, 6163%, 15% untuk Kuat geser (triaxial test) sebesar  45,  1707  kg/cm 2 dan  10% untuk  Permeabilitas  tanah (permeability test) sebesar 0,921x10 -5 cm/ detik.
3. Presentasi optimum penambahan serbuk arang untuk memperkecil nilai
permeabiitas  terdapat  pada  variasi campuran  10%  dengan  nilai  0,921x10 -5 cm/detik.

## Daftar Pustaka
Asiyanto.(2003). Metode Konstruksi Bendungan . Jakarta: UI-Press
Bambang,Eko,Widyanto.,  Rakhmat,Yusuf., Herwan,Dermawa.  (2014). Pengaruh Penambahan Kapur Pada Inti
Bendungan  Terhadap  Debit  Rembesan. Jakarta  :  Universitas  Pendidikan Indonesia.
Das,  Braja,  M.(1998). Mekanika  Tanah (Prinsip-Prinsip  Rekayasa  Geoteknis) Jilid-1 ,Erlangga. Jakarta. Departemen  Pekerjaan  Umum. Panduan Perencanaan Bendungan Urugan
Volume III  (  Desain  Pondasi  Dan  Tubuh Bendungan) . Jakarta: Direktorat Jendral Pengairan
Maro’ah,  Siti.  (2011)  . Kajian  Laju  Infiltrasi Dan Permeabilitas Tanah Pada Beberapa Model  Tanaman. Skripsi  Fakultas Pertanian  Universitas  Sebelas  Maret Surakarta Djarwanti.  Noegroho  (2008). Komparasi koefisien  permeabilitas  (k)  pada  tanah kohesif. Surakarta :UNS Santosa,  Budi.,  Suprapto,  Heri.,  Suryadi.
(1998). Mekanika  Tanah  Lanjutan .
Jakarta : Gunadarma
Soedibyo.(1993).
Teknik
Bendungan .
Jakarta: PT. Pradnya Paramita. Suprapto.  (2003 ).  Pengaruh  Penambahan Abu  Layang  Pada  Inti  Bendungan
Terhadap Besarnya Debit Rembesan .Semarang: Undip. Suyono  S.  dan  Kensaku,  T.  (1981).
Bendungan  Tipe  Urugan .  Jakarta:  PT. Pradnya Paramita.