## PENGARUH KADAR AIR TERHADAP PENGEMBANGAN TANAH EKSPANSIF
Tiorivaldi 1* , Adang Irawan 2
1,2 Program Studi Teknik Sipil, Universitas 17 Agustus 1945, Jakarta Utara *tiorivaldi@uta45jakarta.ac.id

## ABSTRACT
Expansive soil is one type of problematic soil, very sensitive to changes in moisture content. This soil has the characteristics of large shrinkage expansion due to changes in pore volume which can cause lifting forces on existing construction can cause damage to the construction. This research aims to determine the effect of water content on expansive soil in increasing the percentage of swelling soil. The research was conducted  experimentally  with  materials  used  in  this  test  is  expansive  soil  taken  from  Sambungmacan, Sragen, Central Java. The main test equipment used in this test is a steel cylindrical  mould. Cylindrical mould is filled with expansive soil then compacted a depth of 12 cm. Then the expansive soil is gradually moistened  with  water  until  it  reaches  maximum  moisture  content  to  determine  its  effect  on  the  swelling value. The results of this study show that the increasing water content, then swellin percentage increases in expansive soils until the soil no longer expands at a certain water content.
Keywords: Expansive Soil, Water Content, Swelling

## ABSTRAK
Tanah ekspansif merupakan salah satu jenis tanah bermasalah, sangat peka tehadap perubahan kadar air. Tanah ini mempunyai ciri-ciri kembang susut yang besar akibat dari perubahan volume pori yang dapat menimbulkan  gaya  angkat  terhadap  konstruksi  yang  ada  sehingga  dapat  menimbulkan  kerusakan  pada konstruksi tersebut.  Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kadar air terhadap tanah ekspansif dalam  meningkatnya  persentase  pengembangan  tanah.  Penelitian  dilakukan  secara  eksperimen  dengan material yang digunakan dalam pengujian ini adalah tanah ekspansif yang diambil dari Sambungmacan, Sragen,  Jawa  Tengah.  Alat  uji  utama  yang  digunakan  dalam  pengujian  ini  berupa  silinder  mould  yang terbuat  dari  baja.  Silinder  mould  diisi  tanah  ekspansif  kemudian  dipadatkan  hingga  kedalaman  12  cm. Kemudian  tanah  ekspansif  sedikit  demi  sedikit  dibasahi  air  hingga  mecapai  kadar  air  maksimum  untuk diketahui  pengaruhnya  dalam  nilai  pengembangan.  Hasil  dari  penelitian  menunjukkan  bahwa  semakin bertambah kadar air maka semakin meningkat persentase pengembangan pada tanah ekspansif hingga tanah tidak lagi mengembang pada kadar air tertentu.
Kata kunci: Tanah Ekspansif, Kadar Air, Pengembangan

## 1. PENDAHULUAN
Tanah  ekspansif  biasanya  disebut  sebagai  tanah  bermasalah  dalam  literatur  karena  perilaku mekanisnya  sangat  sensitif  terhadap  perubahan  kadar  air  alami  yang  terkait  dengan  faktor lingkungan  seperti infiltrasi  dan  penguapan.  pengangkatan  atau  penurunan  tanah  berkontribusi pada  tekanan  parah  pada  berbagai  infrastruktur  yang  dibangun  di  tanah  ekspansif  karena perubahan kadar air alaminya dan mengakibatkan kerugian ekonomi yang signifikan bagi industri bangunan  [1].  Kerusakan  jalan  yang  diakibatkan  oleh  perilaku  tanah  ekspansif  dapat  dilihat dengan ciri-ciri, yaitu terjadi retakan, pengangkatan, penurunan dan longsoran tanah
Ditinjau  dari  kejadian  tanahnya,  hampir  65%  tanah  yang  ada  di  Indonesia  merupakan  tanah ekspansif yang mempunyai kembang susut yang besar [2]. Tanah ekspansif ini hamper terdapat di seluruh Indonesia, mulai dari Nanggroe Aceh Darussalam (NAD) sampai ke Papua  [3], [4]. Tidak  sedikit  ruas  jalan  yang  terlewati  tanah  ekspansif  mengalami  banyak  kerusakan  dan membutuhkan  biaya  perbaikan  yang  tidak  sedikit  secara  terus  menerus.  Salah  satu  penyebab utama kerusakan di banyak ruas jalan terjadi akibat fenomena tanah ekspansif. Sebagai contoh kerusakan jalan akibat tanah ekspansif berada di ruas jalan Jawa Tengah (Semarang-Cepu), Jawa Timur (Caruban-Ngawi-Gresik), Jawa Barat (Jakarta-Cikampek), dan Yogyakarta (Yogyakarta- Wates) (Badan Litbang Departemen Pekerjaan Umum, 1998).
Pengujian  yang  dilakukan  adalah  pengujian  pengaruh  kadar  air  terhadap  pengembangan  tanah ekspansif. Perilaku tanah ekpansif akibat perubahan kadar air perlu dipahami agar perencanaan pondasi  dan  jalan  raya  dapat  dilakukan  dengan  baik dan  tidak  mengakibatkan  kerusakan  pada struktur atas. Salah satu hal penting yang perlu diperhatikan adalah penetrasi air ke dalam tanah yang dapat meningkatkan nilai kadar air dalam tanah dan pada akhirnya dapat menurunkan kuat geser  tanah  secara  signifikan  [5]–[7].  Para  peneliti  hingga  saat  ini  masih  melakukan  berbagai penelitian mengenai tanah ekspansif[8]. Berdasarkan hal ini tidak luput dari permasalahan tanah ekspansif  yang  sangat  meluas  sehingga  dapat  merusak  konstruksi  dan  bangunan  yang  berada diatasnya.  Maka  tujuan  dari  penelitian  ini  yaitu  menganalisis  sifat  dan  karakteristik  tanah Sambungmacan berdasarkan sistem klasifikasi tanah Unified serta analisis gradasi butiran untuk menentukan tingkat plastisitas dan jenis butiran yang dominan dalam tanah tersebut.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini membahas mengenai pengaruh kadar air terhadap pengembangan tanah ekspansif. Penelitian  dilaksanakan  dalam  tiga  tahapan,  yaitu  pengambilan  sampel  tanah,  pengujian  sifat indeks tanah ekspansif, dan pengujian pengembangan tanah ekspansif dalam kondisi bebas ( free- swell )

## Alat
Alat uji utama dalam penelitian ini yaitu silinder mould yang terbuat dari baja. Silinder mould yang  digunakan  memiliki dimensi  yaitu  diameter  15,07  cm  dan tinggi  16,4  cm.  Silinder muld biasa digunakan untuk pengujian pemadatan tanah atau proctor standard dan CBR laboratorium. Namun, pada penelitian ini silinder mould digunakan untuk pengujian pengembangan pada tanah ekspansif setelah dilakukan pemadatan hingga kedalaman tanah yang direncanakan yaitu 12 cm. Untuk lebih jelasnya silinder mould dapat dilihat pada Gambar 1. Silinder mould

## Material
Material  utama  yang  digunakan  adalah  tanah  ekspansif.  Material  tanah  di  ambil  di  daerah Kecamatan  Sambungmacan  Kabupaten  Sragen  dengan  koordinat  ‑7 o 21’43,874”; E111 o 7’15,627”. Sampel tanah tersebut di uji dan dijemur dibawah terik matahari kemudian di haluskan dan disaring dengan saringan nomor 4. Peta lokasi pengambilan sampel tanah ekspansif dapat dilihat pada Gambar 2. Lokasi pengambilan sampel tanah
Gambar 2 . Lokasi pengambilan sampel tanah

## Pengujian
Sampel tanah ekspansif akan diperiksa karakteristik fisiknya yang meliputi berat spesifik tanah berdasarkan  ASTM  D854,  analisis  gradasi  butiran  berdasarkan  ASTM  D421-85  (analisis saringan) dan ASTM D220-63 (analisis hidrometer), dan uji batas konsistensi tanah ( Atterberg limit )  berdasarkan  ASTM  D427-98.  Pengujian  utama  yang  dilakukan  adalah  pengujian pengembangan  tanah  ekspansif  yang  ditinjau  dari  penambahan  kadar  airnya.  Pada  tahapan  ini dilakukan pemadatan tanah ekspansif hingga kedalaman 12 cm. Tanah ekspansif yang digunakan adalah tanah dengan kadar air yang rendah, agar perubahan yang terjadi dapat terukur lebih jelas. Sebelum  silider  mould  dimasukkan  tanah  ekspansif,  pipa  dipasang  ditengah  steel  cylinder. Penyiraman  air  dilakukan  pada  pipa  kecil  yang  telah  diletakkan  di  tengah  steel  cylinder.  Pipa kemudian diberikan lubang-lubang dan dimasukkan kerikil. Hal ini dilakukan agar air masuk ke dalam tanah, lalu membasahi
ke seluruh bagian tanah.
Setelah  tanah  dimasukkan,  lalu  diberi annular  surcharge  weight berbentuk  plat  melingkar berlubang  sebagai  pijakan  pembacaan dial  gauge .  Pengujian  pada  tanah  ekspansif  perlu ditentukan  penambahan  kadar  airnya.  Cara  untuk  menentukan  penambahan  kadar  air  ini, memerlukan berat air yang harus ditambahkn sebagai acuan untuk menentukan kadar air akhir. Adapun untuk berat air yang harus ditambahkan untuk mencapai kadar air akhir yang diinginkan dapat diperoleh dengan Persamaan 1.
∆𝑊 𝑤 = 𝑤 1 − 𝑤 𝑜 1 + 𝑊 1 × 𝑊 1 (1)
dengan:
∆𝑊 𝑤 : berat air yang harus ditambahkan
𝑤 𝑜 : kadar air mula-mula (%)
𝑤 1 : kadar air akhir (%)
𝑊 1 : berat tanah pada saat kadar air akhir (kg)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Uji Sifat Indeks Tanah
Hasil pengujian sifat indeks pada Tabel 1, tanah Sambungmacan menurut parameter Chen (1965) termasuk  kategori  ekspansif  dengan  derajat  pengembangan  sangat  tinggi,  dilihat  dari  hasil pengujian  indeks  plastisitas  yaitu  sebesar  49,02%  yang  berarti  lebih  besar  dari  32%  (Raman, 1967).  Dilihat  dari  batas  cair  (LL)  tanah  Sambungmacan  termasuk  kategori  ekspansif  dengan derajat pengembangan sangat tinggi karena berada pada rentang nilai 70 sampai 90% (Ladd dkk, 1961).
Tabel 1 . Sifat indeks tanah ekspansif Sambungmacan Pengujian Parameter Satuan Nilai Berat spesifik G s - 2,273 Analisis gradasi butiran Kerikil (G) % 7,12 Pasir (S) % 14,44 Lanau (M) % 73,53 Lempung (C) % 4,91 Batas atterberg Batas cair % 89,85 Batas plastis % 40,83 Indeks plastisitas % 49,02 Batas susut % 23,57 Lolos saringan no. 200 - % 78,44 Tertahan saringan no. 4 - % 4,28 Klasifikasi Tanah USCS - MH
Berdasarkan sistem klasifikasi tanah Unified , persentase lolos saringan no. 200 adalah 78,44% dan batas cair sebesar 89,85% menunjukkan bahwa tanah Sambungmacan termasuk tanah butiran halus dengan plastisitas yang tinggi yaitu antara MH, CH atau OH. Pada analisis gradasi butiran ditemukan  bahwa  tanah  didominasi  oleh  lanau  yaitu  sebesar  73,53%,  maka  kesimpulan  yang diperoleh adalah tanah Sambungmacan lebih dominan pada tanah lanau dengan plastisitas tinggi (MH).

## Hasil Uji Pengembangan Tanah
Pengujian utama dilakukan dalam 2 mould selama 10 hari terhitung setiap harinya tanah ekspansif diberikan air secara konstan kemudian dilakukan pencatatan setelah 24 jam pemberian air. Hal itu  dilakukan  terus-menerus  hingga  tanah  mencapai  batas  pengembangannya.  Pengujian  lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3. Pengujian pengembangan tanah ekspansif
Gambar 3 . Pengujian pengembangan tanah ekspansif
Hasil  menunjukkan  bahwa  terjadi  pengembangan tanah  setiap  harinya  yang  dapat  dilihat  pada Tabel 2. Hasil pengujian pengembangan tanah ekspansif
Tabel 2 . Hasil pengujian pengembangan tanah ekspansif
Akumulasi Air (ml) Kadar Air (%) Mould 1 Mould 2 Swelling (mm) Persentase (%) Swelling (mm) Persentase (%) 0 6,48 0 0 0 0 100 10,18 2,45 2,04 3,88 3,23 200 13,89 5,7 4,75 6,28 5,23 300 17,59 8,11 6,76 9,95 8,29 400 21,29 11,5 9,58 11,93 9,94 500 25,00 13,28 11,07 13,58 11,32 600 28,70 14,69 12,24 14,99 12,49 700 32,41 16,07 13,39 15,84 13,20 800 36,11 16,61 13,84 16,42 13,68 900 39,81 16,85 14,04 16,7 13,92 1000 43,52 17,05 14,21 16,89 14,08
Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  terjadi  pengembangan  tanah  setiap  harinya.    Kemudian semakin  tinggi  kadar  air  pada  tanah,  semakin  lama  pengembangan  tanah  yang  terjadi  akan semakin kecil. Hal itu disebabkan karena pori pada tanah sudah semakin terisi dengan air sehingga air tidak lagi terserap ke dalam tanah. Pada Gambar 3 memperlihatkan grafik yang diperoleh dari hasil pengujian. Terlihat bahwa tidak ada perbedaan yang signifikan terkait pengembangan yang dibaca  oleh  masing-masing  mould.  Hasil  itu  menunjukkan  bahwa  air  yang  meresap  ke  dalam tanah terjadi secara konsisten dan merata. Perbedaan nilai yang terjadi, bisa dikarenakan perilaku tanah ekspansif yang cukup kompleks.
Gambar 4 . Grafik pengujian pengembangan tanah
Tanah Sambungmacan termasuk kategori ekspansif dengan derajat pengembangan sangat tinggi, dilihat  dari  hasil  indeks  plastisitas  yaitu  49,02%  yang  berarti  lebih  dari  32%  [9].  Nilai pengembangan tanah semakin besar sering dengan bertambahnya kadar air. Kemudian pada kadar air tertentu pengembangan tanah akan mulai berhenti karena pori tanah sudah terisi penuh  oleh air.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan sistem klasifikasi tanah Unified , persentase lolos saringan no. 200 adalah 78,44 dan batas cair sebesar 89,85 menunjukkan bahwa tanah Sambungmacan termasuk tanah butiran halus dengan  plastisitas  yang  tinggi  yaitu  antara  MH,  CH  atau  OH.  Pada  analisis  gradasi  butiran ditemukan  bahwa  tanah  didominasi  oleh  lanau  yaitu  sebesar  73,53%,  maka  kesimpulan  yang diperoleh adalah tanah Sambungmacan lebih dominan pada tanah lanau dengan plastisitas tinggi (MH).

## DAFTAR PUSTAKA
[1] C. S. Gourley, D. Newill, And H. D. Schreiner, Engineering Characteristics Of Arid Soils . Crc Press, 2020. Doi: 10.1201/9781003077787.
[2] J. Jaremski, “Application Of The Joining Pile For Foundations On Expansiv Clays And Rocks,” 2012. [Online]. Available: Www.Aasrc.Org/Aasrj
[3] I.  B.  Mochtar, Eknologi  Perbaikan  Tanah  Dan  Alternatif  Perencanaan  Pada  Tanah Bermasalah (Problematic Soils) . Surabaya: Jurusan Teknik Sipil Ftsp-Its, 2000.
[4] A.  T.  Sudjianto,  “Kajian  Model  Perilaku  Swelling  Pada  Tanah  Lempung  Ekspansif Dengan Pola Dua Dimensi,” Prosiding Konferensi Nasional Teknik Sipil , 2007.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 10 20 30 40 50 Sw ellin g ( m m ) Kadar Air (%) Pengembangan Tanah Mould 1 Mould 2
[5] D. Tjandra, R. Asih, And A. Soemitro, “Effect Of Drying-Wetting Process On Friction Capacity And Adhesion Factor Of Pile Foundation In Clayey Soil,” J Teknol , Vol. 77, Pp.
2180–3722, 2015, [Online]. Available: Www.Jurnalteknologi.Utm.My
[6] T. D., . I., And S. R.A.A., “The Effects Of Water Content Variation On Adhesion Factor Of Pile Foundation In Expansive Soil,” Civil Engineering Dimension , Vol. 15, No. 2, Sep. 2013, Doi: 10.9744/Ced.15.2.114-119.
[7] D. Tjandra And R. Asih Aryani Soemitro, “The Influence Of Water Content Variations On  Friction  Capacity  Of  Piles  In  Expansive  Soil,” International  Journal  Of  Ict-Aided Architecture  And  Civil  Engineering ,  Vol.  1,  No.  1,  Pp.  31–40,  2014,  Doi: 10.14257/Ijiace.2014.1.1.03.
[8] A.  Gunarso,  R.  Nuprayogi,  W.  Partono,  And  B.  Pardoyo,  “Stabilisasi  Tanah  Lempung Ekspansif Dengan Campuran Larutan Naoh 7,5 %,” Jurnal  Karya  Teknik  Sipil , Vol. 6,
No. 2, Pp. 238–245, 2017, [Online]. Available: Http://Ejournal-
S1.Undip.Ac.Id/Index.Php/Jkts
[9] F. H. Chen, Foundations On Expansive Soils , Vol. 12. Elsevier, 2012.