Tanah ekspansif dikenal sebagai salah satu jenis tanah paling bermasalah dalam dunia konstruksi. Daya kembang dan penyusutan ekstrem saat terjadi perubahan kadar air menyebabkan kerusakan fondasi, dinding retak, dan kerugian struktural jangka panjang. Berbagai metode telah dikembangkan untuk menstabilkan tanah jenis ini, mulai dari penggunaan kapur, semen, hingga aditif kimia. Namun, pendekatan konvensional tersebut tidak selalu ramah lingkungan atau ekonomis.
Dalam penelitian oleh Idoui, Bekkouche, Benzaid, dan Berdi (2024), sebuah solusi inovatif dikaji: penggunaan serat rambut manusia sebagai bahan biopolimer alami untuk meningkatkan sifat geoteknik tanah ekspansif yang direkayasa dari 80% kaolin dan 20% bentonit. Hasilnya menunjukkan bahwa rambut manusia mampu menurunkan plastisitas, daya kembang, dan kompresibilitas, sekaligus meningkatkan kekuatan geser.
Latar Belakang: Mengapa Rambut?
Rambut manusia adalah limbah padat biologis yang kaya akan keratin, protein yang memiliki kekuatan tarik tinggi. Sayangnya, rambut sering dibuang begitu saja ke TPA, menambah beban lingkungan. Padahal, komposisi kimia rambut (karbon 45,68%, oksigen 27,9%, nitrogen 15,72%) menjadikannya kandidat kuat untuk aplikasi rekayasa sipil sebagai penguat alami dan ramah lingkungan.
Metodologi: Eksperimen Komprehensif
Komposisi Tanah KB
- 80% kaolin dari Tamazert, Jijel
- 20% bentonit dari Mostaganem
- Karakteristik tanah:
- Liquid Limit: 73,97%
- Plasticity Index: 36,61%
- Swelling Coefficient (Cs): 20,4%
- Cohesion: 2 kPa
- Friction angle: 4,5°
Penambahan Serat Rambut
- Variasi kadar: 0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%
- Rambut dikumpulkan dari salon di Jijel, dibersihkan dan dipotong dengan panjang seragam.
Uji Laboratorium:
- Atterberg limits (NF P 94-051)
- Compaction test (NF P 94-093)
- Direct shear test (NF P 94-071-1)
- Oedometer compressibility test (XP P 94-090-1)
- Free swelling index test (IS 2720)
- Microstruktur SEM (Scanning Electron Microscopy)
Hasil Uji Laboratorium
1. Konsistensi Tanah (Atterberg Limits)
- Penambahan rambut menyebabkan:
- Liquid limit naik dari 73,97% menjadi 78,5%
- Plastic limit naik dari 37,36% menjadi 50,2%
- Plasticity index turun dari 36,61% menjadi 28,33%
- Kesimpulan: Tanah menjadi kurang plastis, lebih stabil secara konsistensi.
2. Parameter Pemadatan
- Maximum Dry Density (MDD) turun dari 1,501 t/m³ menjadi 1,477 t/m³
- Optimum Moisture Content (OMC) naik dari 21,16% ke 24,53%
- Analisis: Rambut menggantikan sebagian massa tanah, dan seratnya menyerap kelembapan → terjadi perubahan struktur kompaksi.
3. Kekuatan Geser (Shear Strength)
- Kohesi meningkat dari 2 kPa menjadi 67,5 kPa
- Sudut geser dalam meningkat dari 4,5° menjadi 16,17°
- Penjelasan: Rambut menciptakan jaringan serat yang menahan geser dan meningkatkan gaya tarik antar partikel tanah.
4. Kompresibilitas
- Compressibility index (Cc) turun dari 31% ke 20%
- Swelling index (Cs) turun dari 9,8% ke 4%
- Efek: Tanah menjadi lebih kaku dan resisten terhadap pembengkakan akibat perubahan beban.
5. Indeks Pengembangan Bebas (Free Swelling Index)
- Tanpa rambut: 61,5%
- Dengan 2% rambut: 7,14%
- Makna: Perubahan ini menurunkan klasifikasi tanah dari "sangat ekspansif" menjadi "rendah ekspansif".
6. Analisis Mikrostruktur (SEM)
- Tanah tanpa rambut: pori besar, struktur lepas
- Tanah dengan rambut: pori mengecil, orientasi partikel lebih teratur
- Interpretasi: Serat rambut mengisi pori dan memperkuat kontak antar partikel tanah
Dampak Lingkungan dan Potensi Implementasi
- Rambut adalah limbah alami dan tersedia melimpah.
- Metode ini mengurangi ketergantungan pada bahan stabilisasi kimia yang mahal dan dapat mencemari tanah/air.
- Aplikasi potensial:
- Perbaikan lapisan tanah dasar jalan
- Stabilitas subgrade gedung bertingkat rendah
- Penguatan area sensitif terhadap air seperti saluran dan tanggul
Opini dan Kritik
Inovasi ini sangat relevan di era ekonomi sirkular di mana limbah didaur ulang menjadi material fungsional. Namun, penelitian ini masih terbatas pada uji skala laboratorium. Uji lapangan dan durabilitas jangka panjang masih perlu dilakukan. Faktor seperti degradasi rambut di bawah tanah dalam jangka panjang juga belum dikaji.
Dibandingkan stabilisasi kapur atau semen, metode rambut lebih ekonomis dan ramah lingkungan, tapi belum tentu cocok untuk semua jenis tanah. Perlu pengembangan standar teknik baru untuk implementasi masif.
Kesimpulan
Serat rambut manusia terbukti mampu meningkatkan sifat geoteknik tanah ekspansif. Dengan penambahan hingga 2% rambut:
- Plastisitas dan daya kembang tanah menurun
- Kekuatan geser dan konsistensi meningkat
- Tanah menjadi lebih stabil dan lebih cocok untuk mendukung struktur ringan
Penelitian ini membuka jalan bagi penggunaan limbah biologis sebagai material konstruksi alternatif yang tidak hanya efisien secara teknis, tapi juga berkelanjutan secara lingkungan. Potensinya sangat besar di negara berkembang dengan ketersediaan limbah tinggi dan anggaran konstruksi terbatas.
Sumber : Idoui, I., Bekkouche, S. R., Benzaid, R., & Berdi, I. (2024). Stabilization of Expansive Soil Mixture Using Human Hair Fibre (Biopolymer). Civil and Environmental Engineering Reports, 34(2), 63–75.