5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1. Stabilisasi Tanah

Dalam pengertian luas yang dimaksud stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah

dengan bahan tertentu, guna memperbaiki sifat-sifat teknis tanah atau stabilisasi tanah

juga dapat diartikan usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah agar

memenuhi syarat teknis tertentu (Hardiatmo, 1992).

Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau mudah

tertekan, tidak dapat mempertahankan posisi awal dengan rentang yang sangat jauh,

memiliki tingkat koefisien permeabilitas yang tinggi, atau sifat lain yang tidak sesuai

untuk suatu proyek pembangunan, maka tanah tersebut perlu dilakukan stabilisasi agar

dapat memenuhi syarat-syarat teknis yang diperlukan.

Tujuan utama dari stabilisasi tanah yaitu untuk meningkatkan kemampuan daya

dukung tanah dalam menahan beban yang akan terjadi serta untuk meningkatkan

kestabilan tanah, seperti tahan terhadap momen guling, serta ketahanan terhadap geser.

Untuk mencapai tujuan tersebut maka terdapat usaha-usaha yang dapat dilakukan

dengan cara yang paling sederhana hingga yang cukup kompleks pelaksanaannya seperti

berikut:

1. Stabilisasi dengan cara mekanis yaitu dengan metode gilasan atau tumbukan

menggunakan alat berat. Untuk metode gilasan dapat dilakukan dengan alat

Tamping Roller, Tree Wheel Roller, Tandem Roller dan lain sebagainya.

Sedangkan untuk metode tumbukan menggunakan teknik heavy tamping.

2. Perbaikan gradasi pada tanah yang bermasalah dengan cara menambah

material untuk meningkatkan gradasi yang baik, seperti fraksi yang berbutir

kasar. Cara yang dilakukan adalah dengan mencampur tanah dengan fraksi

butir kasar yaitu pasir dan kerikil.

3. Stabilisasi kimiawi adalah suatu perbaikan tanah dengan cara menambahkan

bahan kimia tertentu sehingga akan terjadinya reaksi kimia pada tanah. Bahan

yang umumnya digunakan dalam metode ini yaitu, semen portland, kapur, fly

ash, dan bahan lainnya yang dapat meningkatkan daya dukung tanah.

6

4. Stabilisasi ini umumnya dilakukan dengan dua cara yaitu, dengan mencampur

tanah dan bahan kimia kemudian diaduk lalu dipadatkan, atau dengan cara

memasukan bahan kimia kedalam tanah dikenal dengan istilah grouting

(injeksi kedalam tanah) sehingga bahan kimia bereaksi dengan tanah.

5. Pembongkaran atau penggantian (replacement) tanah yang kurang baik atau

sangat rentan terkena beban. Tanah yang seperti itu umumnya mengandung

bahan organik sehingga akan terjadi pembusukan di dalamnya. Perbaikan

tanah untuk metode ini dilakukan dengan cara mengganti tanah jelek tersebut

dengan tanah yang berkualitas baik, misalnya dengan tanah yang memiliki

nilai CBR yang sesuai dengan spesifikasi.

Menurut Bowles (1986) tujuan stabilisasi adalah:

a. Meningkatkan kerapatan tanah.

b. Menambah material yang tidak aktif sehingga meningkatkan kohesi

dan/atau tahanan gesek yang timbul.

c. Menahan material untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi dan

fisik dari material tanah.

d. Menurunkan muka air tanah.

e. Mengganti tanah yang memiliki daya dukung sangat rendah.

2.2. Teknologi Biogrouting

Grout adalah material konstruksi yang umumnya terdiri dari campuran air, semen

dan pasir. Material ini dapat digunakan untuk memperbaiki struktur tanah karena

pengendapan mineral ini dapat mengubah karakter geomorfologi tanah. Umumnya

grouting untuk tujuan rancang bangun atau rekayasa dilakukan secara kimia

menggunakan senyawa silika (waterglass). Silika mudah mengendap ketika dicampur

dengan larutan metal atau asam bikarboksilat. Proses ini membutuhkan tekanan injeksi

tinggi yang dapat membuat tanah tidak stabil dan memiliki permeabilitas rendah.

Beberapa tahun terakhir sedang dikembangkan teknologi grouting secara biologi yang

dikenal dengan teknologi biogrouting melalui mekanisme pengendapan kalsium

karbonat. Keuntungan utama dari biogrouting adalah pemberian substrat dapat

dipindahkan dalam bentuk inaktif ke daerah yang jauh dari titik injeksi. Teknologi

7

biogrouting merupakan teknologi yang mensimulasikan proses diagenesis yaitu

transformasi butiran pasir menjadi batuan pasir (calcarenite atau sandstone). Kristal

kalsium karbonat (CaCO3) yang terbentuk dari teknologi biogrouting akan menjadi

jembatan antara butiran pasir sehingga menyebabkan proses sementasi, dan mengubah

pasir menjadi batuan pasir. Secara alami, proses ini dapat terjadi tetapi memerlukan waktu

hingga jutaan tahun. Oleh karena itu digunakan bakteri untuk mempercepat proses

pembentukan kalsit dengan memanfaatkan proses presipitasi karbonat hasil aktivitas

metabolisme bakteri (DeJong et al., 2006; Lee, 3003).

Teknologi biogrouting telah dikembangkan di Australia dan di Belanda.

Perusahaan Australia seperti Calcit Technology Pty. Ltd. (Perth, Australia)

mengembangkan Calcit In-situ Precpitation System (CIPS) untuk merestorasi atau

memperkuat permukaan monumen-monumen batuan pasir dari kerusakan akibat

pengaruh lingkungan (Ismail et al., 2002). Sedangkan di Belanda, Perusahaan Smart Soil

dan Delft University juga aktif mengembangkan teknologi ini.

Teknologi ini sangat memungkinkan untuk dimanfaatkan dalam memperkuat

struktur tanah, yaitu salah satunya tanah lempung lunak. Teknologi biogrouting termasuk

dalam teknologi pendekatan lunak (soft engineering) pada kerusakan pantai karena

memperkuat struktur tanah. Mekanisme pembentukan semen/sementasi pada proses

biogrouting secara sederhana memanfaatkan proses presipitasi karbonat oleh bakteri.

Pada mekanisme ini bakteri menghidrolisa urea dengan dikatalis oleh enzim urease yang

dihasilkan oleh bakteri itu sendiri. Akibat dari Ca2+ terlarut disekitarnya, maka akan

dihasilkan kristal padat kalsit/kalsium karbonat (CaCO3) yang akan berhubungan erat

dengan reaksi kimia dibawah ini:

CO(NH2)2 + Ca2+ + 2H2O → 2NH4+ + CaCO3 ↓

2.3. Teknik Identifikasi Mikrostruktur Tanah

2.3.1. Scanning Electron Microscope (SEM)

Mikroskop pemindai elektron (Scanning Electron Microscope; SEM) adalah jenis

mikroskop elektron yang mencitrakan permukaan sampel oleh pemindaian dengan

pancaran tinggi elektron. Elektron yang berinteraksi dengan atom yang membentuk

sampel menghasilkan sinyal yang berisi informasi tentang sampel dari permukaan

topografi, komposisi dan sifat lainnya seperti daya konduksi listrik.

8

Berdasarkan karya Max Knoll dan Manfred von Ardenne pada tahun 1930-an,

SEM terdiri dari seberkas elektron yang memindai permukaan sampel yang akan

dianalisis dimana, sebagai tanggapan, kembali memancarkan partikel tertentu. Partikel

ini dianalisis oleh detektor yang berbeda yang memungkinkan untuk merekonstruksi

gambar tiga dimensi dari permukaan.

Saat ini, pemindaian mikroskop elektron digunakan di berbagai bidang mulai dari

biologi hingga teknik material, dan banyak produsen menawarkan serangkaian perangkat

dengan detektor elektron sekunder dan resolusi yang berkisar antara 0.4 nanometer

hingga 20 nanometer. Contoh dari pemindaian mikroskop elektron terdapat pada

Gambar 2.1.

Gambar 2. 1 Contoh Hasil Pembentukan Kalsit Dari Scanning Electron Microscope

(Lynda,2013)

Scanning Electron Microscope (SEM) menggunakan prinsip scanning,

maksudnya berkas elektron diarahkan dari titik ke titik pada objek. Gerakan berkas

elektron dari satu titik ke titik yang ada pada suatu daerah objek merupakan gerakan

membaca. Komponen utama SEM terdiri dari dua unit, electron column dan display

console.

2.3.2. Pengujian Mikrobiologi

Mikroorganisme sulit dilihat dengan mikroskop cahaya, karena tidak

mengadsorbsi atau pun membiaskan cahaya. Alasan inilah yang menyebabkan zat warna

9

digunakan untuk mewarnai mikroorganisme karena zat warna mengadsorbsi dan

membiaskan cahaya sehingga kontras mikroorganisme dengan lingkungannya

ditingkatkan. Karakteristik dari bakteri Bacillus Subtilis tertera pada Tabel 2.1.

Tabel 2. 1 Karakteristik Bakteri Bacillus Subtilis

Karakter Bacillus Subtilis

Bentuk Batang (tebal maupun tipis), rantai maupun tunggal

Gram Positif

Sumber Tanah, air, udara dan materi tumbuhan yang

terdekomposisi

Berdasarkan Spora Bakteri penghasil endospora

Respirasi Aerob obligat

Pergerakan Motil dengan adanya flagella

Suhu Optimum

Pertumbuhan 25-35⁰C

pH Optimum Pertumbuhan 7-8

Katalase Positif

(Sumber: Graumann, 2007)

Karakterisasi merupakan salah satu kegiatan yang dilakukan untuk

mengobservasi bakteri maupun kapang hasil isolasi (isolat). Kegiatan karakterisasi dapat

dilakukan berdasarkan sifat sitologi (bentuk sel, gerak atau motilitas, sifat Gram dan

endospora), sifat morfologi, dan sifat fisiologi. Uji sifat morfologi mencakup sifat-sifat

koloni, seperti ukuran, bentuk, warna dan tepian, sedangkan uji sifat fisiologi diantaranya

uji hidrolisis pati, hidrolisis lemak, hidrolisis protein dan uji katalase (Subandi, 2009).

1. Perwarnaan Gram

Pewarnaan gram dilakukan bertujuan sama dengan uji gram yaitu untuk

membedakan bakteri apakah gram positif atau gram negatif, bakteri dicampur

dengan tetesan air steril pada gelas objek, kemudian disebarkan ditengah gelas

obyek sehingga membentuk lapisan tipis dan difiksasi. Dengan kristal violet

olesan bakteri digenangi selama dua menit, lalu dicuci dengan air mengalir, dan

dikering anginkan. Diberi yodium selama dua menit, dicuci dengan air mengalir

dan dikeringanginkan. Selanjutnya diberi larutan pemucat yaitu alkohol 95%,

tetes demi tetes sampai zat warna ungu tidak terlihat lagi, lalu dicuci pada air

mengalir dan dikeringanginkan. Kemudian dogenangi lagi dengna safranin

selama 30 detik, lalu dicuci dan dibiarkan kering diudara. Warna merah pada

10

olesan bakteri menujukkan bakteri gram negatif dan jika warna ungu

menunjukkan bakteri gram positif (Michael, 2008).

Teknik pewarnaan gram haruslah sesuai prosedur karena dapat

mengakibatkan kesalahan identifikasi data apakah gram positif atau gram

negative sehingga diperlukan adanya praktikum ini dilakukan agar mengetahui

jalanya mekanisme pewarnaan gram. Pewarnaan Gram atau metode Gram adalah

salah satu teknik pewarnaan yang paling penting dan luas yang digunakan untuk

mengidentifikasi bakteri. Dalam proses ini, olesan bakteri yang sudah terfiksasi

dikenai larutan-larutan berikut : zat pewarna kristal violet, larutan yodium, larutan

alkohol (bahan pemucat), dan zat pewarna tandingannya berupa zat warna

safranin atau air fuchsin. Metode ini diberi nama berdasarkan penemunya,

ilmuwan Denmark Hans Christian Gram (1853–1938) yang mengembangkan

teknik ini pada tahun 1884 untuk membedakan antara pneumokokus dan bakteri

Klebsiella pneumonia. Dengan metode pewarnaan Gram, bakteri dapat

dikelompokkan menjadi dua, yaitu bakteri Gram positif (berwarna ungu/biru) dan

bakteri Gram negatif (berwarna merah). Hasil dari perwarnaan gram tertera pada

Gambar 2.2.

Gambar 2. 2 Hasil Pengujian Perwarnaan Gram

(Yuda,2018)

11

2. Perwarnaan Spora

Spora bakteri adalah bentuk bakteri yang sedang dalam usaha

mengamankan diri terhadap pengaruh buruk dari luar.spora bakteri mempunyai

fungsi yang sama sepertti kristal amoeba, sebab bakteri dalam bentuk spora dan

amoeba dalam bentuk Kristal merupakan suatu fase di mana kedua

mikroorganisme itu berubah bentuk untuk melindungi diri terhadap faktor luar

yang tidak menguntungnkan. Endospora hanya terdapat pada bakteri merupakan

tubuh dinding yang tebal yang sangat refraktif, dan sangat resisten. Dihasilkan

oleh semua spesies basillus, clostidum, dan sporosarcina. Bakteri yang mampu

membentuk endospora dapat tumbuh dan bereproduksi selama banyak generasi

sehingga sel vegetatif. Namun pada beberapa tahapan di dalam pertumbuhanya,

terjadi sintesis protoplasma baru dalam sitoplasma vegetatifnya yang di

maksudkan untuk menjadi spora (Pelczar, 2007).

Metode pewarnaan spora berfungsi untuk mempermudah pengamatan

agar peneliti atau pengamat mampu melihat spora, membedakan dengan sel

vegetative ataupun mengamati bentuknya. Endospora tidak mudah diwarnai

dengan zat pewarna pada umumnya. Hal tersebut yang menjadi dasar dari metode

pengecatan endospora dengan larutan hijau malasit. Metode Shaeffor, foton

endospora diwarnai pertama dengan larutan hijau malasit. Pengecatan tersebut

sifatnya kuat karena dapat berpenetrasi ke dalam endospora dengan perlakuan

larutan hijau malasit. Teknik tersebut akan menghasilkan warna hijau pada

endospora dan merah pada sel vegetative (James 2002). Hasil dari pengujian spora

terdapat pada Gambar 2.3.

Gambar 2. 3 Hasil Pengujian Spora

(Anggi, 2018)

12

Bentuk spora ada yang bulat, ada pula yang bulat panjang. Hal ini

tergantung oleh spesisesnya endospora ada yang lebih kecil ada pula yang lebih

besar dari pada diameter sel induk. Letak sel di dalam sel serta ukurannya dalam

pembentukanya tidaklah sama bagai semua spesies. Sebagai contoh beberapa

spora adalah sental yang dibentuk ditengah-tengah sel, yang kedua adalah

terminal yang dibentuk diujung, ketiga yaitu subterminal yang dibentuk di dekat

ujung. Pada umumnya sporulasi itu mudah terjadi jika keadaan medium

memburuk dan zat-zat yang timbul sebagai zat-zat pertukaran zat bertimbun-

timbun dan faktor-faktor luar lainya merugikan tetapi pada beberapa spesies

mampu membentuk spora meskipun tidak terganggu oleh faktor luar. Sporulasi

dapat di cegah, jika selalu diadakan pemindahan piaraan ke medium yang baru,

beberapa spesies bakteri dapat kehilangan kemampuanya untuk membentuk

spora-spora dapat tumbuh lagi menjadi bakteri apabila keadaan di luar

menguntungkan. Mula-mula air meresap ke dalam spora, kemudian spora

mengembang dan kulit spora menjadi retak karenanya keretakan ini dapat terjadi

pada salah satu ujung. Tetapi juga dapat terjadi di tengah-tengah spora. Hal ini

merupakan cirri khas bagi beberapa spesies bacillus, jika kulit spora pecah di

tengah-tengah maka masing-masing pecahan akan merupakan suatu tutup pada

kedua ujung bakteri (Pelczar, 2001).

3. Pengujian Biokimia

Uji biokimia bakteri merupakan suatu cara atau perlakuan yang dilakukan

untuk mengidentifikasi dan mendeterminasi suatu biakan murni bakteri hasil

isolasi melalui sifat-sifat fisiologinya. Proses biokimia erat kaitannya dengan

metabolisme sel, yakni selama reaksi kimiawi yang dilakukan oleh sel yang

menghasilkan energi maupun yang menggunakan energi untuk sintesis

komponen-komponen sel dan untuk kegiatan seluler, seperti pergerakan.

Pengujian biokimia untuk bakteri terdapat pada Gambar 2.4.

13

Gambar 2. 4 Hasil Pengujian Biokimia Terhadap Bakteri

(Harianto, 2018)

Suatu bakteri tidak dapat dideterminasi hanya berdasarkan sifat-sifat

morfologinya saja, sehingga perlu diteliti sifat-sifat biokimia dan faktor-faktor

yang mempengaruhi pertumbuhannya. Ciri fisiologi ataupun biokimia merupakan

kriteria yang amat penting di dalam identifikasi spesimen bakteri yang tidak

dikenal karena secara morfologis biakan ataupun sel bakteri yang berbeda dapat

tampak serupa, tanpa hasil pegamatan fisiologis yang memadai mengenai

kandungan organik yang diperiksa maka penentuan spesiesnya tidak mungkin

dilakukan. Karakterisasi dan klasifikasi sebagian mikroorganisme seperti bakteri

berdasarkan pada reaksi enzimatik maupun biokimia. Mikroorganisme dapat

tumbuh pada beberapa tipe media yang memproduksi tipe metabolit yang dapat

dideteksi dengan reaksi antara mikroorganisme dengan reagen test yang dapat

menghasilkan perubahan warna reagen. Contohnya pada pengujian glukosa jika

hasilnya positif maka akan terjadi perubahan warna emdia dari merah menjadi

kuning atau pemebntukan gas yang ditandai dengan adanya gelembung udara

pada tabung durham (Hadioetomo, 1993),. Sedangkan pada pengujian glukosa

jika hasilnya positif ditandai dengan adanya perubahan warna menjadi kuning

pada media cari gula yang awalnya berwarna merah dan terbentuknya gelembung

udara pada tabung durham.

Berikut merupakan contoh hasil pengujian mikrobiologi pada beberapa

bakteri, yaitu bakteri Pseudomonas Flourescens dan Bacillus Subtilis seperti yang

tertera pada Tabel 2.2

14

Tabel 2. 2 Karakter Fenotipik Bakteri Endofit

No.

Jenis

Uji

Bakteri

Bacillus L Bacillus Subtilis Bacillus Cereus

1 Pewarnaan Gram J + +

2 Motilitas + + +

3 Grup Morfologi 1 1 1

4 Bentuk spora oval oval oval

5 Posisi spora tengah tengah tengah

6 Pembesaran badan batang - - -

7 Pertumbuhan pada 45°C + + +

8 Pertumbuhan pada 65°C - - -

9 Pertumbuhan pada pH 5,7 + + +

10 Pertumbuhan dalam 7% NaCl + + +

11 Penggunaan sitrat + + +

12 Pertumbuhan anaerob pada kaldu glukosa + - +

13 Karbohidrat dari:

glukosa + + +

arabinosa - + -

mannitol + + -

xylose + + -

14 VP tes + - +

15 Hidrolisis pati + + +

16 Reduksi Nitrat + - +

17 Indol - - -

18 Hidrolisis gelatin + + +

19 Hidrolisis kasein + + +

20 Urease - - lemah

(Sumber: Mayanti, 2010)

2.4. Karakteristik Tanah Lempung Lunak

Tanah lempung lunak merupakan tanah kohesif yang terdiri dari tanah yang

sebagian besar terdiri dari butir-butir yang sangat kecil seperti lempung dan lanau.

Lapisan tanah lunak mempunyai sifat gaya geser yang rendah, kemampatan yang tinggi,

koefisien permeabilitas yang rendah, dan mempunyai daya dukung yang rendah.

Tanah merupakan partikel padat, terdiri dari berbagai ukuran dari kecil hingga

besar, yang menurut standart US, berdasarkan besar butirannya dikelompokan menjadi :

1. Kerikil dengan ukuran diameter 4,750 mm – 50,00 mm

15

2. Pasir dengan ukuran diameter 0,075 mm – 4,75 mm

3. Lanau dengan ukuran diameter 0,002 mm – 0,075 mm

4. Lempung dengan ukuran diameter <0.002 mm

Pada umumnya tipe dan jenis tanah lunak ditentukan oleh sifat dan karakteristik

tanah, yang meliputi: perubahan volume, jumlah dan jenis kandungan mineral,

berat isi asli, perubahan kadar air, kepadatan tanah, kondisi pembebanan, struktur tanah

dan waktu (Soetjiono, 2008).

Das (1993) menyatakan nilai hasil pengujian di lapangan dan di laboratorium,

akan menunjukan bahwa tanah tersebut lunak apabila: Koefisien rembesan (k) sangat

rendah ≤0.0000001 cm/dt, Batas cair (LL) ≥ 50%, Angka pori (e) antara 2,5 – 3,2, Kadar

air dalam keadan jenuh antara 90% - 120%, dan Berat spesifik (Gs) berkisar antara 2,6 –

2,9.

Dalam Panduan Geoteknik penggunaan istilah “tanah lunak” berkaitan dengan

tanah-tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki secara berhati-hati dapat

menyebabkan masalah ketidakstabilan dan penurunan jangka panjang yang tidak dapat

ditolerir, tanah tersebut mempunyai kuat geser yang rendah dan kompresibilitas yang

tinggi.

Pengertian tanah lunak menurut Rachlan (1986) adalah tanah yang umumnya

terdiri dari tanah lempung termasuk material pondasi yang sangat jelek karena kadar

airnya yang tinggi, permeabilitas rendah dan sangat compressible dan tanah yang

secara visual dapat ditembus dengan ibu jari minimum sedalam ± 25 mm, atau

mempunyai kuat geser 40 kpa berdasakan uji geser baling lapangan. Sedangkan menurut

Pedoman Konstruksi dan Bangunan (2005) dan dua orang peneliti yaitu: Soetjiono (2008)

dan Pasaribu (2008) tanah lunak adalah tanah yang bersifat lemah, secara alamiah

terbentuk dari proses pengendapan sebagai lapisan aluvial, umumnya terdapat di dataran

aluvial, rawa dan danau; dan ditinjau secara mekanisme kejadian adalah tanah deposit

yang sangat kompresif dan kuat gesernya rendah, yang mana kuat geser undrained

lapangan kurang dari 40 kPa dan kompresibilitas tinggi.

Berbeda pula dengan Holtz dan Kovacs (1981), mereka mendefinisikan tanah

lunak adalah sebagai tanah yang mempunyai sebagian besar ukuran butirnya sangat halus

atau lolos ayakan No. 200. Sedangkan Bina Marga (2010) mendefenisikan tanah lunak

16

dari sisi kekuatan tanah yaitu sebagai setiap jenis tanah yang mempunyai CBR lapangan

kurang dari 2%.

Dalam rekayasa geoteknik, klasifikasi ketiga tipe tanah tersebut dibedakan

berdasarkan kadar organiknya seperti Tabel 2.3.

Tabel 2. 3 Tipe Tanah Berdasarkan Kadar Organik

Jenis Tanah Kadar Organik %

Lempung < 25

Lempung Organik 25 – 75

Gambut > 75

(Sumber: Herry, 2011)

Sedangkan menurut Soetjiono (2008), pada umumnya tipe dan jenis tanah lunak

ditentukan oleh sifat dan karakteristik tanah, yang meliputi perubahan volume, jumlah

dan jenis kandungan mineral, berat isi asli, perubahan kadar air, kepadatan tanah, kondisi

pembebanan, struktur tanah dan waktu.

Selain itu ada 7 karakteristik tanah lunak, yaitu:

1. Kuat geser rendah

2. Bila kadar air bertambah kuat gesernya berkurang.

3. Bila struktur tanah terganggu, kuat gesernya berkurang

4. Bila basah akan bersifat plastit dan mudah mampat

5. Menyusut bila kering dan mengembang bila basah

6. Memiliki kompresibilitas yang besar

7. Berubah volumenya dengan bertambahnya waktu sebagai akibat gaya rangkak

(creep) pada beban yang konstan.

Menurut Terzaghi (1967) tanah lempung kohesif diklasifikasikan sebagai “tanah

lunak” apabila mempunyai daya dukung lebih kecil dari 0,5 kg/cm2 dan nilai N-SPT < 4.

Deskripsi tanah lempung berdasarkan nilau N-SPT dan kuat tekan bebas tertera pada

Tabel 2.4.

17

Tabel 2. 4 Deskripsi Tanah Lempung Berdasarkan Nilai N-SPT dan Kuat Tekan Bebas

(Sumber: Terzaghi & Peck,1967)

2.5. Pengujian Laboratorium

Pada penelitian ini terdapat beberapa pengujian yang dilakukan guna untuk

mendapatkan data parameter tanah yang dibutuhkan. Pengujian yang dilakukan dibagi

menjadi dua secara garis besar yaitu pengujian untuk mengetahui sifat fisis tanah, dan

pengujian sifat mekanis tanah yang akan diuraikan di halaman selanjutnya.

2.5.1. Sifat Fisis Tanah

a. Kadar Air

Pengujian ini dilakukan dengan tujuan untuk menentukan kadar air dari

sampel tanah yaitu perbandingan berat air yang terkandung dalam sampel

tanah dengan berat pada saat kondisi tanah kering. Dengan kata lain

pengujian ini untuk mengetahui besar kadar air yang ada pada tanah

tersebut.

𝑤 = 𝑤𝑤

𝑤𝑠 𝑥 100%

Dimana:

w = kadar air (%)

ww = berat air dalam tanah (gr)

ws = berat kerinng tanah (gr)

18

b. Analisis Pembagian Butir (Grain Size Analysis) dan Hidrometer

1. Pemeriksaan Analisis Pembagian Butir

Pada dasarnya partikel-partikel pembentuk struktur tanah

mempunyai ukuran dan bentuk yang beraneka ragam, baik pada

tanah kohesif maupun tanah nonkohesif. Sifat suatu tanah banyak

ditentukan oleh ukuran butir dan distribusinya. Sehingga didalam

mekanika tanah, analisis ukuran butir banyak dilakukan/dipakai

sebagai acuan untuk mengklasifikasikan tanah. Tujuan dari

pengujian ini adalah untuk mengetahui distribusi ukuran butir

tanah (gradasi).

Koefisien keseragaman (uniform coefficient)

𝐶𝑢 = 𝐷60

𝐷10

Dimana:

D60 = diameter butiran yang lolos 60%

D10 = diameter butiran yang lolos 10%

Koefisien konkavitas (concavity coefficient)

𝐶𝑐 = (𝐷30)2

(𝐷10 . 𝐷60)

Dimana:

D30 = diameter butiran yang lolos 30%

Adapun pedoman yang dipakai dalam percobaan ini adalah batas

ukuran butiran menurut ASTM D 422.

Untuk membedakan antara tanah berbutir kasar dan tanah berbutir

halus, maka digunakan saringan No. 200:

Tanah berbutir kasar adalah tanah dimana butiran yang tertahan

saringan No.200 dan kandungan fraksinya > 50 %.

19

Tanah berbutir kasar adalah tanah dimana butiran yang lolos

saringan No.200 dan kandungan fraksinya > 50 %. Grafik

klasifikasi tanah menggunakan metode ASTM D-422 terdapat

pada Gambar 2.5.

Selain menggunakan metode ASTM untuk mengklasifikasikan

tanah terdapat beberapa metode lainnya seperti USCS (Unified Soil

Classification System) dengan menggunakan Tabel 2.5 dan

Gambar 2.6

(Sumber: Das, 2009)

Gambar 2. 5 Contoh Grafik Klasifikasi Tanah Menggunakan metode ASTM D-422

Tabel 2. 5 Klasifikasi Tanah Menggunakan USCS

20

(Das, 2009)

Dan untuk klasifikasi AASTHO (Association Of State Highway

and Transporting Official) seperti yang dapat di lihat pada Tabel

2.6 .

(Sumber: Das, 2009)

Gambar 2. 6 Grafik Klasifikasi Tanah USCS

Tabel 2. 6 Klasifikasi Tanah dengan Metode AASHTO

21

2. Pemeriksaan Hidrometer (Koloidal)

Alat hidrometer yang digunakan makin lama makin turun ke

bawah jika lumpur makin mengendap, sehingga alat hydrometer

pada waktu tertentu menunjukkan angka nol dan hal ini berarti

bahwa lumpur sudah mengendap. Pengujian ini didasarkan pada

hubungan antara kecepatan jatuh dari suatu butiran di dalam suatu

larutan, diameter butiran, berat jenis butiran, berat jenis larutan dan

kepekaan larutan. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk

enentukan kadar lumpur dalam tanah, menentukan distribusi

butiran tanah, serta menentukan klasifikasi jenis tanah

membandingkan presentase butiran lanau dan lempung. Dari hasil

tersebut didapatkan data yang setelah diolah akan diperoleh grafik

distribusi butiran yang merupakan hubungan antara diameter dan

prosentase lolos.

Rcp = R + temperature correction + zero correction

Rcl = R + minescus correction

Dimana:

Rcp = hasil pembacaan alat ukut hydrometer yang sudah

dikoreksi

R = hasil pembacaan alat ukur hydrometer

Menghitung persentasi butiran halus

% 𝑏𝑢𝑡𝑖𝑟𝑎𝑛 ℎ𝑎𝑙𝑢𝑠 = 𝛼. 𝑅𝑐𝑝

𝑤𝑠 𝑥 100%

Dimana:

ws = berat kerinng tanah (gr)

α = koreksi untuk berat jenis dari butiran

α = 𝐺𝑠 . 1,65

(𝐺𝑠−1).𝐺𝑠

22

Mencari garis tengah butir-butir tanah:

𝐷 = 𝐾 𝑥 (𝐿

𝑡)

0,5

Dimana:

K = rasio kekentalan air yang ditentukan dengan

menggunakan grafik

L = panjang efektif yang ditentukan dengan menggunakan

grafik yang diberikan pada gambar sesuai dengan harga R yang

bersangkutan

t = waktu pembacaan

c. Batas-batas Atterberg

Batas cair dan batas plastis tidak secara langsung memberi angka-angka

yang dapat dipakai dalam perhitungan desain atau desain. Yang diperoleh

dari pengujian atterberg limit ini adalah gambaran secara garis besar akan

sifat-sifat tanah yang bersangkutan. Tanah yang batas cairnya tinggi

umumnya mempunyai sifat-sifat teknis yang buruk, yaitu kekuatannya

rendah, kompresibilitasnya tinggi dan sulit dalam pemadatannya. Untuk

macam-macam tanah tertentu atterberg limit dapat dihubungkan secara

empiris dengan sifat-sifat lainnya, misalnya dengan kekuatan geser atau

compression index dan sebagainya.

1. Batas Cair

Batas cair didefinisikan sebagai kadar air dimana contoh tanah yang telah

dimasukkan pada alat cassagrande, dibuat celah ditengahnya dengan

standard grooving tool lalu alat cassagrande diputar dengan kecepatan 2

ketukan per-detik dan tinggi jatuh 10 mm, sehingga pada ketukan ke-25

contoh tanah yang digores dengan grooving tool merapat sepanjang -,5

inch. Batas cair adalah kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan

keadaan plastis (yaitu batas atas atau daerah plastis) atau menyatakan

kadar air minimum dimana tanah masih dapat mengalir dibawah beratnya.

23

Umumnya percobaan ini dilakukan terhadap beberapa contoh tanah

dengan kadar air berbeda dan banyaknya pukulan dihitung untuk masing-

masing kadar air. Dengan demikian dapat dibuat grafik kadar air terhadap

banyaknya pukulan. Dari grafik ini dapat dibaca kadar air pada pukulan

tertentu.

Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan kadar air contoh sampel

tanah pada keadaan plastis dan keadaan cair, untuk mencari batas cair

digunakan rumus:

𝑊𝐿 = 𝑊𝑁 𝑥 (𝑁

25)

0,12

Dimana:

WL = batas cair

WN = kadar air pada pukulan ke N

N = pukulan yang mendekati pukulan ke-25

2. Batas Plastis

Batas plastis (plastic limit) didefinisikan sebagai kadar air pada batas

dimana contoh tanah digulung pada pelat kaca hingga mencapai diameter

kurang lebih 1

8 inch (3,2 mm) dan tanah tersebut tepat retak-retak halus.

Batas plastis dapat dihitung menggunakan rumus dibawah ini:

𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝑃𝐿

Dimana:

LL = batas cair pada ketukan 25 (%)

PL = batas plastis

Grafik antara nilai batas cair dan kadar air untuk mendapatkan batas cair

suatu tanah tertera pada Gambar 2.7.

24

Gambar 2. 7 Contoh Grafik dari Pengujian Atterberg Limit pada Ketukan 25

3. Batas Susut

Batas susut (shrinkage limit) adalah kadar air maksimum, dimana

pengurangan kadar air selanjutnya tidak menyebabkan berkurangnya

volume tanah. Batas susut menunjukkan kadar air atau batas dimana tanah

dalam keaadan jenuh yang sudah kering tidak akan menyusut lagi,

meskipun dikeringkan terus atau batas dimana sesudah kehilangan kadar

air selanjutnya tidak menyebabkan penyusutan volume tanah. Percobaan

batas susut (shrinkage limit) ini bertujuan mengetahui batas menyusut

tanah yaitu kadar air dari contoh pada keadaan padat dan keadaan semi

padat. Rumus untuk mencari batas susut (SL) adalah:

𝑆𝐿 = 𝑤 − [(𝑉𝑤 − 𝑉𝑑

𝑊𝑑) 𝑥 100%]

Dimana:

SL = batas susut (%)

w = kadar air (%)

Vw = volume tanah basah (cm3)

Vd = volume tanah kering (cm3)

Wd = berat tanah kering (gr)

Vd = 𝑤𝑠− 𝑤𝑝

𝜌 ; Vw =

𝑤4− 𝑤1

𝜌

25

4. Indeks Plastisitas

Indeks plastisitas adalah selisih antara batas cair dan batas plastis yaitu

daerah dimana tanah tersebut dalam keadaan plastis (plasticity index).

Rumus untuk mencari indeks plastisitas (PI) adalah:

𝑃𝐼 = 𝐿𝐿 − 𝑃𝐿

Dimana:

PI = indeks plastisitas

LL = batas cair

PL = batas plastis

Kategori tanah ditinjau dari nilai indeks plastisitas dan jenis tanah dapat di

lihat seperti pada Tabel 2.8.

Tabel 2. 7 Nilai Indeks Plastisitas dan Jenis Tanah

IP Sifat Jenis Tanah Plastisitas Kohesi

0 Non plastis Pasir Non plastis Non Kohesif

< 7 Plastisitas Rendah Lanau Rendah Agak Kohesif

7 - 17 Plastisitas Sedang Lempung Berlanau Sedang Kohesif

> 17 Plastisitas Tinggi Lempung Tinggi Kohesif

(Sumber: Jumikis, 1962)

2.5.2. Sifat Mekanis Tanah

a. Pemadatan (Kompaksi)

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara kadar

air dan kepadatan tanah. Ada beberapa rumus yang digunakan dalam

pengujian ini, diantaranya:

Menghitung kadar air

𝑤 = 𝑊

𝑊𝑑 𝑥 100%

Dimana:

w = kadar air (%)

ww = berat air dalam tanah (gr)

26

wd = berat kerinng tanah (gr)

Menghitung kadar air akhir

𝑤𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 = 𝑤𝑚𝑢𝑙𝑎 − 𝑚𝑢𝑙𝑎 + (𝑤𝑚𝑢𝑙𝑎 − 𝑚𝑢𝑙𝑎 + 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑎𝑖𝑟

𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ) 𝑥 100

Menghitung berat volume basah

𝛾𝑤𝑒𝑡 = 𝑤𝑤𝑒𝑡

𝑉𝑚𝑜𝑢𝑙𝑑

Menghitung berat kering

𝑤𝑑𝑟𝑦 = 𝑤𝑤𝑒𝑡

1 + (𝑤

100)

Menghitung berat isi kering

𝛾𝑑𝑟𝑦 = 𝑤𝑑𝑟𝑦

𝑉𝑚𝑜𝑢𝑙𝑑

Menghitung berat isi basah

𝛾𝑤𝑒𝑡 = 𝐺𝑠

1 + (𝑤 . 𝐺𝑠)

Dalam uji pemadatan, percobaan dilakukan dengan beberapa

variasi kadar air. Hasil dari pengujian pemdatan berupa grafik hubungan

antara kadar air dan berat volume atau berat isi keringnya. Dari grafik

tersebut akan diambil kadar air optimum (Optimum Moisture Content) dan

berat kering maksimum (Maximum Dry Density). Tujuan dari pemadatan

antara lain:

1. Meningkatkan nilai kuat geser tanah.

2. Mengurangi sifat kompresibilitas tanah.

3. Mengurangi permeabilitas.

4. Mengurangi penambahan volume akibat penambahan

kadar air.

Proctor (1933), telah mengamati bahwa ada hubungan yang pasti

antara kadar air dan berat volume kering yang padat. Untuk berbagai jenis

tanah pada umumnya salah satu nilai kadar air optimum tertentu untuk

mencapai berat volume kering maksimumnya.

27

Karakteristik kepadatan tanah dapat di nilai dari pengujian

standard laboratorium yang disebut uji proctor di modifikasi (modified

proctor), dan ada juga uji proctor standar. Yang menunjukan perbedaan

dari keduanya, yaitu beban penumbuk yang diberikan, tinggi jatuh beban,

dan jumlah lapisan seperti yang dapat di lihat pada Tabel 2.8.

Tabel 2. 8 Perbedaan Standard Procor dan Modified Proctor

b. Triaxial UU (Unconsolidated Undrained)

Kuat geser tanah adalah kemampuan tanah untuk melawan

tegangan geser yang terjadi pada saat terbebani. Keruntuhan geser (shear

failure) tanah terjadi bukan disebabkan karena hancurnya butir-butir tanah

tersebut tetapi karena adanya gerak relatif antara butir-butir tanah tersebut.

Parameter-parameter kekuatan geser untuk suatu tanah tertentu

dapat ditentukan dari hasil-hasil pengujian laboratorium pada contoh-

contoh tanah lapangan (in-situ soil) yang mewakili. Diperlukan ketelitian

dan perhatian yang besar terhadap proses pengambilan contoh,

penyimpanan contoh, dan perawatan contoh sebelum pengujian, terutama

untuk contoh tanah tidak terganggu (undisturbed) di mana struktur tanah

di lapangan dan kadar airnya harus dipertahankan. Penentuan parameter-

parameter kekuatan geser dapat dilakukan dengan melakukan pengujian-

pengujian seperti, dengan menggunakan alat triaxial untuk tanah lempung

atau dengan direct shear yang cocok untuk tanah pasir. Namun, pada

penelitian ini yang digunakan hanyalah uji triaxial saja dikarenakan

contoh uji berupa tanah lempung lunak.

Menurut Bowles, nilai kuat geser pada tanah lempung tergantung

pada jenis dan keadaan tanah (undisturbed atau remoulded) serta prosedur

pengujian yang dilakukan (UU, CU, CD). Selain itu, saturasi pada contoh

uji tanah harus diasumsikan 100 % untuk mendapatkan parameter

kekuatan geser seperti di lapangan.

Jenis Pemadatan Berat Penumbuk Tinggi Jatuh Jumlah Lapisan

Standard Proctor 2,5 kg 30,5 cm 3 lapis

Modified Proctor 4,54 kg 45,7 cm 5 lapis

28

Dengan pertimbangan waktu penelitian dan objek pada penelitian

ini adalah tanah lempung maka digunakan pengujian Triaxial UU untuk

mendapatkan nilai kuat gesernya.

c. Consolidation (Konsolidasi)

Pengujian konsolidasi bertujuan untuk menentukan sifat

pemampatan suatu jenis tanah, yaitu sifat-sifat perubahan isi dan proses

keluarnya air dari dalam pori tanah yang diakibatkan adanya perubahan

tekanan vertikal yang bekerja pada tanah tersebut.

Pada penelitian ini pengujian konsolidasi dilakukan agar dapat

membandingkan tingkat kemampatan dan koefisien permeabilitas pada

setiap variasi campuran bakteri pada sampel tanah. Dengan rumus

dibawah ini maka nilai permeabilitas dapat di ketahui:

k = mv . γw .Cv

Dimana:

k = Koefisien rembesan atau permeabilitas (cm/det)

Cv = Koefisien konsolidasi

γw = Berat isi air (gr/cm3)

mv = Koefisien kemampatan volume (cm/gr)

2.6. Penelitian Terkait Sebelumnya

1. Dejong, 2006

Pada penelitian ini menggunakan tanah umum mikroorganisme Bacillus

pasteurii. Faktor penting untuk menentukan keberhasilan pengobatan mikroba

meliputi pH, suplai oksigen, metabolisme status, dan konsentrasi mikroba, dan

ion kalsium di flushes pengolahan biologis dan gizi, serta urutan waktunya

suntikan. Spesimen disemen dengan gipsum dan mikroba diinduksi Kalsit

keduanya menunjukkan perilaku serupa dalam hal diamati dan kecepatan

gelombang geser dan normalisasi, Laju perubahan diamati juga terdeteksi.

Awalnya, tingkat rendah, dan secara bertahap meningkat menjadi maksimal

kemudian mulai berkurang, mendekati nol pada kesimpulan dari sementasi.

29

Hasilnya menunjukkan kekakuan geser meningkat awal dan kapasitas

elastis yang lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen longgar tidak diobati,

dan mirip dengan kontrol gipsum-disemen perilaku spesimen.Degradasi

sementasi baik gipsum dan spesimen.

2. Angelina Lynda, 2013

Stabilisasi menggunakan bakteri Bacillus Subtilis dengan jenis tanah yang

digunakan adalah lempung berpasir. Variasi persentase larutan sementasi dan

larutan bakteri adalah 0 cc, 2 cc, 4 cc, dan 6 cc dengan masa pemeraman 3, 7,

14, 21, 28 hari. Untuk membuktikan peningkatan kuat geser tanah yang terjadi,

digunakan uji geser langsung sebagai pengujiannya.

Hasil dari penelitian beliau yang optimum diperoleh pada sampel tanah 3x

injeksi (6 cc larutan bakteri dan 6 cc larutan sementasi). Dimana nilai kohesi

yang diperoleh sebesar 1,192 gr/cm2 dan nilai sudut geser dalam sebesar 35,07⁰.

Dengan perbandingan bakteri Bacillus Subtilis, larutan sementasi dan tanah pasir

berlempung 1:1:11, yaitu 1 cc larutan bakteri Bacillus Subtilis berbanding 1 cc

larutan sementasi berbanding 11 cm3 tanah pasir berlempung. Dengan jumlah

bakteri dan larutan sementasi tersebut diperoleh hasil yang optimum yaitu

meningkatnya parameter kuat geser tanah sebesar 297% untuk kohesi dan 6,86%

untuk sudut geser dalam tanah asli.

3. Rio Alvin Arfandy, 2017

Stabilisasi tanah dengan mikroorganisme merupakan salah satu metode

yang baik untuk diaplikasikan,karena metode tersebut ramah lingkungan. Tugas

akhir ini membahas tentang salah satu tindakan stabilisasi tanah pada tanah

ekspansif dengan mikroorganisme. Mikroorganisme yang digunakan ialah

mikroorganisme lokal Indonesia dengan jenis Bacillus Subtilis. Karakteristik

tanah yang dievaluasi dalam penelitian ini ialah karakteristik mekanik dengan

melakukan pengujian kuat tekan bebas. Metode pelaksanaannya ialah

melakukan pengujian pemadatan, kadar air, dan batas atterberg pada tanah

ekspansive. Tanah ekspansive dicampurkan dengan bakteri dengan variasi

jumlah larutan bakteri yang setelah itu juga diperam dengan variasi waktu yang

berbeda.

30

Variasi jumlah larutan yang digunakan ialah 8cc, 12cc, 15cc, 18cc, 21cc,

24cc dan 27cc dengan waktu pemeraman dari 3 hari, 7 hari hingga 14 hari. Hasil

analisis yang diperoleh ialah nilai parameter kuat tekan bebas yang pada tanah

ekspansive yang dicampurkan dengan Bacillus Subtilis mengalami peningkatan

secara kontinu. Komposisi optimum yang diperoleh untuk menstabilkan tanah

organic dengan Bacillus S. ialah pada variasi jumlah larutan 12cc dan waktu

pemeraman 14 hari. Nilai parameter kuat tekan bebas yang diperoleh yaitu qu =

0,930 gr/cm

2.

4. Imelda Vera Tumanan, 2014

Stablisasi tanah dengan mikroorganisme merupakan salah satu metode

yang baik untuk diaplikasikan, karena metode tersebut ramah lingkungan.

Dalam penelitian ini membahas tentang salah satu tindakan stabilisasi tanah pada

tanah organik dengan mikroorganisme. Mikroorganisme yang digunakan ialah

mikroorganisme lokal Indonesia dengan jenis Bacillus Subtilis. Karakteristik

tanah yang dievaluasi dalam penelitian ini ialah karakteristik mekanik

dengan melakukan pengujian geser langsung. Metode pelaksanaannya ialah

melakukan pengujian karakteristik fisis pada tanah organik yang telah diambil

dari lokasi. Kemudian melakukan pengujian pemadatan, permeabilitas, dan

geser langsung pada tanah asli. Tanah organik dicampurkan dengan bakteri

dengan variasi jumlah larutan bakteri yang setelah itu juga diperam dengan

variasi waktu yang berbeda. Variasi jumlah larutan yang digunakan ialah 2cc,

4cc dan 6 cc dengan waktu pemeraman dari 7 hari, 21 hari hingga 28 hari. Hasil

analisis yang diperoleh ialah nilai parameter kuat geser yang pada tanah organik

yang dicampurkan dengan Bacillus Subtilis mengalami peningkatan secara

kontinu. Komposisi optimum yang diperoleh untuk menstabilkan tanah

organik dengan Bacillus S. ialah pada variasi jumlah larutan 6 cc dan waktu

pemeraman 28 hari. Nilai parameter kuat geser yang diperoleh yaitu : ϕ = 31,59º

dan c = 1,190 kg/cm2 .

5. Hasriana, Lawalenna Samang, M. Natsir Djide, Tri Harianto, 2017

Tanah lunak dengan daya dukung rendah tidak mampu mendukung

konstruksi diatasnya sehinggadiperlukan suatu metode perbaikan tanah guna

memperbaiki struktur tanah tersebut. Stabilisasitanah dengan bahan kimia

31

seperti kapur, semen , dan fly ash merupakan metode stabilisasi yangpaling

populer. Saat ini alternative bio stabilisasi ramah lingkungan semakin

berkembang denganpemanfaatan mikroorganisme (bakteri bacillus subtilis).

Tujuan penelitian ini adalah untukmenentukan karakteristik tanah lunak yang

dicampur larutan konsentrasi bakteri bacillus subtilisdengan melakukan

pengujian kuat tekan Unconfined Compression Test (UCT). Medium

larutankonsentrasi bakteri yang digunakan adalah bacillus subtilis cultur 6 hari

dengan komposisi 2%, 4%,6%, 8% dan 10% pada kondisi kepadatan optimum.

Waktu pemeraman dilakukan selama 3, 7, 14 dan 28 hari setelah pembuatan

benda uji. Hasil pengujian menunjukan bahwa kuat tekan optimum didapatkan

pada penambahan larutan konsentrasi bakteri bacillus subtilis 6% dengan waktu

pemeraman 28 hari. Peningkatan nilai kuat tekan dari 26 kN/m atau sebesar 15

kali dari tanah tanpa stabilisasi. Hal ini menunjukkan penggunaan larutan

konsentrasi bakteri bacillus subtilis cukup signifikan meningkatkan nilai kuat

tekan.