49

BAB III

METODE PENELITIAN

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode

eksperimental di laboratorium dengan menggunakan suatu “model peresapan”

berbentuk kolom persegi yang diisi dengan lapisan tanah lempung padat dan

stabilisasi tanah lempung dengan semen yang dianggap mampu menganalisa

fungsi Clay Liner sebagai lapisan kedap air pada lokasi Tempat Pembuangan

Akhir.

A. Lokasi dan Waktu Penelitian.

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan

Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Kampus Tamalanrea Makassar,

dan dimulai sejak bulan Maret hingga Juli 2011.

B. Tahapan dan Prosedur Penelitian

Tahapan dan prosedur pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada

diagram alir penelitian pada halaman berikutnya,.

(Gambar 15, 16 dan 17).

MULAI

Studi literatur tentang Clay Liner, Lindi dan sampah

Dependent dan independent variabels

Menyiapkan sampel tanah

Hasil penelitian

Kesimpulan

SELESAI

Maksud dan tujuan penelitian

Batasan Penelitian

Sampel tanah siap untuk pengujian.

Pengujian Indeks Propertis Tanah

Pengujian Karakteristik Sampel Lindi

tidak

ya

A

BPengujian Rembesan

50

Gambar 15. Diagram Alir Penelitian

Sampel Tanah Lempung Semen PCC

Pencampuran Tanah dan PCC

0% PCC 10 % PCC5 % PCC

Sampel penelitian siap di uji pada alat pemodelan resapan

A

Pengujian sifat tanah di Laboratorium Mekanika Tanah :Kadar airBerat Jenis SpesifikPermeabilitasAnalisa SaringanBatas-batas AtterbergPemadatan Standar (kompaksi) Kuat Tekan Bebas

20% PCC

51

Gambar 16. Diagram Pengujian Sampel Tanah dan Pencampuran

Ulangi percobaan ini dari awal dengan mengganti air menjadi (lindi + Air) dan menghitung koefisien permeabilitas (k) dengan metode Constant-Head, sebanyak 3 x lalu dirata – ratakan pada waktu constan.

Memasukkan sampel pengujian yang telah dicampur dan diperam pada alat uji pemodelan resapan sesuai dengan kepadatan hasil uji kompaksi

Melapisi bagian atas sampel dengan plastik sebelum diisi air, lalu mengisi air

dengan pompa dari wadah penampungan air pada alat uji

pemodelan resapan sesuai dengan ketinggian yang ditentukan.

Setelah mencapai ketinggian air 20 cm, plastik penutup sampel di buka dan stopwatch di aktifkan.

Setelah kadar air dan volume resapan menjadi konstan kemudian menghitung koefisien permeabilitas (k) dengan metode Constant-Head, sebanyak 3 x lalu dirata – ratakan.

Mencatat kadar air dan waktu terjadinya resapan air tiap satu menit sampai kadar air menjadi konstan

B

Menghitung volume dan waktu terjadinya resapan air tiap satu menit sampai volume air resapan menjadi konstan

52

Gambar 17. Diagram alir pengujian rembesan pada model

40 cm

5 cm

L = 30 cm

20 cm

5 cm

ΔH=32,5 cm cm

Slang Inlet

Soil moisture mtr

Gelas ukur ukur ukur

Sampel Tanah

Slang Outlet

Pompa

Bak

Air/lindi

Over flow

Pasir Kerikil

53

C. Rancangan Penelitian

1. Persiapan Penelitian dan Pembuatan model.

Model yang dipakai dalam penelitian ini dibuat dengan menggunakan

bahan acrilyc yang berbentuk persegi empat/kolom panjang dengan dinding

transparan di keempat sisinya dengan ukuran wadah 40 x 40 x 60 cm lalu

diberi pelat siku dan besi beton sebagai penguat pada keempat sisi luar dan

bagian bawahya agar alat uji pemodelan ini mampu menerima beban baik

berat sampel uji maupun pada saat proses pemadatan seperti yang

diperlihatkan pada gambar 18. Dasarnya diberikan lubang untuk menampung

air resapan yang masuk ke dalam lapisan dan dihubungkan dengan sebuah

selang pengeluaran (outlet) dan wadah penyimpanan. Seperti terlihat pada

gambar di bawah

:

54

Gambar 18. Kolom Pemodelan Percobaan

2. Bahan dan Peralatan Penelitian

a. Bahan yang digunakan

Contack Person To 081355415838 Ir.H.Abd.Kamal

b. Peralatan Penelitian

Wadah Penampungan Air untuk menampung air pada pemodelan,

terletak pada samping pemodelan untuk mengisi air/lindi dan

menampung over flow agar kondisi permukaan air pada pemodelan tetap

konstan.

Satu set alat analisa saringan untuk menentukan gradasi dari tanah yang

digunakan pada penelitian ini.

Satu set alat permeabilitas untuk megetahui nilai kofisien permeabilitas

standar dari tanah asli yang di gunakan dalam penelitian.

Satu set alat pengujian batas-batas atterberg untuk mengetahui batas

cair, batas plastis, dan batas susut dari tanah yang digunakan dalam

penelitian.

Alat Unconfined Compressive Strengh (UCS) untuk mengetahui nilai

kuat tekan dari tanah yang telah distabilisasi dengan semen PCC.

Satu set alat kompaksi untuk mengetahui nilai berat isi kering dan kadar

air optimum dari tanah asli dan tanah yang telah distabilisasi dengan

semen.

Piknometer digunakan dalam pengujian berat jenis.

55

Plastik Penutup untuk melapisi tanah dengan air, terletak di atas sampel

tanah di pemodelan agar air tidak langsung meresap ke tanah sebelum

waktu dijalankan.

Timbangan untuk menimbang material yang digunakan.

Waterpass digunakan pada saat peyetelan alat pemodelan resapan agar

tidak ada kemiringan.

Stopwatch untuk menghitung waktu resapan.

Gelas Ukur untuk mengukur volume resapan.

Pompa Air untuk memompa air ke dalam pemodelan resapan, terletak

pada wadah penampungan air.

Soil Moisture Meter (Model : PMS-714) untuk mengetahui kadar air pada

sampel pengujian.

Seperangkat alat pemodelan percobaan yang telah dibiuat.

3. Material Dasar.

Data dasar yang mendukung penelitian ini diambil dari Kantor Dinas

Keindahan dan Pertamanan Kota Makassar guna memperoleh gambaran

tentang sistem pengelolaan sampah dan program kedepaan. Di Kota

Makassar terdapat lokasi Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Tamangapa,

Kelurahan Tamangapa, Kecamatan Manggala dengan luas areal 14,3 Ha,

dan system Sanitary Landfill. Di TPA inilah diperoleh Lindi yaitu cairan

sampah yang keluar dari timbulan yang akan digunakan sebagai media

perembesan dalam penelitian ini. Sampel lindi diambil dan dibawa ke Balai

56

Teknis Kesehatan Lingkungan, Dinas Kesehatan Propinsi Sulawesi Selatan

untuk diketahui karakteristik dan kandungan biologi serta bahan kimianya.

Sedang material untuk Clay liner berupa contoh tanah yang akan

digunakan sebagai model di ambil dari tanah yang berlokasi di asrama Haji

Sudiang,kecamatan Biringkanaya.

Contoh tanah yang telah diambil, diuji sifat – sifat dasarnya (basic

properties) yaitu :

- Berat Jenis Spesifik

- Kadar Air

- Analisa Saringan / hidrometri

- Uji Permeabilitas

- Batas – batas Atterberg

- Pemadatan Standard (Kompaksi)

- Kuat tekan bebas (Unconfined compressive strength).

D. Pelaksanaan Penelitian

1. Pemeriksaan Sifat dasar dan Fisik tanah untuk Lapisan Clay liner.

Pengujian karakteristik dasar dari tanah yang digunakan seperti kadar air,

berat jenis spesifik, distribusi ukuran tanah, permeabilitas, kompaksi dan

batas-batas Atterberg (batas cair dan batas plastis) didasarkan pada uji

standar menurut badan standardisasi ASTM, AASTHO dan SNI.

Tabel 5. Pengujian Standar yang digunakan.

No.

Jenis Metode Pengujian

No. StandartAASTH ASTM SNI - 03 - 1989 -

57

O 2000 1 Analisa Saringan T-88 D-422 SNI 03 - 1968 - 1990

2 Batas-batas Atterberg      

  Batas Plastis (PL) T-90-74 D-424-74 SNI 03 - 1966 - 1990

  Batas Cair (LL) T-89-74 D-423-66 SNI 03 - 1967 - 1990

3 Berat Jenis Tanah T-265 D-162 SNI 03 - 1964 - 1990

4 Kadar Air T-265-79 D-2216 SNI 03 - 1965 - 1990

5 Hidrometer     SNI 03 - 3423 - 1994

6 Kuat Tekan Bebas (UCS) T-208-70 D-633-

1994 SNI 03 - 6887 - 2002

Untuk penyiapan pemodelan rembesan, material tanah dikeringkan

sampai mencapai kondisi kering permukaan lalu kemudian butiran-

butirannya dihancurkan sampai lolos saringan no. 4.

2. Penyiapan Model Lapisan Tanah

Tanah yang telah lolos saringan no.4 kemudian diperam sesuai

dengan kadar air optimum dan berat isi kering dari hasil pengujian

kompaksi. Kemudian dimasukkan ke dalam kolom pemodelan pengujian

sesuai dengan volume tanah gembur yang dibutuhkan lalu diratakan dan

kemudian dipadatkan dengan alat kompaksi standar proctor test dengan

tinggi jatuh dan jumlah tumbukan tertentu pada tiap lapisan sehingga

diperoleh energi tumbukan yang memenuhi hingga mencapai ketebalan 30

cm tebal contoh tanah yang padat.

Energi pemadatan per satuan volume (E) dapat diketahui dari persamaan

Proctor

Contak person

VDimana ;

58

Nb = jumlah pukulan perlapisan

Ni = jumlah lapisan

W = berat penumbuk (kg)

H = tinggi jatuh penumbuk (m)

V = vulume mould / wadah (m3)

Gambar 19. Proses pencampuran tanah sebelum diperam

Pemeraman dan pemadatan model lapisan tanah dilakukan

pula/berulang pada sampel tanah yang lain dengan variasi kadar semen 0%,

5%, 10%, dan 20% dengan kepadatan yang ditentukan sesuai hasil uji

pemadatan standar (kompaksi). Jadi, kepadatan yang diperoleh tergantung

pada energi tumbukan (tinggi jatuh dan jumlah tumbukan) yang diberikan

pada lapisan. Hal ini dilakukan pada setiap perlakuan agar diperoleh kondisi

yang sama dan homogen.

59

Gambar 20. Pemadatan lapisan tanah pada pemodelan resapan

Setelah sampel pengujian dipadatkan sampai mencapai kepadatan

dan ketinggian yang diinginkan lalu mengecek tingkat kepadatan yang

diperoleh dengan mengambil contoh tanah pada sampel yang telah

dipadatkan dengan menggunakan ring contoh, kemudian membandingkannya

dengan hasil uji kompaksi standar di laboratorium.

Parameter yang digunakan untuk membandingkan tingkat

kepadatannya yaitu nilai berat volume kering contoh sampel tersebut dengan

menggunakan perumusan :

Please contack person (9)

Kemudian dihitung berat volum kering (d) dari tanah tersebut dengan

menggunakan persamaan (10).

60

Contak Person¿081355415838 Ir . H . Abd . Kamal

(10)

Dimana :

Wdry : berat tanah kering (gram)

Wwet : berat tanah basah contoh sampel yang telah dipadatkan (gram)

γ dry : berat volume kering contoh sampel yang telah dipadatkan (gram)

w : Kadar Air tanah setelah dipadatkan (%)

Vmould : Volume moul/ring contoh sampel ¿¿)

Gambar 21. Pengambilan contoh sampel yang telah dipadatkan

3. Pelaksanaan Pengujian Pemodelan.

Tahapan ini meliputi kegiatan sebagai berikut :

a. Meletakkan kain pada dasar kolom alat uji pemodelan resapan dan

memasukkan kerikil/pasir sebagai filter.

b. Meletakkan lagi filter berupa kain sebagai pemisah antara kerikil/pasir dan

sampel tanah.

61

c. Memasukkan sampel tanah yang telah diperam ke dalam kolom pemodelan

resapan dan dipadatkan dengan alat penumbuk standar proctor test

dengan kepadatan yang ditentukan sesuai hasil uji pemadatan standar

(kompaksi) sampai di dapatkan ketebalan 30 cm.

d. Melakukan uji derajat/tingkat kepadatan lapisan tanah dalam model,

dengan memasukkan cincin/ring contoh tanah kedalam lapisan dalam

model, lalu menimbang berat tanah dalam cincin, kemudian menghitung

berat volumenya, dan membandingkan dengan berat isi keringnya,

sehingga didapat tingkat kepadatan lapisan.

e. Menutup sampel tanah dengan plastik transparan lalu mengisi air pada

kolom pemodelan resapan melalui pompa pada wadah penampungan air

hingga dicapai ketinggian air yang telah ditetapkan.

f. Setelah diperoleh ketinggian air 20 cm, selanjutnya membuka plastik

penutup sampel tanah tadi dan pada saat yang sama meng-on-kan

stopwatch. Ketinggian air dijaga agar tetap/konstan pada 20 cm dengan

mengatur debit pada inlet dan overflow.

g. Mencatat kadar air melalui alat pencatat kadar air (Soil Moisture Meter) dan

menampung air dengan gelas ukur pada setiap perubahan waktu (interval 1

menit), dan menghitung volume air pada gelas ukur.

h. Pada saat kadar air dan volume resapan sudah menjadi konstan, maka

pengujian dihentikan dan selanjutnya menentukan besarnya koefisien

permeabilitas (k) dengan menggunakan metode Constand-Head dengan

cara menghitung waktu yang diperlukan untuk menampung volume air

tertentu pada gelas ukur. Hal ini dilakukan 3 (tiga) kali, lalu merata-

ratakannya untuk memperoleh data yang akurat.

62

i. Mengulangi tahapan percobaan a sampai h dengan menggunakan sampel

tanah dengan variasi kadar semen yang berbeda, yaitu 5%, 10% dan 20%

PCC., hingga diperoleh nilai k, masing-masing lapisan.

j. Setelah selesai dilaksanakan uji rembesan lapisan sampel tanah pada

kolom pemodelan dengan variasi kadar semen 0%, 5% ,10% dan 20% PCC

dengan media air, selanjutnya dilakukan lagi uji rembesan lapisan sampel

dengan media campuran 50% Lindi + 50% Air, hingga selesai pada ke

empat kolom pemodelan dengan lapisan tanah dan lapisan stabilisasi

semen dengan komposisi yang sama (5%, 10% dan 20%), dan menghitung

nilai konduktifitas hidolik k dengan konsentasi Lindinya. Air Hasil rembesan

yang keluar ditampung dan dibawa kembali ke lab Balai Teknis Kesehatan

Lingkungan untuk diketahui karakteristiknya dan membandingkan dengan

karakteristik cairan sebelum dilakukan uji rembesan.

k. Melanjutkan uji rembesan pada pemodelan dengan lapisan tanah dan

lapisan stabilisasi semen dengan komposisi yang sama (5%, 10% dan

20%) dengan media campuran 75% Lindi + 25% Air, hingga didapat

konduktifitas hidrolik (k) setiap model dengan konsentrsi lindinya. Air hasil

rembesan ditampung juga guna diketahui karakteristiknya dan

membangdingkan dengan karakteristik lindi sebelum uji rembesan

dilaksanakan..

D. Analisa Data

Data hasil percobaan yang telah dilaksanakan, dicatat dalam bentuk

tabulasi yang merekam besarnya volume air resapan yang keluar dari dasar

konstruksi pemodelan (kran) per satuan waktu (menit). Kadar air contoh tanah

juga dicatat utuk tiap menitnya hingga constant. Hasil pengujian volume air

63

resapan maupun limpasan kemudian dikonversi kedalam satuan debit yaitu

mililiter/detik.

Kemudian dihitung besarnya nilai konduktifitas hidrolikdengan rumus:

Contak Person¿081355415838 Ir . H . Abd . Kamal

Dimana :

k = Kofisien permeabilitas (cm/detik)

Q = Volume air dalam gelas ukur (ml)

L = Tebal lapisan penutup/Clay Cover (cm)

h = Tinggi energi hidrolik/selisih tinggi muka air (cm)

A = Luasan penampang benda uji (cm2)

t = Waktu pengujian (detik)

Dengan cara yang sama, dilakukan terhadap model pengujian lapisan

tanah dengan stabilisasi semen yang telah divariasikan komposisi contoh tanah

+ semen Portland sebesar 5%, 10% dan 20%.

Selanjutnya memplotkan dalam grafik hubungan antara waktu dengan

besarnya volume resapan dan membuat hubungan resapan terhadap variasi

kadar semen dimana digunakan volume resapan yang constant untuk ftiap

variasinya.

Setelah diperoleh grafik hubungan antara permeabilitas dan waktu dari

pengujian contoh lapisan tanah dan tanah + semen dengan menggunakan

media air, analisa data dan perhitungan resapan yang sama juga dilakukan

terhadap contoh lapisan tanah dan tanah + semen dengan menggunakan lindi

sebagai media resapan.

64

Oleh karena lindi berupa larutan yang kental, maka pengujian rembesan

dilakukan dengan memcampur lindi + air dengan variasi 50 % lindi + 50 % Air

dan 75% Lindi + 25% Air, agar diperoleh permeabilitas yang konstan dan

menghitung konsentrasi zat terlarut sebelum dimulai percobaan. Dari hasil uji

permeabilitas larutan lindi didapat cairan yang merembes dari dasar lapisan

hingga konstan dan menguji kembali konsentrasi zat terlarutnya. Dari hasil ini

dapat dibandingkan karakteristik lindi sebelum dan sesudah rembesan.

Oleh karena lindi yang keluar dari timbunan sampah berupa larutan yang

relatif sejenis dan bergerak simultant mengikuti grdient hidrolik pada clay liner,

maka dapat digunakan hipotesis Darcy, maka nilai adveksi zat padat dalam

cairan dihitung dengan rumus :

Contak Person¿081355415838 Ir . H . Abd . Kamal

Dimana, JA = adveksi zat terlarur (mg/cm2/det)

Co= konsentrasi larutan dalam air yang berada diatas lapisan clay liner (mg/cm3).

k = konduktifitas hidrolik (cm/det)

i = gradient hidrolik

H = tinggi muka air lindi dari permukaan lapisan (cm)

L = tebal lapisan clay liner (cm).