BAB IISIFAT FISIK BATUAN

2.1TujuanUntuk mengetahui sifat-sifat fisik dari batuan. Cara ini dapat digunakan terhadap batuan yang tidak mudah hancur, mengembang dan melekat satu dengan yang lainnya, serta tidak meresap air bila dipanaskan.2.2 Landasan Teori2.2.1 PendahuluanMekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritik dan terapan yang mempelajari karakteristik, perilaku serta respon massa batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya disekitarnya, baik karena aktivitas manusia maupun alamiah. Mekanika batuan ini dipelajari karena suatu batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda pada saat menerima beban. Perilaku ini dapat ditentukan dengan pengujian di laboratorium yaitu dengan pengujian kuat tekan. Kumpulan dari beberapa batuan akan membentuk suatu formasi batuan, formasi batuan inilah sangatlah berbeda dengan formasi batuan yang lain. Oleh karena itu batuan memiliki sifatnya tersendiri, dari sifat-sifat batuan tersebut dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu sifat fisik batuan dimana dilakukan pengujian tanpa merusak (nondestructive test) dan sifat mekanik batuan dimana dilakukan pengujian yang dapat merusak batuan (destructive test) yang dimana kedua sifat ini dapat ditentukan melalui pengujian selama dilaboratorium dengan menggunakan sampel yang telah diambil dilapangan ataupun juga dapat dilakukan pengujian selama dilapangan.2.2.2 Sifat Fisik BatuanSifat fisik adalah aspek-aspek dari suatu objek atau suatu zat yang dapat diukur ataupun dipersepsikan tanpa mengganti identitasnya. Sifat fisik batuan diantaranya sifat intensif (sifat yang tidak tergantung pada ukuran dan jumlah materi pada objek) dan sifat ekstensif (sifat yang bergantung pada hal tersebut).Dari beberapa sifat tersebut, berikut penjelasannya dari beberapa sifat fisik dari batuan :a. PorositasPorositas merupakan suatu perbandingan antara volume pori-pori terhadap volume total batuan, yang dimana volume pori-pori ini adalah volume yang ditempati oleh fluida. Biasanya porositas ini dinyatakan dengan %. Porositas ini dapat mempermudah untuk menentukan volume air yang mungkin terkandung di dalam suatu batuan. Pada batuan memiliki dua jenis porositas yaitu porositas rekahan dan porositas antar butir. Dalam porositas terdapat faktor-faktor yang dapat mempengaruhi dari porositas terhadap suatu batuan diantaranya kompaksi, sementasi, susunan batuan dan distribusi batuan. Porositas juga dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume total pori-pori batuan dengan volume total batuan per satuan volume tertentu, yang jika dirumuskan = = = x 100

Dimana: = Porositas absolute (total), fraksi (%)Vp = Volume Pori-Pori, ccVb = Volume batuan (total), ccVgr = Volume butiran, ccTabel 2.1Skala Porositas di LapanganSKALA POROSITAS (%)KETERANGAN

0 5Dapat Diabaikan

5 10Buruk

10 15Cukup

15 20Baik

20 25Sangat Baik

> 25Istimewa

b. DensitasDensitas merupakan suatu perbandingan antara berat terhadap volumenya, yang dimaksud dengan volume ialah rata-rata dari material tersebut, kemudian terdapat pengertian kembali yaitu densitas merupakan suatu pengukuran massa (batuan) setiap satuan volume (unit volume) batuan. Massa merupakan berat suatu benda dan volume merupakan ukuran suatu objek.c. WettabilitiWettabiliti merupakan kecenderungan dari suatu fluida untuk melekat ataupun menyebar kepada permukaan batuan tersebut.d. Bobot BatuanBobot batuan merupakan suatu perbandingan antara berat batuan dengan unsur yang terkandung dalam batuan tersebut. Bobot batuan ini dikelompokan menjadi bobot isi asli, bobot isi kering dan bobot sisi jenuh. Yang menjadi pembedanya ialah pembadingnya. Pada bobot isi asli perbandingan antara berat batuan asli dengan volume total batuan, pada bobot isi kering merupakan perbandingan antara berat batuan kering dengan volume total batuan dan bobot sisi jenuh merupakan suatu perbandingan antara berat batuan jenuh dengan volume total batuan. e. Kadar airKadar air merupakan suatu perbandingan antara berat air dalam batuan dengan berat butiran batuan yang dinyatakan dalam %. Dalam kadar air ini dipisahkan menjadi dua bagian yaitu kadar air asli dan kadar air jenuhf. Derajat kejenuhanDerajat kejenuhan merupakan suatu perbandingan antara volume rongga dalam suatu batuan terhadap volume butiran batuan.g. Berat jenisBerat jenis merupakan suatu perbandingan antara berat mineral terhadap berat dari volume air yang dinyatakan dalam angka. Berat jenis ini dapat ditentukan dari kepadatan ikatan unsur-unsur dalam susunan kristalnya dan unsur pembentukan dari batuan tersebut.Penerapan sifat fisik batuan ini dalam bidang pertambangan dapat diterapkan pada : Rancangan peledakan. Perencanaan penambangan Perhitungan beban. Analisi regangan. Analisis kemantapan lereng. Stabilitas terowongan. Stabilitas timbunan (Over Burden). Metode penggalian (Rock Cutting). Pemboran.

2.3Alat dan Bahana. Desikator yang digunakan untuk menyedot udara yang ada pada pori-pori spesimen.b. Pemanas (oven) dengen temperatur 105 C s/d 110 C, digunakan untuk memanaskan spesimen selama kurang lebih 24 jam.c. Jangka sorong, untuk mengukur diameter dan panjang spesimen.d. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr.e. Pompa vacum, untuk menjenuhkan spesimen.f. Stop Watch.

2.4Prosedura. Siapkan 6 7 spesimen yang berbentuk silinderb. Volume batuan diukur dengan menentukan dimensinya menggunakan jangka sorong.c. Spesimen dijenuhkan dalam tabung vacum dengan daya isap kurang dari 0,008 kgf/cm2 selama 24 jam.d. Batuan diangkat dari tempat pemvacuman setelah penjenuhan 24 jam.e. Batuan dicuci untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada batuan tersebut dan dikeringkan dengan lap bersih dan kering.f. Kemudian dilakukan penimbangan untuk mengetahui berat jenuh tergantung pada tiap-tiap batuan dengan terlebih dahulu menimbang cawan timbangan.g. Dilakukan penimbangan berat jenuh tiap-tiap batuan.h. Selanjutnya batuan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 105 - 110 C selama kurang lebih 24 jam.i. Setelah di oven selama kurang lebih 24 jam batuan diangkat dari oven untuk melakukan penimbangan berat kering, dilakukan setelah batuan itu didinginkan terlebih dahulu.2.5Penimbangan Berat Percontoha.Berat percontoh asli (natural) : Wn.b.Berat percontoh kering (sesudah dimasukan ke dalam oven selama 24 jam dengan temperatur kurang lebih 90 C) : Wo.c.Berat percontoh jenuh (sesudah dijenuhkan dengan air selama 24 jam) : Ww. d.Berat percontoh jenuh + berat air + berat bejana : Wa.e.Berat percontoh jenuh tergantung di dalam air + berat air + berat bejana : Wb.f.Berat percontoh jenuh di dalam air : Ws = (Wa-Wb)g.Volume percontoh tanpa pori-pori : Wo Ws.h.Volume percontoh total : Ww Ws.2.6Rumus Umun Yang DigunakanBeberapa rumus umum yang digunakan untuk menentukan sifat fisik batuan adalah sebagai berikut :a. Bobot isi asli (n) = b. Bobot isi kering (d) = c. Bobot isi jenuh (s) = d. App. Spessific Gravity = e. True Spessific Gravity = f. Kadar air asli (W) = x 100 % g. Kadar air jenuh (A) = x 100 % h. Derajat kejenuhan (s) = x 100 % i. Porositas (n) = x 100 % j. Void Ratio : e =

2.7Hasil Pengamatan Sampel yang digunakan untuk praktikum kali ini yaitu batu lempung dan batu pasir.

Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto 2.1Sampel batupasir dan batu lempung Dilakukan penimbangan berat asli (Wn) untuk kedua sampel, dan dilakukan penimbangan untuk berat kosong dari konteiner. Hasil dari penimbangan untuk kedua sampel diatas, yaitu :

Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto 2.2Penimbangan berat konteiner kosong dan berat konteiner ditambah sampel batupasir dan batu lempungTabel 2.1Data hasil penimbangan berat asli (Wn)Wn (Berat asli)Berat KonteinerBerat Sampel batuBerat Konteiner + sampel batu

Batu pasir13,846,860,6

Batu Lempung13,825,439,2

Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20 Setelah diketahui berat asli dari konteiner dan dari tiap sampel batu, dilakukan pengujian untuk menjenuhkan kedua sampel batu tersebut dalam desikator, yang bertujuan untuk menghilangkan udara yang mungkin masih ada dalam pori-pori batuan yang nantinya pori-pori batuan tersebut akan sepenuhnya diisi oleh air. Penambahan air ini dilakukan secara berkelanjutan dengan tahapan, konteiner yang berisi sampel diisi air hanya bagian dari konteinernya dan kemudian dimasukan kedalam desikator selama 15 menit, setelah itu tambahkan air sampai bagian dari konteiner dan kemudian masukan kembali kedalam desikator dan diamkan selama 15 menit, yang terakhir masukan air kedalam konteiner sampai penuh dan masukan kembali kedalam desikator dan diamkan selama 24 jam. Diperlihatkan dalam foto dan gambar dibawah untuk proses tersebut.

Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto, sketsa 2.3Penambahan air kedalam konteiner dengan sampel dan proses dalam desikator Setelah sampel menjadi jenuh dalam waktu 24 jam, sampel batuan yang dijenuhkan tadi dihitung untuk mengetahui berat jenuh dan berat jenuh tergantungnya.

Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto 2.4Menghitung Berat jenuh tergantung Berat jenuh yang didapatkan untuk kedua sampel terdepat dalam tabel dibawah.Tabel 2.2Data hasil penimbangan berat jenuh dan berat jenuh tergantung (Ww dan Ws)Ww (berat jenuh)Berat KonteinerBerat Sampel batuBerat Konteiner + sampel batu

Batu pasir13,847,660,86

Batu Lempung13,827,441,2

Ws (berat jenuh tergantung)Berat KonteinerBerat Sampel batuBerat Konteiner + sampel batu

Batu pasir13,818,538,3

Batu Lempung13,86,920,7

Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20 Setelah berat jenuh dan berat berat jenuh tergantung dari kedua sampel tersebut didapat, kemudian sampel-sampel tersebut dikeringkan dengan menggunakan oven dan dibiarkan selama 24 jam untuk mendapatkan berat kering dari sampel.

Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto 2.5Pengeringan sampel dengan oven Setelah proses pengeringan selama 24 jam, sampel dikeluarkan dan ditimbang berat keringnya (Wo). Dimana hasil penimbangan terdapat dalam tabel dibawah.Tabel 2.3Data hasil penimbangan berat kering (Wo)Wo (Berat kering)Berat KonteinerBerat Sampel batuBerat Konteiner + sampel batu

Batu pasir13,832,546,3

Batu Lempung13,810,424,2

Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 202.8 Perhitungana. Batu pasir Bobot isi asli

Bobot isi kering

Bobot isi jenuh

App. spessific gravity

True spessific gravity

Kadar air asli

Kadar air jenuh

Derajat kejenuhan

Porositas (n)

Void ratio

b. Batu lempung Bobot isi asli

Bobot isi kering

Bobot isi jenuh

App. spessific gravity

True spessific gravity

Kadar air asli

Kadar air jenuh

Derajat kejenuhan

Porositas (n)

Void ratio (e)

2.9 AnalisaDari hasil praktikum kali ini, ada beberapa hal yang dapat dianalisa, diataranya yaitu perbedaan hasil pengujian pada sampel batu pasir dan batu lempung untuk nilai perbandingan volume rongga dalam batuannya atau void ratio batuan tersebut. dalam hal ini pengujian dilakukan dengan media air sebagai parameter untuk mengetahui perbedaan antara kedua sampel tersebut, karena disini parameter yang diujikan adalah dengan melihat bagaimana suatu batuan akan mampu menyarangkan air dalam rongga-rongganya atau lebih dikenal dengan porositas dari batuan tersebut. Dalam hasil uji yang dilakukan, sampel batu lempung terbukti memiliki porositas yang lebih baik dari pada sampel batu pasir, ini terlihat dari hasil pengujian bahwa setelah dilakukannya penjenuhan terhadap kedua sampel dan dilakukannya pengeringan kembali, batu lempung mempunyai nilai porositas yang lebih baik dilihat dari nilai void rationya yang lebih besar daripada sampel batu pasir. Jika dilihat dari parameter yang lain, dapat juga dianalisa dari pernyataan tersebut bahwa batu lempung akan mempunyai porositas yang lebih baik dikarenakan ukuran butir yang dimiliki batu lempung lebih kecil dan seragam untuk bentuk maupun ukurannya dan hampir menutupi bahkan metupi semua dari rongga-rongga tubuh batuannya, dapat dikatakan juga bahwa perbandingan antara volume batuan dan volume pori-pori batuannya untuk batu lempung lebih dominan volume batuan total dibandingkan dengan volume atau jumlah pori yang dimiliki batu lempung tersebut. karena hal ini lah batu lempung dikatakan mempunyai porositas yang lebih baik dari sampel batu pasir. Dapat dianalisa dari parameter yang lain yaitu dari berat kedua sampel setelah melalui pengujian, bahwa sampel batu pasir kehilangan lebih banyak udara dan air dalam tubuh batuannya, karena dalam hal ini lubang pori-pori yang terdapat pada batu pasir lebih terbuka dibandingkan dengan batu lempung, parameter ini dilihat dari berat asli sampel dan dilihat dari perubahan berat setelah kedua sampel ini telah mengalami penjenuhan dan dikeringkan dalam waktu yang cukup lama.2.10 KesimpulanDari praktikum kali ini yaitu tentang Sifat Fisik Batuan, dapat disimpulkan bahwa suatu batuan yang secara alamiah terbentuk dialam ini mempunyai sifat fisik yang berbeda-beda antara satu batuan dengan batuan yang lainnya. Ini terjadi karena dalam proses keterbentukannya melalui serangkaian proses yang berbeda yang dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan sekitarnya dan waktu yang dibutuhkan untuk proses keterbentukannya.Dalam praktikum kali ini sampel yang diujikan berupa sampel dalam kelompok batuan sedimen dimana dalam kedua sampel yang diujikan dapat terlihat perbedaan dari sifat fisiknya, khususnya dari ukuran butir dan keseragaman bentuk butir. Perbedaan ukuran butir ini nantinya akan membedakan pori-pori pada tubuh batuannya yang pada saat proses keterbentukannya terisi oleh udara ataupun air yang nantinya juga akan membuat sifat fisik yang lain dari kedua sampel batuan tersebut berupa porositas dari kedua batuan tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Asisten, 2014, Modul Praktikum Geomekanika, Laboratorium Tambang, Universitas Islam Bandung : BandungAsharat, Mahyyudin, 2013, Karateristik Batuan Dalam Pemodelan Penambangan, http://21xember90.blogspot.com/2013/03/karakteristik-batuan-dalam-pemodelan.html. Beka, 2011, Sifat Fisik Batuan, http://betawibekasi-rohim.blogspot.com /2011/04/sifat-fisik-batuan.html. Diakses tanggal 26 Februari 2014 (html, online)