Tanah Ekspansif

Tanah Ekspansif adalah sebuah tanah atau batuan yang mana kandungan lempungnya dapat mengalami kembang susut yang diakibatkan oleh perubahan kadar air sehingga berdampak pada perubahan volume tanah.

Tanah ekspansif juga sangat berisiko pada konstruksi vertikal seperti dinding penahan tanah (Retaining Wall) dan basement, dimana jika kadar air dalam tanah tinggi maka akan mengurangi kekuatan daya dukung tanah sehingga dapat menyebabkan tekanan tanah lateral/tekanan tanah aktif menjadi tinggi yang berakibat pada keruntuhan bangunan penahan tanah. 

Pembentukan Tanah Ekspansif

Batuan induk dari tanah ekspansif adalah basalt, batuan beku dalam yang bersifat mafik hingga intermediet, lumpur, serpih, dan aluvial yang berasal dari lapukan batuan sebelumnya. Tanah ekspansif umumnya terjadi pada slope bagian bawah suatu dataran alluvial. Letak ini kemungkinan berkaitan dengan "teras gravel" yang berumur Tersier.

Kandungan lempung tanah ekspansif berada pada nilai 30-90% dan pada umumnya di dominasi oleh smektit dan montmorilonit. Kandungan illite akan meningkat di daerah yang lebih kering. Munculnya kaolin menunjukan bahwa batuan induknya berasal dari batuan sedimen.

Kapasitas pengembangan tergantung pada presentase lempung dan mineralogi dari lempung itu sendiri. Sementara itu, munculnya Fe dan Ni secara umum tidak menyebakan terjadinya pengembangan (expand).

Ciri Umum Tanah Ekspansif

1. Mengandung Mineral- Mineral yang Bersifat Mengembang

Dilihat dari pengertiannya, tentu saja kita sudah tahu bahwa tanah ekspansif merupakan tanah yang mudah mengalami pengembangan. Salah satu penyebabnya adalah terdapatnya mineral- mineral yang mudah mengembang, seperti smektit, bentonit, montmorillonite, beidellite, vermikulit, atapulgit, nontronite, illite, klorit, dan beberapa garam sulfat.

2. Mempunyai Struktur Fissured

Pada tanah ekspansif selain mengandung beberapa macam mineral yang dapat mengembang, pada tanah yang satu ini juga memiliki struktur Fissured yang membentuk granular, prismatik, dan blocky. Karena tanahnya sering berubah ubah volume tidak heran bila membangun diatas tanah ini sangat dihindari karena akan bermasalah pada bangunan itu sendiri.

3. Akan Mengembang Ketika Basah

Ciri selanjutnya dari tanah ekspansif adalah akan mengembang apabila tanah sedang basah.

4. Mengkerut Ketika Kering

Tidak hanya dapat mengembang saja, namun tanah ekspansif juga dapat mengalami pengkerutan yakni ketika tanah tersebut kering.

5. Mempunyai Tingkat Kesuburan Sedang hingga Tinggi

Tiap tiap jenis tanah tentunya akan memiliki tingkat kesuburannya masing masing, ada banyak faktor yang mempengaruhi hal ini, adapun pada tanah ekspansif memiliki tingkat kesuburan sedang hingga tinggi.

6. Dapat Menyebabkan Kerusakan pada Struktur Bangunan

Selain mempunyai kesuburan yang bagus, ternyata tanah ekspansif mempunyai sisi negatif, yakni dapat menyebabkan kerusakan pada struktur bangunan.

7.Terdapat Nodul Calcareus

nodul calcareus

Nodul calcareus  dapat ditemukan di tanah ekspansif ini.

Karakteristik Tanah Ekspansif

Tanah ekspansif memiliki karakteristik yang berbeda dengan jenis tanah pada umumnya yaitu:

a. Mineral Lempung

Mineral lempung yang menyebabkan perubahan volume umumnya mengandung montmorillonite atau vermiculite, sedangkan illite dan kaolinite dapat bersifat ekspansif bila ukuran partikelnya sangat halus.

b. Kimia Tanah

Meningkatnya konsentrasi kation dan bertambahnya tinggi valensi kation dapat menghambat pengembangan tanah.

c. Plastisitas

Tanah dengan indeks plastisitas dan batas cair yang tinggi mempunyai potensi untuk mengembang yang lebih besar.

d. Struktur  Tanah

Tanah lempung yang berflokulasi cenderung bersifat lebih ekspansif dibandingkan denganyang terdispersi.

e. Berat Isi Kering

Tanah yang mempunyai berat isi kering yang tinggi menunjukkan jarak antar partikel yang kecil, hal ini berarti gaya tolak yang besar dan potensi pengembangan yang tinggi.

Penangangan Tanah Ekspansif

Metode penanganan tanah ekspansif difokuskan ke dalam dua hal yaitu perencanaan konstruksi jalan baru dan perbaikan konstruksi jalan lama. Usaha penanganan yang paling penting adalah mengupayakan agar tanah lempung tidak menimbulkan kerusakan pada struktur perkerasan jalan. Oleh karena itu penanganan harus dilakukan dengan beberapa altenatif untuk mengetahui sifat tanah lempung yang akan dicegah atau diubah sifatnya.

1. Penggantian Material

Metode penggantian material tanah ekspansif pada prinsipnya merupakan pengurangan seluruh atau sebagian tanah ekspansif sampai pada kedalaman tertentu, sehingga fluktuasi kadar air akan terjadi sekitar ketebalan tanah pengganti. Material tanah pengganti harus terdiri dari tanah yang non ekspansif agar tidak menimbulkan masalah kembang-susut tanah lagi dibawah konstruksi jalan.

Meskipun demikian masalah akan timbul apabila lapisan tanah yang berpotensi ekspansif sangat tebal, sehingga penggantian tanah seluruhnya menjadi tidak ekonomis. Untuk itu, penentuan kedalaman tanah yang akan diganti perlu dipertimbangkan terhadap besarnya kekuatan mengembang yang berlebih. Berat sendiri timbunan material pengganti harus cukup mampu menahan gaya angkat tanah ekspansif yang berada di bawah material pengganti, sehingga pengembangan atau penyusutan tidak lagi berpengaruh terhadap material di atasnya. Secara teoritis besarnya pengangkatan tanah dapat dihitung dari hasil uji laboratorium, tetapi pengangkatan tanah di lapangan umumnya kurang lebih sepertiga dari estimasi hasil uji laboratorium. Kedalaman tanah ekspansif yang akan diganti minimal setebal 1,0 meter.

 

2. Manajemen Air

Desain drainase merupakan faktor penting yang perlu dipertimbangkan dalam manajemen air pada konstruksi jalan diatas tanah ekspansif. Baik buruknya kinerja perkerasan jalan tergantung kepada kondisi drainase permukaan maupun bawah permukaan. Salah satu faktor yang memicu perubahan volume tanah ekspansif sehingga dapat merusak lapis perkerasan adalah kurang berfungsinya drainase permukaan.Hal ini ditandai dengan terjadinya genangan air pada saluran samping, lunaknya tanah pada saluran dan tumbuhnya tanaman atau pepohonan akibat terendamnya lingkungan sekitar.

Drainase bawah permukaan berfungsi untuk mencegah aliran air bebas dan menurunkan muka air tanah. Aliran air yang menuju ke arah bawah badan jalan akan terhalangi oleh  drainase tersebut, sehingga aliran air akan terputus dan mengalir melalui saluran drainase ke daerah pembunangan air. Dengan tidak masuknya air ke bawah badan jalan, maka pengaruh muka air tanah terhadap lapisan perkerasan akan berkurang, sehingga perubahan kadar air yang besar akan relatif terjaga.

 

3. Stabilisasi

Penggunaan metode stabilisasi tanah ekspansif bertujuan untuk menurunkan nilai indeks plastisitas dan potensi mengembang yaitu dengan mengurangi prosentase butiran halus atau kadar lempungnya antara lain:

• Stabilisasi dengan kapur
• Stabilisasi dengan semen
• Stabilisasi dengan Geo-Membran
• Stabilisasi dengan pembebanan /Praloading
• Stabilitas dengan zat kimia 

(untuk Teknik Identifikasi Tanah Ekspansif dapat dilihat disini)