Pendahuluan
Industri konstruksi merupakan kontributor besar emisi karbon global, sehingga muncul kebutuhan mendesak untuk solusi stabilisasi tanah yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Salah satu alternatif yang menjanjikan adalah penggunaan biopolimer, khususnya Sodium Carboxymethyl Cellulose (NaCMC), turunan anionik dari selulosa alami yang memiliki kemampuan pengikat dan retensi kelembapan yang baik. Studi ini mengeksplorasi potensi NaCMC dalam meningkatkan sifat geoteknik tanah organik, khususnya tanah lempung organik (organic silt), dengan fokus pada peningkatan kekuatan tekan tanpa konfinen (UCS), penurunan konduktivitas hidraulik (HC), dan peningkatan kekuatan subgrade melalui uji California Bearing Ratio (CBR)1.
Metode Penelitian
Tanah organik yang digunakan berasal dari Ariyalur, Tamil Nadu, India, dengan kandungan organik 13,6% dan indeks swell diferensial 35%. NaCMC ditambahkan ke tanah dalam konsentrasi 0,25% hingga 1,00% berat kering tanah, kemudian dilakukan pengujian pada berbagai periode curing (0, 7, 14, dan 28 hari). Pengujian meliputi:
- Kompaksi standar untuk menentukan optimum moisture content (OMC) dan maximum dry unit weight (MDU).
- Uji kekuatan tekan tanpa konfinen (UCS).
- Uji konduktivitas hidraulik (HC).
- Uji CBR untuk menilai kekuatan subgrade.
- Analisis mikrostruktur menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM).
- Analisis kimia menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR).
- Uji pH untuk menilai reaksi tanah terhadap lingkungan asam dan basa1.
Hasil dan Diskusi
1. Karakteristik Kompaksi
Penambahan NaCMC tidak secara signifikan mengubah OMC, yang tetap sekitar 17,5% hingga 17,8%. Namun, MDU menurun dari 16,8 kN/m³ menjadi 14,9 kN/m³ pada dosis 1,00% NaCMC. Penurunan MDU ini disebabkan oleh sifat hidrofobik NaCMC yang meningkatkan adsorpsi air dan membentuk gel viskos yang mengisi pori-pori tanah, sehingga menghambat interaksi antar partikel dan menambah ruang kosong (voids)1.
2. Peningkatan Kekuatan Tanah
- Unconfined Compression Strength (UCS) meningkat drastis hingga 76,7% pada dosis 0,5% NaCMC setelah 28 hari curing, menunjukkan penguatan signifikan tanah organik yang biasanya lemah1.
- Hydraulic Conductivity (HC) menurun hingga 91,7% pada dosis yang sama, mengindikasikan kemampuan NaCMC dalam mengurangi permeabilitas air dan meningkatkan retensi air tanah.
- Compression Index berkurang sebesar 50%, menandakan penurunan kompresibilitas tanah.
- California Bearing Ratio (CBR) meningkat sebesar 33,2%, mengubah tanah dari kualitas sangat buruk menjadi subgrade yang layak untuk aplikasi perkerasan jalan1.
3. Mekanisme Penguatan
Analisis SEM mengungkapkan bahwa NaCMC tidak membentuk senyawa kimia baru dengan tanah, melainkan membentuk benang fibrous yang mengikat partikel tanah secara fisik. Ini memperkuat struktur tanah tanpa merusak sifat kimia alami tanah. XRD dan FT-IR mengonfirmasi tidak adanya reaksi kimia baru, sehingga stabilisasi bersifat fisik dan mekanis1.
4. Studi Kasus dan Angka Penting
- Pada dosis optimum 0,5% NaCMC, UCS meningkat dari nilai dasar tanah organik yang rendah menjadi hampir dua kali lipat.
- HC yang menurun drastis menunjukkan potensi NaCMC dalam mengendalikan aliran air tanah, penting untuk mencegah erosi dan meningkatkan kestabilan fondasi.
- Peningkatan CBR sebesar 33,2% mengindikasikan aplikasi praktis untuk perkerasan jalan di daerah dengan tanah organik yang biasanya tidak stabil.
5. Implikasi Lingkungan dan Industri
Penggunaan NaCMC sebagai stabilisator tanah menawarkan alternatif yang ramah lingkungan, biodegradable, dan berkelanjutan dibandingkan bahan kimia tradisional seperti semen dan kapur yang menghasilkan emisi karbon tinggi. Dengan sifatnya yang alami dan tidak merusak struktur kimia tanah, NaCMC dapat diintegrasikan dalam praktik teknik sipil modern untuk mendukung konstruksi hijau dan pengelolaan sumber daya tanah yang lebih baik1.
Opini dan Perbandingan dengan Penelitian Lain
Dibandingkan dengan biopolimer lain seperti xanthan gum dan guar gum, NaCMC menunjukkan keunggulan dalam hal peningkatan deformasi maksimum (failure strain) yang lebih tinggi, memberikan fleksibilitas mekanis pada tanah yang distabilisasi. Hal ini penting untuk aplikasi yang membutuhkan ketahanan terhadap deformasi dinamis seperti pada fondasi bangunan dan perkerasan jalan. Namun, perlu penelitian lebih lanjut untuk menguji ketahanan jangka panjang dan perilaku NaCMC di berbagai tipe tanah dan kondisi lingkungan1.
Kesimpulan
Penelitian ini membuktikan bahwa Sodium Carboxymethyl Cellulose (NaCMC) adalah stabilisator tanah yang efektif dan berkelanjutan untuk tanah organik. Dengan dosis optimum 0,5%, NaCMC secara signifikan meningkatkan kekuatan tekan tanpa konfinen, menurunkan permeabilitas, dan meningkatkan kekuatan subgrade tanah. Mekanisme penguatan bersifat fisik melalui pembentukan jaringan fibrous yang mengikat partikel tanah tanpa perubahan kimia. Penggunaan NaCMC dapat menjadi solusi inovatif dalam teknik geoteknik yang mendukung pembangunan berkelanjutan dan pengurangan dampak lingkungan.
Sumber: Sujatha, E.R.; Kannan, G. An Investigation on the Potential of Cellulose for Soil Stabilization. Sustainability, 2022, 14, 16277.