Pendahuluan
Metode pencampuran dalam (Deep Mixing Method/DMM) adalah pilihan ideal untuk mengatasi masalah yang timbul akibat keberadaan tanah lempung lunak sebagai dasar untuk membangun struktur tertentu. Tanah lempung lunak mencakup area yang luas di beberapa negara di seluruh dunia, sehingga menyulitkan untuk menemukan tempat yang cocok untuk konstruksi.
Tanah lempung lunak, yang memiliki kadar air tinggi sehingga memiliki resistansi geser kecil dan kemampuan penurunan tinggi, tidak cocok sebagai lapisan pendukung di bawah fondasi fasilitas. Oleh karena itu, timbul kebutuhan untuk menggunakan jenis fondasi tertentu, seperti fondasi dalam yang lebih rumit dibandingkan dengan opsi kedua, atau menggunakan teknik perawatan khusus untuk meningkatkan sifat-sifat tanah lempung lunak dan membuatnya cocok untuk konstruksi dengan menggunakan jenis fondasi tertentu selain fondasi dalam.
Salah satu teknik perawatan yang paling cocok untuk tanah lempung lunak dalam hal tujuan struktural, biaya, dan waktu adalah proses pencampuran dalam. Pencampuran tanah dalam adalah proses yang kompleks dalam hal faktor-faktor yang memengaruhi kualitas tanah yang ditingkatkan dan proses yang menyebabkan peningkatan tersebut. Proses ini telah dibahas dalam banyak buku dan penelitian yang diterbitkan dalam banyak aspeknya, tetapi ada beberapa hal yang berkaitan dengan proses ini yang belum disorot secara signifikan, seperti permanensi tanah yang ditingkatkan seiring waktu, yang menyebabkan pemahaman yang buruk tentang perilaku tanah yang ditingkatkan setelah proses peningkatan.
Tinjauan Singkat tentang Mineral Lempung
Secara umum, mineral adalah senyawa anorganik alami yang memiliki sifat fisik, kimia, dan kristal tertentu. Mineral-mineral ini dapat diklasifikasikan menjadi primer dan sekunder, kristalin dan non-kristalin, silikat dan non-silikat. Ketika batuan terpapar faktor erosi (fisik, kimia, biologi), mineral primer yang menyusunnya akan mengalami perubahan struktural dan kimiawi. Juga, faktor-faktor ini menyebabkan redistribusi mineral utama dan minor di dalam profil tanah.
Mineral tanah dapat diklasifikasikan di bawah dua judul utama, mineral primer (tidak mengalami perubahan kimiawi) dan mineral sekunder (mengalami perubahan kimiawi). Mineral tanah primer adalah mineral yang belum mengalami transformasi struktural atau kimiawi sejak kristalisasinya di dalam batuan yang membentuknya, baik batuan beku, metamorf, atau sedimen, dan ditemukan di tanah berpasir dan berlanau kasar. Mineral tanah primer yang paling umum adalah silikat, oksida besi (Fe), zirkon (Zr), titanium (Ti) dan fosfat (P). Mineral sekunder adalah mineral yang terbentuk oleh pemecahan atau/dan transformasi mineral primer dalam kondisi tertentu dan ditemukan di tanah lempung dan lanau halus. Mineral sekunder yang ada di dalam tanah meliputi alumino-silikat, oksida dan hidroksida, karbonat, sulfat, dan mineral amorf1.
Silikat adalah mineral utama untuk sebagian besar jenis tanah, mereka adalah produk dari proses pelapukan pada mineral primer, itulah sebabnya mineral lempung disebut silikat sekunder. Mineral tanah utama lainnya adalah sulfida, oksida, hidroksida, halida, sulfat, karbonat, dan fosfat. Mineral lempung hadir dalam ukuran yang sangat kecil (<0,002 mm) dibandingkan dengan ukuran komponen tanah lainnya; mineral ini sangat efektif secara elektromekanis karena memiliki muatan negatif di tepinya dan muatan positif di permukaannya, dan inilah yang membedakannya dari komponen tanah lainnya (kerikil, pasir, dan lanau).
Mineral lempung terbentuk dari dua struktur utama, yang pertama adalah silika oksigen dan dihasilkan dari ikatan ion silikon dengan atom oksigen dari empat sisi (tetrahedral). Sedangkan yang kedua, dihasilkan dari ikatan ion aluminium dan magnesium dari delapan sisi dengan oksigen dan ion hidroksida (oktahedral). Semua mineral lempung terdiri dari tetrahedron dan lempeng oktahedral dengan jenis kation tertentu yang terikat satu sama lain oleh sistem tertentu, setiap perubahan dalam struktur lembaran tetrahedral dan oktahedral menghasilkan mineral lempung yang berbeda,.
Kelompok mineral lempung yang paling umum meliputi kaolinit, illit, dan smektit (montmorillonit). Kaolinit, terdiri dari lembaran alumina dan silika, yang dihubungkan oleh ikatan yang sangat kuat dan inilah yang membuat jenis lempung ini sangat stabil, gambar (1a). Illit, terdiri dari tiga lempeng, dua lempeng silika dan satu lempeng alumina, ia memiliki ion kalium di antara setiap dua lempeng dan inilah yang membuatnya lebih kuat daripada montmorillonit, gambar (1b). Montmorillonit, jenis ini mirip dalam hal komposisi dengan illit, karena terdiri dari dua lempeng silika dan satu alumina, dan karena ikatan yang lemah antara lempeng-lempeng ini, sejumlah besar air dapat dengan mudah masuk ke dalam struktur jenis ini, menyebabkan fenomena pembengkakan, gambar (1c).
Bagaimana Mineral Lempung Memengaruhi Perilaku Tanah
Banyak fitur lempung sangat memengaruhi sifat-sifat tanah yang mengandungnya dan mengatur perilakunya sebagian besar - bahkan jika persentasenya kurang dari komponen tanah lainnya - seperti kekuatan, penurunan, pembengkakan, dan konduksi hidraulik. Fitur-fitur ini mencakup substitusi isomorf dan kapasitas pertukaran anion dan kation permukaan. Dapat dikatakan bahwa fitur-fitur ini mengontrol kemampuan tanah untuk berinterferensi dengan air (kemampuan untuk menyerap dan menahan air atau mengeluarkan air di luar badan tanah); detail ini, khususnya, memberikan lempung dominasinya atas perilaku tanah.
Kehadiran air adalah penyebab banyak masalah yang dihadapi dalam praktik rekayasa geoteknik dan inilah yang diungkapkan oleh Karl Terzaghi pada tahun 1939, “…Dalam praktik rekayasa, kesulitan dengan tanah hampir secara eksklusif disebabkan bukan oleh tanah itu sendiri tetapi air yang terkandung dalam rongganya. Di planet tanpa air, tidak akan ada kebutuhan akan Mekanika Tanah.” tetapi efek ini tetap bergantung pada kondisi iklim, topografi wilayah, dan lingkungan untuk genesis tanah.
Komposisi struktural mineral lempung yang menyusun tanah lempung mengambil bentuk dan wujud tertentu dan memiliki tingkat stabilitas elektromekanis tertentu. Setiap perubahan dalam struktur ini seperti mengubah lokasi tetrahedral dan oktahedral dengan atom lain yang secara alami hadir di lingkungan tanah menyebabkan ketidakstabilan muatan listrik partikel mineral ini, yang menyebabkan afinitas yang besar terhadap air, dan itu pada tingkat molekuler dan atom tanah. Sementara pada tingkat badan tanah secara keseluruhan, proses-proses ini menyebabkan peningkatan plastisitas tanah, yang pada gilirannya memengaruhi sifat-sifat struktural tanah, dan dengan demikian perilaku fisik tanah sangat bergantung pada perilaku kimiawi partikel mineral lempung individu. Komposisi tanah, secara fisik dan kimiawi, dapat diperiksa secara akurat melalui beberapa pengujian, yang paling penting di antaranya adalah difraktometer sinar-X (XRD) dan mikroskop elektron pemindai (SEM)..
Metode untuk Memperbaiki Tanah Lunak
Dari sudut pandang rekayasa, istilah tanah lemah mencakup beberapa jenis tanah, yaitu tanah lempung lunak - tanah yang menahan sejumlah besar air di dalam strukturnya -, tanah yang mengandung sejumlah besar partikel halus seperti tanah berlanau, tanah organik (gambut), dan tanah berpasir lepas di dekat atau di bawah permukaan air. Untuk tanah lempung lunak, kelembutannya dievaluasi dengan kekuatan geser tak terdrainase Su atau kekuatan tekan tak terbatas q, dan uji spt digunakan untuk mengevaluasi konsistensi dan kepadatannya.
Untuk meningkatkan dan memperkuat sifat-sifat rekayasa jenis tanah ini untuk mempersiapkannya untuk tujuan konstruksi, banyak metode telah dikembangkan selama beberapa dekade dan banyak penelitian dan buku telah diterbitkan tentang topik ini. Teknik perbaikan tanah bertujuan untuk meningkatkan beberapa sifat yang membuat tanah lemah dan tidak cocok untuk konstruksi. Oleh karena itu, sehubungan dengan tanah lempung, tujuan perbaikan adalah untuk meningkatkan kekuatan geser, mengurangi atau menghilangkan penurunan, dan mengurangi permeabilitas. (Kamon dan Bergado 1991) menyajikan Tabel-1 untuk membantu dalam memilih metode yang tepat untuk merawat tanah lunak sesuai dengan jenis tanah dan durasi yang diperlukan untuk menyelesaikan proses perbaikan dan perubahan yang disebabkan oleh metode perbaikan pada kondisi tanah.
Menurut apa yang ditunjukkan dan dapat disimpulkan dari Tabel 1, teknik perbaikan tanah dapat diklasifikasikan menjadi dua kelas utama yang mencakup sebagian besar teknik yang tersedia yang saat ini digunakan untuk perbaikan. Kelas pertama mencakup teknik yang terutama berhubungan dengan tanah tanpa tambahan apa pun, seperti pengeringan dan pemadatan. Sedangkan untuk kelas kedua, ini mencakup teknik yang bergantung pada penambahan beberapa bahan (bahan kimia dan fisik) ke tanah untuk memperbaikinya.
Secara umum, untuk tanah kohesif lunak di lapisan dalam, beberapa metode dapat diterapkan untuk tujuan perbaikan, yang pertama adalah perkuatan (yaitu tiang kolom batu), yang kedua adalah campuran (yaitu Metode pencampuran dalam), dan yang ketiga adalah pengeringan (yaitu drainase vertikal), Sedangkan untuk tanah berpasir lepas, banyak metode pemadatan dalam yang tersedia seperti pemadatan dinamis dan resonansi dan vibroflotasi. Untuk tanah lunak dan lepas di lapisan Superfisial, beberapa metode perawatan tersedia, yang paling penting di antaranya adalah perkuatan tanah atau (MSE) tanah yang distabilkan secara mekanis dan penggunaan bahan sintetis ringan. Gambar 2 dan 3 mengilustrasikan cara yang baik dan bagus untuk memilih metode yang tepat untuk meningkatkan tanah lempung lunak untuk fondasi dangkal dan dalam masing-masing tergantung pada menjawab beberapa pertanyaan mengenai kondisi tanah lokasi konstruksi, waktu yang tersedia untuk proses perbaikan, biaya, dan pendekatan perbaikan yang disukai.
Kesimpulan
Metode pencampuran dalam adalah teknik yang efektif untuk meningkatkan sifat-sifat tanah lempung lunak. Proses ini melibatkan pencampuran bahan pengikat ke dalam tanah untuk meningkatkan kekuatan geser, mengurangi penurunan, dan mengurangi permeabilitas. Metode ini cocok untuk berbagai aplikasi dan dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan spesifik proyek.
Sumber: Mohammed Khalil Alhamdi and Bushra Suhale Albusoda. A Review on Deep mixing method for soil improvement. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1105 012110, 2021.