TUGAS KIMIA LANJUTOleh: Vincent / 1206250052 / Teknik Sipil1.) Bahan kimia yang dapat digunakan untuk memperbaiki daya dukung tanah untuk bangunan bawah tanah dan bawah air.Tanah adalah lapisan yang menyeliputi bumi antara litosfer (batuan yang membentuk kerak bumi) dan atmosfer. Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan tanaman dan organisme, membentuk tubuh unik yang menyeliputi lapisan batuan. Proses pembentukan tanah tersebut dikenal sebagai pedogenesis. Faktor-faktor pembentuk tanah adalah:1. Iklim. Terutama suhu dan curah hujan. Suhu akan berpengaruh terhadap proses pelapukan bahan induk. Apabila suhu tinggi, maka proses pelapukan akan berlangsung cepat sehingga tanah akan semakin cepat terbentuk. Sedangkan curah hujan akan berpengaruh terhadap kekuatan erosi dan pencucian tanah.2. Bahan induk terdiri dari batuan vulkanik, batuan beku, batuan sedimen (endapan) dan batuan metamorf. Batuan induk tersebut akan hancur dan mengalami pelapukan menjadi tanah.3. Topografi/Relief dari suatu daerah yang mempengaruhi: tebal atau tipisnya lapisan tanah, sistem drainase dan pengairan.4. Waktu dimana tanah yang merupakan benda alam yang akan terus menerus berubah, akibat pelapukan dan pencucian yang terus menerus seiring berjalannya waktu.Berdasarkan faktor-faktor pembentuk tanah tersebut, tanah terdiri atas banyak jenis dan memiliki daya dukung tanah yang berbeda-beda. Daya dukung tersebut akan juga berubah apabila tanah untuk bangunan tersebut terletak di bawah tanah atau bawah air. Pada umumnya, untuk memperbaiki daya dukung tanah secara kimiawi, jenis perbaikan yang dapat dilakukan terdiri dari dua jenis yaitu penambahan admixture dan penggunaan grouting. Dengan penggunaan dua metode tersebut, diharapkan komposisi fisik dan kimiawi tanah dapat mengalami peningkatan kepadatan dan kohesi serta modulus kekakuan tanah terhadap pembebanan. Prinsip kerja dari kedua metode tersebut adalah:1. Penggunaan Admixture: Dilakukan pada tanah permukaan (misalnya timbunan jalan raya, oprit jembatan, perkuatan lereng untuk mengurangi erosi.) Deep Mixing dilakukan dengan membuat kolom-kolom dalam tanah yang diisi dengan Admixture.2. Perbaikan dengan Grouting Grouting adalah penyuntikkan suatu bahan kimia pada suatu lokasi dalam tanah yang merupakan perlemahan. Umumnya Grouting digunakan pada daerah terbatas (pada sebagian pada struktur) untuk memperkuat daya dukung tanah.Bahan-bahan yang dapat digunakan dalam proses perbaikan daya dukung tanah adalah:1. Semen & Kapur: Memberikan hasil yang paling baik karena reaksi yang terjadi adalah hidrasi dan penggumpalan untuk jangka pendek serta karbonasi pada jangka panjang. Namun stabilisasi tanah dengan menggunakan kapur terbukti memberikan durabilitas yang lebih rendah dibandingkan penggunaan semen.2. Fly ash dan abu sekam padi: Dapat digunakan, namun reaksi/ikatan kimiawi yang berlangsung dengan tanah lemah, sehingga peningkatan kekuatan hanya didapatkan dari pengisian pori-pori tanah karena ukuran partikelnya yang kecil dan ringan. Pengisian pori-pori ini berakibat kepada peningkatan kerapatan dan kuat geser tanah.3. Bahan lain seperti terak baja, bitumen dan tar serta beberapa bahan kimia lainnya seperti bentonite clay.Bahan-bahan tersebut dapat ditambahkan kedalam tanah yang bersifat reaktif untuk berlangsungnya proses stabilisasi tanah. Penambahan tersebut menimbulkan reaksi pozzolanik antara material-material tersebut dan tanah menjadi lebih kuat dan stabil ikatan molekulnya. Reaksi ini dapat memberikan stabilisasi yang tahan lama pada tanah berlempung. Stabilisasi tanah merupakan proses yang mudah dimana pencampuran bahan ditempat dengan menggunakan bahan sesuai keperluan pada kedalaman tertentu. Proses Pulverization dilakukan dengan mencampurkan kapur pada tanah pada kedalaman 12 sampai 18 inch. Untuk tanah yang memiliki lempung yang tinggi, maka harus dilakukan proses preliminary mixing, dengan menyebarkan kapur sepanjang luasan tersebut dan diikuti dengan 24 sampai 48 jam proses curing. Kemudian dilanjutkan dengan proses penyebaran fly ash atau lime dan dilakukan pencampuran akhir. Pada proses pencampuran akhir, tanah dipadatkan untuk membentuk kekuatan dan durabilitas tanah yang optimum. Namun pada proses stabilisasi tanah ini harus diperhatikan faktor keselamatan dimana reaksi antara tanah, air dan material penstabilisasi menghasilkan panas. Uap panas sering sekali terlihat dari dalam tanah karena penguapan air. Oleh karena itu pekerja harus melindungi diri mereka dari bahaya kimia tersebut dengan menggunakan kacamata pelindung, pelindung tangan, sepatu boot dan pakaian pelindung.Salah satu contoh aplikasi penggunaan semen dalam stabilisasi tanah terjadi di New Delhi, India dimana tanah di daerah tersebut disebut sebagai Black Cotton Soils (B.C) karena dipengaruhi keberadaan air dalam tanah. Tanah B.C adalah tanah yang terdiri dari lempung anorganik yang memiliki kompresibilitas sedang sampai tinggi dan merupakan jenis tanah yang memiliki properti susut dan swelling yang tinggi. Karena sifat susut dan swelling yang unik inilah maka sifat ini menjadi suatu tantangan baru bagi kontraktor untuk membangun jalan layang. Tanah B.C ini akan menjadi sangat keras ketika kering, namun kehilangan kekuatan seluruhnya pada saat kondisi basah. Pada kondisi kering tersebut juga terjadi keretakan-keretakan berdasarkan kedalaman tanah tersebut. Karena perubahan proses kering basah itu juga, terjadi pergerakan pergerakan vertikal yang menyebabkan kerusakan pada jalan, depresi tanah yang tinggi dan keretakan. Maka dilakukanlah proses stabilisasi tanah dengan menggunakan bahan kimia yaitu semen, yang terbukti secara signifikan meningkatkan properti dari tanah B.C tersebut. Teknologi ini sudah menjadi hal yang umum digunakan secara global karena hasil menunjukkan peningkatan properti yang sangat signifikan. Selain itu, teknologi stabilisasi tanah ini efektif secara biaya dan cocok dengan proses konstruksi yang dilakukan. Maka stabilisasi tanah ini menghasilkan proses-proses seperti:1. Peningkatan fondasi dari jalan yang semula lemah menjadi lebih kuat.2. Mengkonsolidasi bagian subgrade dan base pada jalan beton untuk membuatnya tahan akan perubahan volume dalam tanah dan pergerakan serta erosi tanah.3. Untuk mengatasi permasalahan akibat perubahan volume tanah dengan meningkatan kekuatan geser dan kekuatan tekan.Metode perbaikan daya dukung tanah dengan menggunakan bahan kimia lain adalah proses Grouting dimana bahan kimia yang digunakan adalah polyurethane. Resin polyurethane mempunyai beberapa kegunaan dan aplikasi yang unik dalam pekerjaan sipil. Karena sifatnya yang ringan, kualitas insulasi, laju ekspansi yang tinggi, dan waktu reaksi yang cepat maka polyurethane sudah digunakan pada segala hal di bidang sipil seperti memperbaiki struktur yang lemah, memadatkan bagian tanah, memperbaiki fondasi dan mengisi pori-pori tanah. Pada aplikasinya dengan tanah, polyurethane berguna dalam menaikan kembali beton fondasi yang turun, meningkatkan performa geo-material, meningkatkan ketahanan akan beban, menstabilisasi kondisi tanah dan menghindari erosi tanah akibat pergerakan tanah baik horizontal maupun vertikal. Serta berbagai Admixture lain yang dapat meningkatkan atau memperbaiki daya dukung tanah yang telah banyak diproduksi oleh pabrik-pabrik kimia.

2.) Bahan kimia yang dapat digunakan untuk memperkuat struktur bawah tanah dan bawah air.Karena perkembangan ilmu pengetahuan yang semakin maju dan kemajuan teknologi serta sektor industri, maka bahan kimia untuk memperkuat struktur bawah tanah dan bawah air sekarang sudah dapat diproduksi secara massal, khususnya oleh negara-negara industri seperti China, Amerika Serikat, Jerman dan lain-lain. Untuk memperkuat struktur bawah tanah, sudah banyak diproduksi produk-produk campuran atau Admixture yang dapat meningkatkan performa dari struktur tersebut. Contohnya adalah penghambat korosi beton, akselerator shortcrete serta aplikasi dari pelapisan-pelapisan seperti pelapisan oleh zink dan polimer seperti polyaniline. Penghambat korosi beton adalah penghambat korosi untuk baja bertulang di beton, yang cocok digunakan untuk beton yang terbuat dari semen Portland. Dan diterapkan pada lingkungan klorida yang bersifat korosif, seperti lingkungan struktur bawah tanah dan pesisir. Penghambat korosi ini membantu membentuk lapisan pelindung padat pada permukaan baja dapat secara efektif mencegah atau menunda proses elektrokimia korosi baja dan memperpanjang umur struktur beton baja. Zat tambahan lain adalah akselerator shortcrete, yaitu suatu zat akselerator yang yang sangat aktif dan ramah lingkungan tanpa klorin dan alkali yang diterapkan dengan metode semprot. Akselerator ini bersifat meningkatkan properti dari beton tersebut dan melapisinya sehingga memiliki daya tahan terutama pada struktur bawah tanah.Lalu metode penguatan struktur bawah tanah yang paling umum adalah pelapisan dengan zat seperti zink dan kromium. Namun, pelapisan ini bersifat beracun dan merusak tanah. Oleh karena itu, sekarang digunakan inovasi baru yaitu cairan resin atau epoxy yang dicampurkan dengan zat polyaniline. Dalam metode ini, polyaniline berfungsi untuk menambah kekuatan dan ketahanan serta memberikan perlindungan pada beton bertulang terhadap korosi yang akan berlangsung di bawah tanah. Fungsi polyaniline juga bervariasi, tidak hanya sebagai pembatas tetapi juga sebagai katalis oksida logam untuk mengganggu reaksi kimia untuk korosi. Penggunaan polyaniline ini tidak bersifat berbahaya dan beracun serta ramah lingkungan sehingga diyakini dapat digunakan sebagai zat pelapis pengganti zink dan kromium. Dalam lingkungan laboratorium, penggunaan polyaniline sebagai bahan pelapis menciptakan efek permanen dan tahan lama, dimana kekuatannya satu juta kali lebih kuat daripada pelapisan dengan seng. Lapisan polyaniline ini juga relatif murah dan dapat digunakan untuk hampir semua lapisan permukaan logam dan beton. Saat ini, negara-negara maju seperti Jepang, Korea, Italia, Jerman dan Perancis telah mulai menggunakan polyaniline. Penggunaan polyaniline juga dapat meningkatkan kekuatan struktur dibawah tanah. Hal ini dibuktikan dengan pengujian terhadap tiga variabel yaitu konsentrasi NaCl, H2SO4, dan kadar air. Struktur yang dilapisi dengan polyaniline terbukti secara laboratorium menunjukan peningkatan performa terhadap ketiga variable tersebut ketika ditimbun di dalam tanah.Bahan-bahan Admixture yang dapat meningkatkan kekuatan struktur terhadap kondisi-kondisi yang berhubungan langsung dengan air seperti struktur bawah air juga telah banyak jenis dan telah di produksi massal. Admixture tersebut antara lain adalah zat tahan air permukaan silikon, lapisan semen berbasis semen rakelmartins, sealant polysulfide, dan High-Flowable Concrete. Zat tahan air permukaan silicon adalah bahan tahan air jenis baru, menggunakan silikat metil sebagai bahan utama. Digunakan secara luas untuk permukaan konstruksi sehingga berfungsi sebagai zat pengobat hidrofobik serta perlawanan terhadap pelapukan dan korosi. Lapisan semen berbasis semen rakelmartins adalah lapisan tahan air 2 komponen. Terbentuk dari kopolimer sebagai bahan film pembentuk utama, serta semen dan bubuk inert sebagai bantalan yang baru kemudian dicampur di lapangan. Lapisan ini memiliki fitur fleksibel, tidak beracun, tidak berbau, tahan air dan retak, tahan penuaan dan cuaca. Kemudian ada sealant polysulfide yang dapat digunakan pada suhu -40 dan 110 oC yang dapat bertahan selama 20 tahun, merupakan bahan yang meningkatkan kinerja struktur konstruksi yang tahan air.Kemudian dapat menggunakan bahan kimia untuk meningkatkan kekuatan dari struktur yang terletak di bawah air itu sendiri. Contohnya adalah pemanfaatan High-Flowable Concrete untuk pelaksanaan konstruksi bawah air. Beton yang digunakan ini dicampurkan dengan sika viscocrete-5, sebuah polycarboksilat yang bersifat superplaticizer yang dapat membuat beton menjadi high-flowable dan dapat memadat dengan sendirinya dan berpotensi sebagai Admixture untuk struktur bawah air. Kemajuan di bidang konstruksi dan perbaikan beton di bawah air melalui pengembangan dan penyempurnaan metode penuangan beton segar, penemuan, dan pengembangan chemical admixtures serta penggunaan bahan subtitusi semen untuk memperbaiki kualitas beton. Pelaksanaan konstruksi beton di bawah air tidak memungkinkan untuk dilakukan proses pemadatan secara konvensional sehingga dibutuhkan bahan tambahan yang memungkinkan beton segar dapat mengalir dan memadat dengan memanfaatkan berat sendiri. Melalui test yang dilakukan di bawah air, menyatakan bahwa viscocrete-5 meningkatkan workability sampai sebesar 45,71%. Sedangkan kekuatan tekan pada beton meningkat 40% hingga 80% jika beton segar masuk kedalam klasifikasi High-Flowable Concrete. Viscocrete-5 juga memperbaiki tingkat impermeabilitas dari beton bawah air, ditandai dengan pengurangan penyerapan air sebesar 11,11%.Sehingga kesimpulannya, telah terdapat banyak jenis bahan kimia yang dapat meningkatkan daya dukung tanah dan struktur yang terdapat di bawah air dan tanah. Perkembangan bahan kimia tersebut juga sangat pesat seiring perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan.