kajian sisa industri abu dasar arang batu (cba) sebagai
TRANSCRIPT
Kajian Sisa Industri Abu Dasar Arang Batu (CBA) Sebagai
Bahan Tambah Dalam Penstabilan Tanah Liat
Saiful Hazman bin Mokhtar
Jabatan Kejuruteraan Awam, Politeknik Sultan Haji Ahmad Shah
E-mail: [email protected]
Ernie binti Kulian @ Abd Karim
Jabatan Kejuruteraan Awam, Politeknik Sultan Haji Ahmad Shah
E-mail: [email protected]
Abstrak
Tujuan kajian ini dilaksanakan adalah untuk melihat potensi sisa industri iaitu abu
dasar arang batu (CBA) terhadap penstabilan tanah liat. CBA terhasil daripada pembakaran arang batu semasa proses penjanaan tenaga elektrik. Sisa industri ini
diperolehi daripada Stesen Janakuasa Elektrik Tanjung Bin, Pontian Johor. Ujian analisa ayakan, had Atterberg dan pemadatan telah dijalankan bagi tujuan penentuan
ciri-ciri asas tanah liat yang digunakan dalam kajian ini. Manakala bagi tujuan
penentukan parameter kekuatan ricih tanah iaitu nilai kejelekitan(c) dan sudut geseran
tanah () , ujian ricih terus dilaksanakan. Sebanyak empat sampel kajian disediakan dimana sampel S1 terdiri daripada sampel kawalan. Sampel M1, M2 dan M3 pula distabilkan menggunakan CBA. Campuran agen penstabilan CBA ditetapkan sebanyak
0%, 10%, 20% dan 30%, manakala abu terbang arang batu, CFA pula dicampur
sebanyak 5% bagi setiap sampel ubahsuai tersebut. Ujian X-Ray Fluorescence (XRF)
turut dilaksanakan bagi mengetahui komposisi kimia CBA dan tanah liat tersebut.
Semua ujikaji dilaksanakan merujuk kepada British Standard BS1377. Setelah ujikaji
makmal dan analisa dilaksanakan didapati jenis tanah liat yang diperolehi adalah daripada jenis tanah bergred tidak baik dengan kadar keplastikan yang rendah. Melalui
analisa ujian ricih terus, didapati parameter kekuatan ricih tanah telah meningkat
berbandingan sampel kawalan dengan campuran CBA sebanyak 20%. Oleh demikian
dapat disimpulkan sisa industri tersebut berpotensi untuk dijadikan agen penstabilan
tanah liat.
Keywords: Abu dasar arang batu (CBA), Penstabilan tanah liat, Kekuatan ricih tanah.
1. Pengenalan
Tanah liat merupakan bahan semula jadi yang terdiri daripada zarah-
zarah halus di mana saiznya kurang daripada 60 mikro meter. Ia juga mempunyai sifat keplastikan dan kejelekitan yang tinggi. Selain daripada itu, tanah liat mengandungi lompang liang yang halus di mana ia
mampu mengekalkan air yang diserap (Muthupriya, 2017). Dalam keadaan ini, tanah liat cenderung untuk mengembang dan mengecut seterusnya akan mengakibatkan enapan tanah. Apabila tanah liat
terdedah kepada kenaikan air bumi, ia akan berubah sifat daripada pejal
kepada separa pejal dan cair (Rajakumar & Meenambal 2015). Keadaan ini akan menyebabkan masalah dalam kerja pembinaan seperti subgred
jalan kerana ketahanan dan kekuatan galas beban berkurangan.
Tanah liat perlu distabilkan terlebih dahulu sebelum kerja-kerja pembinaan dilaksanakan. Terdapat dua keadah utama dalam
penstabilan tanah iaitu secara mekanikal dan additive. Penstabilan secara mekanikal adalah dengan mencampurkan tanah bersama bahan berbutir seperti pasir. Penstabilan secara additive pula terdiri daripada
dua keadaan samada secara kimia atau bitumen. Contoh bahan penstabilan secara kimia yang sering digunapakai adalah seperti simen,
lime atau abu terbang (fly ash). Penggunaan bahan-bahan ini akan meningkatkan kos pembinaan. Oleh demikian bahan alternatif seperti
sisa industri berkemungkinan boleh digunapakai untuk menggantikannya.
Penyelidikan penstabilan tanah dengan menggunakan sisa bahan buangan industri seperti abu terbang, klinker, serbuk silika, abu dasar
relau arang batu dan lain-lain masih kurang dilaksakan di Malaysia. Salah satu sisa industri yang semakin bertambah adalah abu dasar
arang batu (coal bottom ash) dimana ia terhasil dari relau loji janakuasa elektrik. Laporan daripada Tenaga Nasional Berhad 2012 menyatakan bahawa jumlah tenaga elektrik yang dijana pada 2011 adalah sebanyak
103,327 GWh dimana 44% daripada tenaga tersebut dijana daripada arang batu. Peningkatan penggunaan arang batu bagi penjaaan tenaga
elektrik telah mendorong penyelidikan ke atas abu bahan api tersebut sebagai agregat ringan. Ia bertujuan untuk mengurangkan penggunaan agregat semulajadi dalam pembinaan.
Abu dasar arang batu atau dikenali sebagai coal bottom ash (CBA),
merupakan sisa industri yang terhasil daripada penjanaan tenaga elektrik daripada arang batu. Sisa ini jika tidak dilupus secara
sistematik akan meningkatkan pencemaran alam sekitar (Ismail, 2006). Oleh demikian, altenatif lain dikenalpasti bagi menggunakan sisa tersebut di industri pembinaan seperti jalan raya, bahan binaan dan
lain-lain.
Melalui ujian ciri-ciri fizikal, didapati ketumpatan CBA lebih rendah jika dibandingkan dengan agregat halus iaitu pasir (Ismail, 2006). Menurut
FIP Manual of Lightweight Aggregate Concrete (1983) abu dasar arang batu (CBA) mempunyai ketumpatan 30% lebih rendah berbanding agregat semulajadi seperti pasir. Kelebihan ini membantu mengurangkan
beban mati dalam pembinaan. Oleh demikian sisa industri ini diketagorikan sebagai agregat ringan.
Cadersa et.al (2014) telah menjalankan kajian berkaitan penggunaan
CBA sebagai bahan penstabilan lapisan subgred jalan. Jumlah campuran CBA yang digunakan dalam kajian beliau adalah 15%, 30% dan 40%. Setelah ujian makmal dan analisa dijalankan didapati sifat
mekanikal tanah bertambah baik dengan peningkatan penggunaan CBA. Melalui ujian CBR secara rendaman air dan tanpa rendaman didapati
peratusan penggunaan CBA 30% menunjukkan nilai tertinggi iaitu 145% dan 95% berbanding sampel kawalan yang hanya mencatat nilai 40%
dan 55%. Didapati kadar pengembangan tanah (swelling potential) berkurangan daripada 0.17% (campuran 0% CBA) kepada 0.04%
(campuran 40% CBA). Selain daripada itu, kadar keplastikan tanah berkurangan daripada sangat tinggi (highly plasticity) kepada medium tinggi (intermediate plasticity) pada campuran CBA sebanyak 30%. Oleh
demikian, dapat disimpulkan bahawa CBA boleh digunakan dengan jayanya sebagai bahan penstabil mekanikal untuk lapisan subgred jalan
pada kadar campuran antara 30% hingga 40%.
Devi et.al (2018) telah menjalankan kajian penggunaan CBA sebagai bahan tambah dalam penstabilan tanah hitam (black cotton soil). Tanah
hitam mengakibatkan kerosakan pada asas bangunan, lapisan jalan akibat daripada kadar pengembangan dan pengecutan yang tinggi. Bagi
mengatasi masalah tersebut pengkaji telah menambah CBA sebagai agen penstabilan dalam sampel tanah hitam pada kadar 5%, 10%, 15%, 20%, 25% dan 30%. Ujikaji yang dijalankan adalah had-had Atterberg, ujian
pemadatan (SPC), ujian kekuatan ricih tidak terkurung (UCC) dan ujian pemadatan California (CBR). Melalui analisis yang telah dilakukan beliau
mendapati nilai had cecair dan nilai had plastik semakin berkurang dengan pertambahan peratusan CBA. Daripada ujian kekuatan ricih tidak terkurung (UCC) didapati penggunaan CBA sebanyak 20%
menunjukkan nilai tertinggi iaitu 360.25kN/m2 berbanding 0% CBA iaitu 198.25kN/m2. Melalui ujian pemadatan pula, penggunaan 30%
CBA memberikan nilai kekuatan mampatan yang lebih baik berbanding 0% CBA. Manakala daripada ujian CBR yang telah dijalankan didapati sifat kejuruteraan tanah meningkat sehingga 40% pada kadar
penggunaan CBA sebanyak 30%.
Rajakumar & Meenambal (2015) telah menjalankan kajian kesan sisa abu dasar terhadap tanah liat berkeplastikan tinggi. Peratusan
campuran CBA ke atas sampel tanah liat tersebut adalah 0%, 20%, 30%, 40%, 50% dan 60%. Melalui ujian California Bearing Ratio (CBR), beliau mendapati keupayaan galas tertinggi terjadi pada peratus campuran
CBA sebanyak 40% berbanding sampel kawalan 0% CBA dengan nilai masing-masing adalah 10.153 dan 6.697. Pertambahan kekuatan
sebanyak 1.34 kali ganda (34%) membuktikan CBA berpotensi menstabilkan tanah liat berkeplastikan tinggi. Selain daripada itu, beliau mendapati penggunaan antara 10% hingga 40% CBA ke atas campuran
tanah liat mampu menambah kekuatan dan mengurangkan kesan pengembangan dan pengecutan tanah terbabit.
Chandra & Berntsson (2002) dalam bukunya bertajuk Lightweight Aggregate menyatakan abu dasar arang batu merupakan salah satu bahan mentah yang sesuai digunakan dalam kerja-kerja pembinaan struktur bangunan berbanding bahan-bahan lain seperti batuan loh dan
abu gunung berapi. Ini disebabkan abu dasar arang batu telah melalui proses pembakaran yang tinggi sehingga 1100o celcius, di mana telah
mengakibatkan ikatan antara zarah-zarahnya tinggi. Oleh demikian, abu
dasar arang batu mempunyai kekuatan yang lebih tinggi berbanding agregat ringan semulajadi. Selain daripada itu, kandungan silika
melebihi 60 % menjadikan abu dasar arang batu sebagai salah satu agregat ringan yang kuat semasa ia lakur pada suhu tinggi.
Muhardi et al. (2010) telah menjalankan kajian terhadap abu dasar
arang batu yang diperolehi daripada Stesen Janakuasa Tenaga Tanjung Bin di Johor. Stesen janakuasa ini menghasilkan abu dasar arang batu sebanyak 180 tan/hari hingga 1620 tan/hari. Jumlah pembakaran
arang batu harian adalah sebanyak 18000 tan. Melalui kajian terhadap komposisi kimia dengan menggunakan analisis XRF, kandungan utama
abu arang abu terdiri daripada oksida iaitu alumina, besi dan kalsium oksida. Manakala peratusan yang kecil terdiri daripada magnesium, kalium, barium, potassium, sodium dan titanium oksida. Jadual 1
menunjukkan komposisi kimia abu arang batu Tanjung Bin berdasarkan analisis daripada ujian XRF.
Melalui ujian analisa ayakan seperti di Rajah 1, didapati abu dasar
arang batu berada dalam kategori bergred baik. Graf menunjukkan agihan saiz zarah yang sekata antara 0.001mm hingga 0.6mm. Abu dasar arang batu berada dalam kategori bergred baik kerana agihan saiz
zarah antara batu baur halus bersaiz 20mm dan pasir halus bersaiz 0.075 adalah seragam. Purata pekali keseragaman Cu dan pekali kelengkungan Cc adalah 16.56 dan 1.01. Merujuk kepada Unified Soil Classification System (USCS), abu dasar arang batu diklasifikasikan sebagai pasir bergred baik.
Secara keseluruhan didapati abu dasar yang telah melalui proses
pembakaran berpotensi digunapakai dalam industri pembinaan kerana bahan ini mempunyai sifat-sifat berikut;
i. Nilai ketumpatan bandingan yang rendah,
ii. Berupaya kering secara semulajadi, iii. Mudah untuk dipadatkan, iv. Mempunyai geseran antara butir yang baik,
v. Kekuatan ricih yang tinggi dan vi. Kadar mampatan yang rendah.
Melalui ujian sifat fizikal didapati sisa industri ini berpotensi digunakan dalam kerja-kerja penambakan, penstabilan tanah, pembinaan jalan dan lain-lain. Selain daripada itu, penggunaan abu dasar arang batu dalam
kerja-kerja pembinaan kejuruteraan awam membantu menyelesaikan masalah pelupusan dan pencemaran terhadap alam sekitar.
1.1 Penyataan Masalah
Tanah liat mempunyai beberapa sifat semula jadi seperti kadar keboleh
kerjaan yang rendah, kadar pengembangan dan pengecutan yang tinggi, sensitif kepada air dan mempunyai kekuatan galas beban yang rendah.
Tanah ini perlu dibuang atau distabilkan terlebih dahulu sebelum pembinaan dilaksanakan di atasnya. Oleh demikian abu dasar arang
batu (CBA) dipilih sebagai bahan penstabilan secara mekanikal bagi tujuan kajian.
1.2 Objektif Kajian i. Menentukan ciri fizikal tanah liat melalui ujian analisa ayakan,
had Atterberg dan pemadatan merujuk kepada BS1377-2:1990. ii. Menentukan komposisi bahan kimia yang terkandung dalam
abu dasar arang batu dan tanah liat dengan melaksanakan
ujian analisa XRF. iii. Membandingkan parameter kekuatan ricih tanah liat yang
distabil menggunakan CBA pada kadar campuran tertentu dengan melaksanakan ujian ricih terus merujuk kepada BS1377-7:1990.
2. Metodologi kajian
Bahan yang digunakan dalam kajian ini adalah abu dasar arang batu (CBA), abu terbang arang batu (CFA) dan tanah liat. CBA dan CFA
diperolehi dari Stesen Janakuasa Tg Bin Johor manakala sampel tanah liat diperolehi sekitar Politeknik Sultan Haji Ahmad Shah, Kuantan. Abu
dasar arang batu dikeringkan terlebih dahulu sebelum diayak menggunakan saiz ayak 2.0 mm. Ujian analisa ayakan dijalankan bagi menentukan sifat fizikal abu dasar arang batu. Keputusan daripada
analisa ayakan tersebut dibandingkan dengan saiz zarah pasir untuk melihat perbezaan dari segi taburan zarah.
Ujian yang terlibat dalam penentuan sifat-sifat kejuruteraan bagi tanah
liat adalah ujian penentuan had-had Atterberg, ujian pemadatan dan analisa ayakan. Penentuan had-had Atterberg dijalankan berdasarkan BS 1377-2: 1990 (Part 2: Classification test) bertujuan untuk
memperolehi had cecair dan had plastik. Ujian yang terlibat dalam penentuan had cecair dan had plastik adalah ujian penusukan kun dan
ujian penentuan had plastik. Had cecair menunjukkan tahap kandungan air bila tanah berubah sifat daripada keadaan plastik kepada keadaan
cecair manakala had plastik pula merupakan tahap kandungan air bila tanah berubah dari separa pepejal kepada plastik. Nilai-nilai ini digunakan bagi penentuan indek keplastikan tanah.
Ujian analisa ayakan turut dijalankan dengan merujuk BS 1377-2: 1990.
Sifat tanah dipengaruhi oleh saiz zarah tanah dan agihan butiran seluruh tanah. Sifat ini antara salah satu faktor yang mempengaruhi kekuatan galas beban tanah.
Ujian XRF dilakukan untuk mendapatkan kandungan sebatian kimia yang terdapat di dalam sesuatu bahan. Ia memberi maklumat berkenaan sebatian oxide sahaja. Sampel bahan dikisar sehingga bersaiz 63 μm
sehingga menjadi debu atau serbuk kering. Sebanyak 7 gram sampel dan 3 gram asid borik ditimbang dan diadunkan sehingga sebati.
Campuran dimasukkan ke dalam palet keluli dan diratakan menggunakan spatula. Palet keluli dimasukkan ke dalam die barrel dan
diikuti oleh plunger. Setelah die set siap dipasang, sampel dimampatkan dengan tekanan 80 kN untuk menjadikan sampel dalam bentuk tablet. Sampel tablet tersebut diuji dengan menggunakan alat XRF dan data dianalisis menggunakan komputer.
Jadual 2 menunjukkan nisbah campuran bahan-bahan tersebut bagi
mengkaji potensi CBA dalam pentabilan tanah liat. CFA dicampur sebanyak 5% daripada jumlah berat sampel dan ianya berfungsi sebagai agen penstabilan bagi menggantikan simen. Bagi penyediaan sampel
yang mesra alam, jumlah CFA bagi menggantikan simen yang perlu digunakan adalah tidak melebihi 15%. Manakala bagi CBA pula,
pengkaji hanya menetapkan campuran maksimun sehingga 30% sahaja dengan pertambahan sebanyak 10% bagi setiap campuran (Devi 2018, Cadersa, 2014 & Muthupriya, 2017). Peratus kandungan air yang
digunakan semasa penyediaan campuran sampel kawalan dan ubahsuai adalah berdasarkan kandungan air optimum pada ketumpatan kering maksimum yang diperolehi melalui ujian pemadatan terhadap tanah liat.
Rajah 2 dan Rajah 3 menunjukkan sampel tanah liat dan abu dasar arang batu manakala Jadual 3 menunjukkan ujian-ujian yang
dilaksanakan bagi memenuhi objektif kajian.
3. Dapatan dan Analisa
3.1 Analisa ujian analisa ayakan
Pekali keseragaman Cu menunjukkan jenis tanah samada berpasir atau berkelikir, manakala nilai Cc menunjukkan samada zarah tanah tersebut bergred baik atau tidak. Merujuk kepada ujian dan analisa yang telah
dilaksanakan, didapati nilai pekali keseragaman Cu adalah 4.313 dan nilai pekali kelengkungan Cc adalah 0.93. Oleh demikian, dapat disimpulkan di sini bahawa tanah yang diperolehi dikategorikan
daripada jenis berbutir kasar bergred tidak baik. Rajah 4 menunjukkan taburan zarah tanah yang digunakan dalam kajian ini.
3.2 Analisa Ujian Had Atterberg
Ujikaji ini dijalankan bertujuan untuk menentukan had cecair (LL) dan
had plastik (PL) sampel tanah liat yang diperolehi. Penentuan had-had tersebut digunakan untuk mengenalpasti keplastikan tanah samada
berkeplastikan tinggi atau rendah dengan mengira indeks keplastikan. Prosedur dan analisis daripada kedua-dua ujikaji tersebut diperolehi daripada BS 1377-2:1990 (Part 2: Classification test).
3.2.1 Analisa ujian had cecair (LL)
Setelah ujian penusukan kun dilaksanakan didapati nilai had cecair bagi sampel tanah liat yang diperolehi adalah 38.5%. Rajah 5 menunjukkan
graf kandungan air melawan penusukan setelah analisa dilaksanakan.
3.2.2 Analisa ujian had plastik (PL)
Melalui analisa yang telah dijalankan seperti di Jadual 4, didapati nilai had plastik adalah 19.15%. Manakala indeks keplastikan tanah 19.4%.
Oleh demikian sampel tanah liat yang diperolehi dikategorikan sebagai tanah liat berkeplastikan rendah (Rajah 6).
3.3. Analisa ujian pemadatan
Prosedur dan analisis ujikaji ini dijalankan merujuk kepada BS 1377-4:1990 Part 4 : Compaction-related test. Melalui ujian makmal dan
analisis yang telah dijalankan didapati nilai ketumpatan kering maksima dan kandungan lembapan optimum masing-masing 1940kg/m3 dan
20%. Peratus kandungan air yang diperolehi ini digunakan semasa penyediaan sampel ujian ricih terus. Rajah 5 menunjukkan graf
lengkung pemadatan bagi memperolehi ketumpatan kering maksima dan kandungan air optima.
3.4 Analisa XRF
Tujuan ujian ini dilaksanakan adalah untuk mengetahui peratus kandungan unsur dan sebatian kimia di dalam sampel abu dasar arang
batu dan tanah liat. Keputusan ujian XRF diberikan di dalam Jadual 5. Terdapat empat sebatian kimia utama pada abu dasar arang batu iaitu
Silicon Dioxide (SiO2) sebanyak 43.1%, Aluminium oxide (Al2O3) sebanyak 25.7%, Calcium oxide (CaO) sebanyak 12.50% dan Iron (iii) Oxide (Fe2O3) sebanyak 10.1%. Manakala bagi sampel tanah liat pula
mempunyai tiga sebatian kimia yang utama iaitu Silicon Dioxide (SiO2) sebanyak 52.4%, Aluminium oxide, Al2O3 sebanyak 26.8% dan Iron (iii) Oxide (Fe2O3) sebanyak 14.9%. Muhardi (2010) dan Devi et.al (2018)
turut melaksanakan ujian komposisi kimia terhadap CBA dan mendapati nilainya tidak jauh berbeza.
3.5 Analisa ujian ricih terus
Ujian ricih terus dilaksanakan berdasarkan BS1377-7:1990 bertujuan
untuk menentukan parameter kekuatan ricih tanah berdasarkan nilai kejelekitan (c) dan sudut geseran (Ø). Rajah 8 menunjukkan analisa
kekuatan ricih bagi sampel S1, M1, M2 dan M3. Melalui graf tersebut didapati sampel M1 dan sampel M2 menunjukkan peningkatan terhadap parameter kekuatan ricih tanah berbanding sampel S1. Parameter nilai
kejelekitan berkurangan daripada 30.39kN/m2 kepada 4.66kN/m2 dengan pertambahan CBA. Merujuk kepada Unified Soil Classification System (USCS), abu dasar arang batu diklasifikasikan sebagai pasir
bergred baik. Keadaan ini turut menjadi faktor dalam membaiki sifat tanah liat berzarah halus. Daripada nilai parameter sudut geseran tanah
pula, didapati sampel M2 (20% CBA) menunjukkan nilai tertinggi iaitu 69.640 berbanding sampel S1 34.090. Peningkatan nilai ini secara tidak langsung akan meningkatkan keupayaan galas tanah dalam
menanggung beban. Walaubagaimanakan, bagi sampel M3 (30%) nilai parameter geseran kembali menurun kepada 35.970.
4. Kesimpulan
Tujuan kajian ini dilaksanakan adalah untuk mengkaji potensi CBA terhadap penstabilan tanah liat. Seperti yang diketahui tanah liat mempunyai sifat kestabilan yang rendah pada kandungan air yang tinggi
serta mempunyai ciri kadar pengembangan yang tinggi. Oleh demikian, tanah ini perlu distabilkan bagi mengurangkan kesan kerosakan terhadap struktur binaan di atasnya. Hasil daripada ujian dan analisa
yang telah dijalankan, dapat disimpulkan bahawa:
i. Ujian analisa ayakan, ujian had Atterberg dan ujian pemadatan dilaksanakan untuk menentukan jenis tanah dan ciri fizikal sampel
tanah yang diperolehi. Melalui analisa didapati sampel tanah liat yang diperolehi dikategorikan bergred tidak baik kerana nilai pekali kelengkapan (Cu) kurang daripada 1. Melalui analisa had atterberg
pula, keplastikan tanah liat tersebut adalah rendah. Manakala daripada analisa ujian pemadatan nilai ketumpatan kering
maksimum dan kandungan air optimum masing-masing adalah 1511 kg/m3 dan 23.14%.
ii. Ujian ricih terus dilaksanakan bertujuan untuk menentukan parameter kekuatan ricih tanah berdasarkan nilai kejelekitan C dan nilai sudut geseran tanah. Melalui analisa yang telah dijalankan
didapati secara umum sampel M1 (10% CBA) dan sampel M2 (20% CBA) telah mengalami peningkatan nilai parameter kekuatan ricih
berbanding sampel kawalan. Pertambahan penggunaan CBA kepada 30% (M3) menyebabkan nilai parameter tanah kembali berkurangan terutama kepada nilai sudut geseran. Parameter kekuatan ricih
maksimum merujuk kepada sampel M2 dengan pertambahan nilai CBA sebanyak 20% (Rajah 8). Peningkatan nilai kejelekitan dan
sudut geseran tanah ini disebabkan oleh pengaruh kehadiran butiran-butiran abu dasar arang batu terhadap komposisi tanah liat. Apabila bahan tersebut ditambah sebagai ejen penstabilan, geseran
antara zarah-zarah tanah meningkat kerana sifat abu dasar arang batu adalah berbutir kasar, Unified Soil Classification System (USCS).
iii. Parameter kejelekitan tanah merujuk kepada ikatan hidrostatik
diantara zarah-zarah tanah yang halus. Melalui analisa didapati nilai
kejelekitan tanah semakin berkurang dengan pertambahan CBA daripada 30.39kN/m2 kepada 4.66kN/m2. Penurunan nilai kekuatan ricih dapat mengurangkan proses pengembangan dan pengecutan
(swelling potential) disebabkan pertambahan zarah tanah yang kasar (CBA) Cadersa, 2014.
iv. Parameter sudut geseran tanah merujuk kepada geseran antara
zarah-zarah tanah. Tanah yang mempunyai nilai paramater sudut
geseran yang tinggi mengakibatkan keupayaan galas tanah turut meningkat. Melalui analisas yang telah dijalankan (Rajah 8) didapati
sampel M2 (20% CBA) menunjukkan nilai parameter geseran tertinggi berbanding S1 (0% CBA) dengan masing-masing nilai
paramater 34.090 dan 69.640. Pertambahan parameter sebanyak 51% ini disebabkan pertambahan zarah-zarah kasar CBA ke dalam sampel tanah liat. Keadaan ini berlaku disebabkan zarah kasar yang
terdapat dalam sampel tanah liat mula mendominasi keseluruhan campuran sampel tersebut. Selain daripada itu, kejelikatan (cohesive) dan kekuatan ikatan (bonding forces) menjadi minimum disebabkan penurunan kandungan zarah harus tanah liat (Cadersa, 2014). Devi et.al (2018) telah menjalankan kajian penggunaan abu dasar arang
batu (CBA) sebagai bahan tambah dalam penstabilan tanah hitam (black cotton soil) turut mendapati peratusan penggunaan CBA 20%
menunjukkan nilai kekuatan tertinggi melalui ujian kekuatan tidak terkurung (unconfined compressive strength) yang telah dijalankan.
Oleh demikian, dapat disimpulkan di sini bahawa sisa industri abu dasar arang batu (CBA) berpotensi dijadikan sebagai agen penstabilan tanah liat berkeplastikan rendah. Impak penggunaan bahan ini tinggi
kerana penggunaan sisa mampu mengurangkan kos pembinaan. Bahan ini boleh diaplikasikan dalam pembinaan asas jalan raya atau kerja-
kerja penambakan cerun.
RUJUKAN
British Standard Institution; BS 1377-2: 1990. Method of test for Soil for civil engineering purposes – Part 2: Classification tests, BSI
London, 1990
Cadersa, A.S. Seeborun, A.K & Andre C.C. (2014). Use of Coal Bottom Ash as Mechanical Stabilizer in Subgrade soil. Journal of Engineering Volume 2014
Chandra, S. & Berntsson, L. (2002). Lightweight Aggregate. Norwich, NY:
Noyes Publications/William Andrew Publishing
Demirbas A. (2008). Electricity from Coal and Utilization of Coal Combustion By-products. Taylor & Francis Group. Energy Sources, Part A, 30:1581-1585
Devi, C.R. et al. (2018). Bottom ASH as Additive Material for Stabilization of Expansive Soil. International Journal of Engineering and Techniques-Volume 4 Issue 2, Mar-Apr 2018.
Ismail, K.N. (2006). Penghasilan Agregat Ringan dari Abu Bahan Api Terhancur Sebagai Sumber Utama. Universiti Sains Malaysia: Tesis
Ph.D
Mohamad Noh C.K. (2012). Overview on the Energy Resources in
Malaysia. Forum on “Nuclear energy as an option for Malaysia”, United Nations Association Malaysia.
Muhardi et al. (2010). Engineering Characteristics of Tanjung Bin Coal Ash. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, Bund.K (15), 1117-1129.
Muhardi et al. (2010). Engineering Characteristics of Tanjung Bin Coal Ash. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, Bund.K (15), ms1117-1129.
Muthupriya et al. (2017). Soil Stabilization by Using Industrial Waste
Material as a Stabilizer. International Journal of ChemTech Research Vol.10 pp 431-438
Rajakumar, C. & Meenambal, T. (2015). Effect of Coal Ash in the Stabilization of Expensive Soil for the Pavement. International Journal of ChemTech Research Vol.8 pp 170-177
Appendix
Jadual 1 : Komposisi kimia abu arang batu Tanjung Bin melalui ujian XRF
(Muhardi et al., 2010)
Kandungan Kimia Abu terbang (Fly ash) Abu dasar (Bottom ash)
SiO2 Al2 O3
Fe2 O3 CaO
K2 O TiO2 MgO
P2 O5 Na2 O SO3
BaO
51.80% 26.50%
8.50% 4.81%
3.27% 1.38% 1.10%
0.90% 0.67% 0.60%
0.12%
42.70% 23.00%
17.00% 9.80%
0.96% 1.64% 1.54%
1.04% 0.29% 1.22%
0.19%
Jadual 2 : Nisbah campuran sampel kajian
Sampel Nisbah campuran
Tanah liat:CBA:CFA % CBA
S1 1:0:0 0%
M1 1:0.1:0.05 10%
M2 1:0.2:0.05 20%
M3 1:0.3:0.05 30%
Jadual 3 : Nisbah campuran sampel kajian
Objektif Ujian Justifikasi
Penentuan ciri fizikal tanah
Ujian ayakan (BS1377-2:1990)
Mengenalpasti jenis (Cu) dan gred tanah (Cc)
Ujian Had Atterberg
Menentukan had cecair (LL) dan had plastik (PL)
Ujian Pemadatan Menentukan ketumpatan kering maksimum (ρd)
dan kandungan air optimum (Wopt)
Analisa XRF Penentuan peratusan unsur kandungan kimia.
Penentuan parameter kekuatan ricih tanah liat
Ujian ricih terus Menentukan kekuatan ricih iaitu kejelekitan (c kN/m2) dan sudut
geseran ricih (Ø)
Jadual 4: Analisa had plastik
Bekas No 1 2
Jisim bekas kosong (M1) 8.88 8.70
Jisim bekas kosong + tanah basah (M2) 11.52 11.60
Jisim bekas kosong + tanah kering (M3) 11.21 10.70
Jisim air, Mw 0.31 0.50
Jisim pepejal, Ms 2.33 2.00
Kandungan Air (w) 13.30 25.00
Had plastik = purata kandungan air (w) 19.15%
Indeks Keplastikan = Had cecair (LL) –
Had Plastik (PL)
38.5% - 19.15% = 19.4
Jadual 5 : Kandungan Bahan Kimia dalam Abu Dasar Arang
Jenis Abu dasar arang
batu (CBA)
Tanah liat
Carbon dioxide, CO2 0.10% 0.10%
Silicon dioxide, SiO2 43.10% 52.40%
Aluminium oxide, Al2O3 25.70% 26.80%
Iron (iii) oxide, Fe2O3 10.10% 14.90%
Potassium oxide, K2O 1.19% 2.18%
Titanium Dioxide, TiO2 1.83% 1.57%
Calcium oxide, CaO 12.50% 0.69%
Magnesium oxide, MgO 2.21% 0.43%
Sulfur trioxide, SO3 0.69% 0.33%
Sodium oxide, Na2O 0.69% 0.21%
Phosphorus pentoxide, P2O5 0.82% 0<LLD
Strontium Oxide, SrO 0.56% 0<LLD
Barium Oxide, BaO 0.30% 0<LLD
Zirconium Oxide, ZrO2 0<LLD 0<LLD
JUMLAH 99.79% 99.61%
LLD = Lower limit of detection (tidak dapat dikesan)
Rajah 1 : Agihan saiz butiran
abu terbang dan abu dasar arang batu (Muhardi et al., 2010)
Pera
tus T
elu
s %
Saiz zarah (mm)
Rajah 2 (a) Rajah 2 (b)
Rajah 2 : Rajah (a) menunjukkan tanah liat setelah dikeringkan pada suhu 105oC selama 24 jam manakala Rajah (b) menunjukkan tanah liat setelah dikisar menggunakan grinder machine.
Rajah 3 : Abu dasar arang batu setelah diayak melepasi saiz 2.0 mm dan
tertahan pada 0.063mm
Rajah 4: Taburan analisa saiz zarah tanah
Rajah 5 : Graf penusukan melawan kandungan lembapan bagi mendapatkan nilai had cecair sampel tanah
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30
Kan
du
ngan
Air
(%
)
Kadar Penusukan (mm)
Rajah 6 : Carta keplastikan bagi sampel tanah
Rajah 7: Graf hubungan antara ketumpatan kering dan kandungan
lembapan
Rajah 8 : Graf tegasan ricih melawan tegasan pugak