Penelitianinidiharapkanbermanfaatuntuk : 1. Mengurangilimbah fly ash.
2. Pihak-pihak yang membutuhkaninformasidanmempelajarihal yang dibahasdalamlaporantugasakhir.
1.5 Pembatasan Penelitian
Batasan-batasan dalam penelitian ini yakni sebagai berikut : 1. Tanah lempung yang dipakai berasal dari Patumbak, Deli Serdang.
2. Semen yang digunakan Semen Portland Tipe I dengan kadar semen 3%.
3. Fly ash yang diperoleh dari Pangkalan Susu, Brandan dengan variasi kadar 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13% dan 14%.
4. Uji index properties tanah asli untuk mengetahui sifat fisis tanah yang dilakukan pada awal penelitian, meliputi:
a. Uji Kadar Air
b. Uji Berat Jenis Tanah
c. Uji Nilai Atterberg (Batas-Batas Konsistensi) d. Uji Distribusi Butiran atau Analisa Saringan
5. Pengujian untuk engineering properties tanah aslidilakukan dengan uji Proctor Standard, uji CBR tanah ( California Bearing Ratio ) dan uji Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)
6. Pengujian yang dilakukan terhadap benda uji yang telah diberi campuran bahan stabilisator mencakup pengujian Atterberg, pengujian Pemadatan Tanah, serta pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test).
7. Masapemeramanyaitu 14 hari.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB 1PENDAHULUAN
Bab ini berisi pemikiran dan kerangka awal penelitian yang akan dilakukan. Bab ini meliputi latar belakang, rumusan masalah, tujuan, serta metodologi penelitian.
BAB 2TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi kajian teori dari literatur atau bahan bacaan yang digunakan dalam penelitian ini, baik itu dari jurnal, buku, internet, makalah dan sumber bacaan lainnya.
BAB 3METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi penjabaran keseluruhan proses yang dilakukan selama penelitian berlangsung sampai selesai. Diantaranya bagaimana proses pengujian sampel dilakukan di laboratorium dan bagaimana mendapatkan data dari hasil pengujian.
BAB 4PENGOLAHAN DAN ANALISA DATA
Bab ini berisi tentang pembahasan atau hasil data-data yang dikumpulkan.Hasil data-data yang terkumpul tersebut kemudian di analisa sehingga diperoleh hasil atau tujuan akhir dari penelitian ini.
BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN
Bab iniberisipenjabaranmengenai hasil akhir penelitian dan saran-saran dari peneliti yang dianggap dapat menjadi masukan bagi pihak lainnya.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Umum
2.1.1 Tanah
Tanah adalah material yang sangat berpengaruh dalam suatu pekerjaan konstruksi. Tanahsecara garis besar dibagimenjadi dua kategori yaitu tanah (soil) dan batuan (rock). Batuan merupakan agregat mineral yang satu sama lainnya diikat oleh gaya-gaya kohesif yang permanen. Sedangkan tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Das,1991).
Berdasarkan sifat lekatnya tanah dapat dibedakan menjadi dua yaitu, tanah tak berkohesif dan tanah berkohesif. Tanah tak berkohesif adalah tanah yang tidak mempunyai atau sedikit sekali lekatan antara butir β butirnya seperti tanah berpasir. Tanah kohesif adalah tanah yang mempunyai sifat lekatan antara butir-butirnya, contohnya tanah lempung.
Tanah merupakan komposisi dari tiga fase yang berbeda. Jika tanah dalam keadaan jenuh sebagian maka terdiri dari tiga fase yaitu partikel padat, pori-pori udara dan air pori. Fase-fase tersebut dapat digambarkan dalam bentuk diagram fase seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 berikut.
( a ) ( b )
Gambar 2.1 (a) Elemen Tanah Dalam Keadaan Asli; (b) Tiga Fase Elemen Tanah(Lambe dan Whitman, 1969)
Dari gambar tersebut diperoleh persamaan hubungan antara volume-berat dari tanah berikut:
Apabila udara dianggap tidak mempunyai berat, maka berat total dari contoh tanah dapat dinyatakan dengan :
ππ = ππππ + ππππ (2.3)
Dimana:
ππππ : berat butiran padat (gr) πππ€π€: berat air (gr)
2.1.2 Sifat-sifat fisik tanah 2.1.2.1 Angka pori (void ratio)
Angka Pori atau Void Ratio (e) adalah perbandingan antara volume rongga (πππ£π£) dengan volume butiran (πππ π ) dalam tanah. Angka Pori dinyatakan dalam bentuk desimal. Berikut adalah rumus dari Angka Pori:
ππ = ππππππ
Porositas atau porosity (n) diartikan sebagai persentase perbandingan antara volume rongga (πππ£π£) dengan volume total (ππ) dalam tanah. Porositas biasanya
dikalikan dengan 100% dengan demikian Porositas dapat dinyatakan dalam bentuk persen, atau :
ππ = πππππ£π£π₯π₯ 100 (2.5)
Dimana:
ππ : porositas (%)
πππ£π£ : volume rongga(cm3) ππ : volume total(cm3)
Hubungan antara angka pori dan porositas adalah :
ππ = 1+ππππ (2.6)
ππ = 1βππππ (2.7)
2.1.2.3 Derajat kejenuhan (degree of saturation)
Derajat Kejenuhan atau Degree of Saturation (S) adalah perbandingan antara volume air (πππ€π€) dengan volume total rongga pori tanah (πππ£π£). S=0 bila tanah dalam keadaan kering dan sebaliknya bila tanah dalam keadaan jenuh, maka ππ = 100% atau 1. Derajat Kejenuhan suatu tanah (ππ ) dapat dinyatakan dalam persamaan:
ππ (%) = πππππ€π€
π£π£π₯π₯ 100 (2.8)
Dimana:
ππ : derajat Kejenuhan (%) πππ€π€ : berat volume air(cm3)
πππ£π£ :volume total rongga pori tanah(cm3)
Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah (Hardiyatmo, 1992) Keadaan tanah Derajat kejenuhan
Tanah kering 0
2.1.2.4 Kadar air (moisture water content)
Kadar air atau water content (w) adalah persentase perbandingan berat air (πππ€π€) dengan berat butiran (πππ π ) dalam tanah, atau :
2.1.2.5 Berat volume (unit weight)
Berat volume (Ξ³) adalah berat tanah per satuan volume.
Ξ³ = ππππ (2.10)
Para ahli tanah kadang-kadang menyebut berat volume (unit weight) sebagai berat volume vasah (moist unit weight).
Dimana:
πΎπΎ : berat volume basah (gr/cm3) ππ : berat butiran tanah (gr) ππ : volume total tanah(cm3)
2.1.2.6 Berat volume kering (dry unitweight)
Berat volume kering (πΎπΎππ) adalah perbandingan antara berat butiran tanah (πππ π ) dengan volume total tanah (ππ). Berat volume kering (πΎπΎππ)dapat dinyatakan dalam persamaan :
πΎπΎππ = πππππ π (2.11)
Dimana:
πΎπΎππ : berat volume kering (gr/cm3) πππ π : berat butiran tanah (gr) ππ : volume total tanah (cm3)
2.1.2.7 Berat volume butiran padat (soil volume weight)
Berat volume butiran padat (πΎπΎπ π ) adalah perbandingan antara berat butiran tanah (πππ π ) dengan volume butiran tanah padat (πππ π ). Berat volume butiran padat (πΎπΎπ π ) dapat dinyatakan dalam persamaan : 2.1.2.8 Berat jenis (specific gravity)
Berat jenis atau specific gravity (Gs) didefinisikan sebagai perbandingan antara berat volume butiran tanah (πΎπΎπ π ) dengan berat volume air (πΎπΎπ€π€) dengan isi yang sama pada temperatur tertentu. Berat jenis (πΊπΊπ π ) dapat dinyatakan dalam persamaan:
Batas-batas besaran berat jenis tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2.Hasil-hasil penentuan berat jenis dari sebagian besar tanah menunjukan bahwa nilai-nilai dari 2,6 sampai 2,75 merupakan nilai yang paling banyak terdapat.
Nilai-nilai porositas, angka pori dan berat volume pada keadaan asli di alam dari berbagai jenis tanah diberikan oleh Terzaghi seperti terlihat pada Tabel 2.3 berikut.
Tabel 2.2 Berat jenis tanah (Hardiyatmo, 1992) Macam Tanah Berat Jenis
Kerikil 2,65 - 2,68 Pasir seragam, tidak padat
Pasir seragam, padat
Pasir berbutir campuran, tidak padat Pasir berbutir campuran, padat Lempung lunak sedikit organis Lempung lunak sangat organis
46
2.1.2.9 Batas-batas Atterberg (Atterberg limit)
Atterberg adalah seorang peneliti tanah berkebangsaan Swedia yang telah menemukan batas-batas Atterberg pada tahun 1911.Atterberg mengusulkan ada lima keadaan konsistensi tanah. Batas-batas konsistensi tanah ini didasarkan pada kadar air, yaitu batas cair (liquid limit), batas plastis (plastic limit), batas susut
(shrinkage limit), batas lengket (sticky limit) dan batas kohesi (cohesion limit).
Tetapi pada umumnya batas lengket dan batas kohesi tidak digunakan (Bowles, 1991). Batas-batas konsistensi dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg (Soedarmo, 1997)
1. Batas cair (liquid limit)
Batas cair (liquid limit) adalah kadar air tanah ketika tanah berada diantara keadaan cairdan keadaan plastis, yaitu pada batas atas dari daerah plastis. Batas cair ditentukan dari pengujian Cassagrande (1948), yakni dengan meletakkan tanah ke cawan dan dibentuk sedemikian rupa,kemudian tanah tersebut dibelah oleh Grooving Tool dan dilakukan pemukulan dengan cara engkol dinaikkan dan sampai mangkuk menyentuh dasar,dilakukan juga perhitungan ketukan sampai tanah yang dibelah tadi berhimpit. Untuk lebih jelasnya, alat uji batas cair berupa cawan Cassagrande dan Grooving Tool dapat dilihat pada Gambar 2.3
Gambar 2.3 Cawan Cassagrande dan Grooving Tool (Hardiyatmo, 1992)
Gambar 2.4 Kurva pada penentuan batas cair tanah lempung (Soedarmo, 1997)
2. Batas plastis (plastic limit)
Batas plastis (plastic limit) dapat didefinisikan sebagai kadar air pada tanah dimana pada batas bawah daerah plastis atau kadar air minimum. Untuk mengetahui batas plastis suatu tanah dilakukan dengan percobaan menggulung tanah berbentuk silinder dengan diameter sekitar 3,2 mm (1/8 inchi) dengan menggunakan telapak tangan di atas kaca datar.Apabila tanah mulai mengalami
retak-retak atau pecah ketika digulung, maka kadar air dari sampel tersebut adalah batas plastis.
3. Batas susut (shrinkage limit)
Batas susut (shrinkage limit) adalah kadar air tanah pada kedudukan antara daerah semi padat dan padat, yaitu persentase kadar air di mana pengurangan kadar air selanjutnya tidak mengakibatkan perubahan volume tanahnya. Dapat dikatakan bahwa tanah tersebut tidak akan mengalami penyusutan lagi meskipun dikeringkan secara terus menerus.
Percobaan batas susut dilakukan dengan cawan porselin diameter 44,4 mm dengan tinggi 12,7 mm. Pada bagian dalam cawan dilapisi oleh pelumas dan diisi dengan tanah jenuh sempurna yang kemudian dikeringkan dalam oven. Volume ditentukan dengan mencelupkannya dalam air raksa. Batas susut dapat dinyatakan dalam persamaan :
ππππ = οΏ½(ππ1ππβππ2)
2 β(π£π£1βπ£π£ππ2)πΎπΎπ€π€
2 οΏ½ π₯π₯ 100 % (2.14) dengan :
ππ1 = berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr) ππ2 = berat tanah kering oven (gr)
π£π£1 = volume tanah basah dalam cawan (ππππ3) π£π£2 = volume tanah kering oven (ππππ3)
πΎπΎπ€π€ = verat Jenis air
4. Indeks plastisitas (plasticity index)
Indeks plastisitas adalah selisih antara batas cair dan batas plastis. Indeks plastisitas merupakan interval kadar air dimana tanah masih bersifat plastis.
Indeks plastisitas dapat menunjukkan sifat keplastisitasan tanah tersebut. Jika tanah memiliki interval kadar air daerah plastis yang kecil, maka tanah tersebut disebut tanah kurus, sedangkan apabila suatu tanah memiliki interval kadar air daerah plastis yang besar disebut tanah gemuk. Persamaan 2.15 dapat digunakan untuk menghitung besarnya nilai Indeks Plastisitas dari suatu tanah. Tabel 2.4 menunjukkan batasan nilai Indeks Plastisitas dari jenis-jenis tanah.
πΌπΌπΌπΌ = ππππ β πΌπΌππ (2.15)
Dimana :
IP = indeks plastisitas (%) LL = batas cair (%)
PL = batas plastis (%)
Tabel 2.4 Indeks plastisitas tanah (Hardiyatmo, 1992)
PI Sifat Macam tanah Kohesi
0 Non-plastis Pasir Non β kohesif
<7 Plastisitas rendah Lanau Kohesif sebagian 7-17 Plastisitas sedang Lempung berlanau Kohesif
>17 Plastisitas tinggi Lempung Kohesif
5. Indeks kecairan (liquidity index)
Kadar air tanah asli relatif pada kedudukan plastis dan cair, dapat didefinisikan oleh indeks kecairan (liquidity index). Indeks kecairan merupakan perbandingan antara selisih kadar air asli dengan batas plastis terhadap indeks plastisitasnya. Berikut persamaannya:
πππΌπΌ = πΌπΌππ =ππππππβπΌπΌππππβπΌπΌππ =πππππΌπΌπΌπΌβπΌπΌππ (2.16) Dimana :
LI:liquidity index (%) WN:kadar air asli (%)
Gambar 2.5 Hubungan antara WP, WL dan WNdalam menghitung LI atau IL
(Bowles, 1991)
Dapat dilihat bahwa jika WN= LL, maka indeks kecairanakan sama dengan 1. Sedangkan, jika WN = PL, indeks kecairanakan sama dengan nol. Jadi, untuk lapisan tanah asli yang dalam kedudukan plastis, nilai LL>WN >PL. Nilai Indeks Kecairanakan bervariasi antara 0 dan 1. Lapisan tanah asli dengan WN>LL akan mempunyai LI> 1.
2.1.3 Klasifikasi tanah
Sistem klasisfikasi tanah adalah suatu sistem yang mengatur beberapa jenis tanah yang berbeda-beda tapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompok-kelompok dan subkelompok-kelompok-subkelompok-kelompok berdasarkan penggunaannya (Das,1991). Sistem klasisfikasi tanah didasarkan atas ukuran partikel yang diperoleh dari analisa saringan dan plastisitasnya. Tujuan dari pengklasifikasian tanah ini adalah untuk memungkinkan memperkirakan sifat fisis tanah dengan mengelompokkan tanah dengan kelas yang sama yang sifat fisisnya diketahui dan menyediakan sebuah metode yang akurat mengenai deskripsi tanah.Kebanyakan Klasifikasi Tanah menggunakan indeks pengujian yang sangat sederhana untuk memperoleh karakteristik tanahnya.
Beberapa sistem klasifikasi telah dikembangkan dan pengklasifikasian tersebut terbagi menjadi dua, yaitu :
1. Klasifikasi tanah sistem USCS 2. Klasifikasi tanah sistem AASHTO
2.1.3. 1Sistem klasifikasi Unified Soil Classification System (USCS)
Sistem ini pertama kali dikembangkan oleh Cassagrande (1942) sebagai sebuah metode untuk pekerjaan pembuatan lapangan terbang oleh The Army
Corps of Engineers pada Perang Dunia II. Pada saat ini sistem ini telah dipergunakan secara luas oleh para ahli teknik. Sistem ini selain biasa digunakan untuk desain lapangan terbang juga untuk spesifikasi pekerjaan tanah untuk jalan.
Pada tahun 1969 sistem ini diadopsi oleh American Society for Testing and Materials (ASTM) sebagai Metode Klasifikasi Tanah (ASTM D 2487).
Klasifikasi berdasarkan Unified System (Das, 1991), tanah dikelompokkan menjadi:
1. Tanah butir kasar (Coarse-Grained-Soil)
Merupakan tanah yang lebih dari 50% bahannya tertahan pada ayakan no.200 (0,075 mm).Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal G atau S. G adalah untuk kerikil (gravel) atau tanah berkerikil, dan S adalah untuk pasir (sand) atau tanah berpasir.
2. Tanah berbutir halus (Fine-Grained-Soil)
Merupakan tanah yang lebih dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan no.200 (0,075 mm). Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal M untuk lanau (silt) anorganik, C untuk lempung (clay) anorganik, dan O untuk lanau-organik dan lempung-organik. Simbol PT digunakan untuk tanah gambut (peat), dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi.
Untuk klasifikasi yang benar, perlu memperhatikan faktor-faktor berikut ini:
a. Persentase butiran yang lolos ayakan no.200 (fraksi halus) b. Persentase fraksi kasar yang lolos ayakan no.40
c. Koefisien keseragaman (Uniformity Coefficient, Cu) dan Koefisien Gradasi (Gradation Coefficient, Cc) untuk tanah dimana 0-12% lolos ayakan no.200
d. Batas cair dan indeks plastisitas bagian tanah yang lolos ayakan no.40
Tabel 2.5 Simbol klasifikasi tanah sistem USCS
Simbol Nama klasifikasi tanah
G Kerikil (gravel) S Pasir (sand) C Lempung (clay) M Lanau (silt)
O Lanau atau lempung organik (organic silt or clay)
Pt Tanah gambut dan tanah organik tinggi (peat and highly organic clay) L Plastisitas rendah (low plasticity)
H Plastisitas tinggi (high plasticity) W Bergradasi baik (well graded)
P Bergradasi buruk(poor graded)
Gambar 2.6 Klasifikasi Tanah Sistem Unified (Das, 1991)
sistem klasifikasi Unified (lanjutan)
2.1.3.2 Sistem klasifikasi AASHTO
Sistem klasifikasi tanah AASHTO (American Association of State Highway Transportation Official) dikembangkan pada tahun 1929 sebagai Public Road Administration Classification System. Kemudian sistem ini mengalami beberapa perbaikan, sampai saat ini versi yang berlaku adalah yang diajukan oleh Committee on Classification of Materials for Subgrade and Granular Type Road of the Highway Research Board pada tahun 1945. Sistem ini mengklasifikasikan tanah kedalam tujuh kelompok besar, yaitu A-1 sampai A-7. Tanah yang diklasifikasikan ke dalam A-1 sampai A-3 adalah tanah berbutir yang 35% atau kurang dari jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan no. 200. Sedangkan tanah A-4 sampai A-7 adalah tanah yang lebih dari 35% butirannya lolos ayakan no.
200.
Pengklasifikasian tanah dilakukan dengan cara memproses dari kiri ke kanan pada bagan tersebut sampai menemukan kelompok pertama yang data pengujian bagi tanah tersebut memenuhinya dan pada awalnya membutuhkan data-data sebagai berikut :
1. Analisis Ukuran Butiran.
2. Batas Cair, Batas Plastis dan Indeks Plastisitas yang dihitung.
3. Batas Susut.
` Khusus untuk tanah-tanah yang mengandung bahan butir halus diidentifikasikan lebih lanjut dengan indeks kelompoknya.
Bagan pengklasifikasian sistem ini dapat dilihat seperti pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Klasifikasi tanah sistem AASHTO (Das, 1991)
2.1.4 Sifat-sifat mekanis tanah 2.1.4.1 Pemadatan tanah (compaction)
Pemadatan tanah (compaction) adalah suatu proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan cara mekanis (digilas/ditumbuk) sehingga partikel-partikel tanah menjadi rapat. Dengan kata lain, Pemadatan Tanahadalah densifikasitanah yangjenuhdengan penurunanvolumeronggadiisi dengan udara, sedangkanvolumepadatandankadar airtetappada dasarnya sama.Hal ini merupakan cara yang paling jelas dan sederhana untuk memperbaiki stabilitas dan kekuatan dukung tanah.
Maksud pemadatan tanah menurut Hardiyatmo (1992), antara lain : 1. Mempertinggi kuat geser tanah
2. Mengurangi sifat mudah mampat (kompresibilitas) 3. Mengurangi permeabilitas
4. Mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan lainnya.
Tanah granuler merupakan tanah yang paling mudah penanganannya untuk pekerjaan lapangan. Setelah dipadatkan tanah tersebut mampu memberikan kuat geser yang tinggi dengan sedikit perubahan volume. Hal ini dikarenakan
permeabilitas tanah granuler yang tinggi.Berbeda dengan pada tanah lanau yang permeabilitasnya rendah sangat sulit dipadatkan bila dalam keadaan basah.
Tanah lempung mempunyai permeabilitas yang rendah dan tanah ini tidak dapat dipadatkan dengan baik dalam kondisi basah seperti halnya tanah lanau.
Tanah lempung yang dipadatkan dengan cara yang benar akan memberikan kuat geser yang tinggi. Stabilitas terhadap sifat kembang-susut tergantung dari jenis kandungan mineralnya.
Pada tahun 1933, Proctor menemukan dasar-dasar pemadatan tanah, dimana terdapat 4 (empat) variabel yang digunakan dalam fungsi Compaction, yaitu:
a. Usaha pemadatan b. Jenis tanah c. Kadar air tanah
d. Berat isi kering tanah (Bowles, 1991).
Hubungan berat volume kering (πΎπΎππ) dengan berat volume basah (πΎπΎππ) dan kadar air (%) dinyatakan dalam persamaan :
πΎπΎππ =1 + π€π€πΎπΎππ (2.17)
Pada pengujian Compaction di laboratorium alat pemadatan berupa silinder mould dengan volume 9,34 x 10β4ππ3, dan penumbuk dengan berat 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30,5 cm. Pada pengujian compactiontanah dipadatkan dalam 3 lapisan (standard proctor) dan 5 lapisan (modified proctor) dengan pukulan sebanyak 25 kali pukulan.
Pengujian-pengujian tersebut dilakukan dengan pemadatan sampel tanah basah (pada kadar air terkontrol) dalam suatu cetakan dengan jumlah lapisan tertentu. Setiap lapisan dipadatkan dengan sejumlah tumbukan yang ditentukan dengan penumbuk dengan massa dan tinggi jatuh tertentu. Standar ASTM maupun AASHTO hendaknya digunakan sebagai acuan untuk rincian pengujian tersebut.
Perbedaan antara pengujian pemadatan standard proctor dan pengujian Pemadatan modified proctor dapat dilihat dalam Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Pengujian pemadatan proctor (Bowles, 1991)
Standar (ASTM D698) Modifikasi (ASTM D1557)
Palu 24,5 N (5,5 lb) 44,5 N (10 lb)
Tinggi jatuh palu 305 mm (12 in) 457 mm (18 in)
Jumlah lapisan 3 5
Jumlah tumbukan per
lapisan 25 25
Volume cetakan 1/30 ft3 1/30 ft3
Tanah Saringan no. 4 Saringan no. 4
Energi pemadatan 595 kJ/ m3 (12400 lb ft/ft3) 2698 kJ/ m3 (56250 lb ft/ft3)
Kadar air yang memberikan berat isi kering yang maksimum disebut kadar air optimum (optimum moisture content). Usaha pemadatan diukur dari segi energi tiap satuan volume dari tanah yang telah dipadatkan. Untuk usaha pemadatan yang lebih rendah kurva pemadatan bagi tanah yang sama akan lebih rendah dan tergeser ke kanan, yang menunjukkan suatu kadar air optimum yang lebih tinggi. Hasil dari pengujian pemadatan berupa kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah yamg ditunjukkan Gambar 2.8.
Garis ZAV (Zero Air Void Line) adalah hubungan antara berat Isi Kering dengan Kadar Air bila derajat kejenuhan 100%, yaitu bila pori tanah sama sekali tidak mengandung udara. Grafik ini berguna sebagai petunjuk pada waktu menggambarkan grafik pemadatan.Grafik tersebut berada di bawah ZAV dan biasanya grafik tersebut tidak lurus tetapi agak cekung ke atas.Apabila kurva pemadatan yang dihasilkan berada lebih dekat di bawah dengan garis ZAV maka hal tersebut menunjukan tanah yang dipadatkan memiliki derajat kejenuhan mendekati 100% dan sedikit mengandung udara. Pada penelitian ini, percobaan pemadatan tanah di laboratorium yang digunakan untuk menentukan Kadar Air
Optimum dan Berat Isi Kering maksimum adalah percobaan Pemadatan Standar (Standard Compaction Test)
Gambar 2.8 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah(Hardiyatmo, 1992)
2.1.4.2 Pengujian unconfined compression test (UCT) / uji kuat tekan bebas Nilai kuat geser tanah perlu diketahui untuk mengukur kemampuan tanah menahan tekanan dan gaya yang terjadi tanpa adanya keruntuhan. Seperti material lainnya, tanah mengalami penyusutan volume jika mendapat tekanan merata di sekelilingnya. Apabila menerima tegangan geser, tanah akan mengalami distorsi dan apabila distsorsi yang terjadi cukup besar, maka partikel-partikelnya akan terpeleset satu sama lain dan tanah akan dikatakan gagal dalam uji kuat geser.
Hampir semua jenis tanah daya dukungnya terhadap tegangan tarik sangat kecil atau bahkan tidak mampu sama sekali, karena pada dasarnya tanah mampu melawan gaya geser. Tanah tidak berkohesi, kekuatan gesernya hanya terletak pada gesekan antara butir tanah saja (c = 0), sedangkan pada tanah berkohesi dalam kondisi jenuh, maka β = 0 dan S = c. Parameter Kuat Geser tanah diperlukan untuk analisa-analisa daya dukung tanah (bearing capacity), tegangan tanah terhadap dinding penahan (earth preassure) dan kestabilan lereng (slope stability).
Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Dengan dasar seperti ini, bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh :
1. Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan pemadatannya, tetapi tidak tergantung dari tegangan vertikal yang bekerja pada gesernya.
2. Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus dengan tegangan vertikal pada bidang gesernya.
Oleh karena itu kekuatan geser tanah dapat diukur dengan rumus :
Ο = πΈπΈ + (Ο β u)tan β (2.18)
Ada beberapa cara untuk menentukan kuat geser tanah, antara lain : 1. Pengujian geser langsung (direct shear test)
2. Pengujian triaksial (triaxialt test)
3. Pengujian tekan bebas (unconfined compression test) 4. Pengujian baling-baling (vane shear test)
Dalam penelitian ini yang digunakan untuk menentukan kuat geser tanah adalah pengujian tekan bebas (unconfined compression test).
Uji kuat tekan bebas (unconfined compression test) mengukur kemampuan tanah untuk menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah terpisah dari butir-butirannya, pengujian ini juga mengukur regangan tanah akibat tekanan tersebut.
Pada Gambar 2.9 menunjukkan skema pengujian unconfined compression test.
Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah sampai benda uji mengalami keruntuhan. Pada saat keruntuhannya, karena Ο3 = 0, maka:
Gambar 2.9 Skema pengujian tekan bebas (Hardiyatmo, 1992)
Hubungan Konsistensi dengan Kuat Tekan Bebas tanah lempung diperlihatkan dalam Tabel 2.7.
Tabel 2.7 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya (Hardiyatmo, 1992)
Konsistensi qu(kg/cm2)
Lempung keras >4,00
Lempung sangat kaku 2,00 β 4,00
Lempung kaku 1,00 β 2,00
Lempung sedang 0,50 β 1,00 Lempung lunak 0,25 β 0,50 Lempung sangat lunak < 0,25
2.1.4.3 Pengujian Caifornia Bearing Ratio (CBR)
Daya dukung tanah dasar (subgrade) pada perencanaan perkerasan lentur dinyatakan dengan nilai CBR (California Bearing Ratio). CBR untuk pertama kalinya diperkenalkan oleh California Division of Highways pada tahun 1928.
Sedangkan metode CBR ini dipopulerkan oleh O. J. Porter. CBR adalah perbandingan antara beban yang dibutuhkan untuk penetrasi contoh tanah sebesar
0,1β/0,2β dengan beban yang ditahan batu pecah standar pada penetrasi0,1β/0,2β(Sukirman,1995)
Jadi nilai CBR didefinisikan sebagai suatu perbandingan antara beban percobaan (test load) dengan beban standar (standard load) dan dinyatakan dalam prosentase. Tujuan dari percobaan CBR adalah untuk mengetahui nilai daya dukung tanah dalam kepadatan maksimum. Harga CBR adalah nilai yang menyatakan kualitas tanah dasar dibandingkan dengan bahan standar berupa batu pecah yang mempunyai nilai CBR sebesar 100% dalam memikul beban lalu lintas.
CBR lapangan (CBR inplace) digunakan untuk mendapatkan nilai CBR asli di lapangan, sesuai dengan tanah dasar saat itu. Umumnya digunakan untuk perencanaan tebal lapisan perkerasan yang lapisan tanah dasarnya tidak akan dipadatkan lagi, selain itu jenis CBR ini digunakan untuk mengontrol kepadatan yang diperoleh apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan. CBR lapangan direndam (undisturbed soaked CBR) digunakan untuk mendapatkan besarnya nilai CBR asli di lapangan pada keadaan jenuh air dan tanah mengalami pengembangan (swelling) yang maksimum.
Ada dua macam pengukuran CBR yaitu :
1. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada 0.254 cm (0,1β) terhadap penetrasistandard besarnya 70,37 kg/cm2 (1000 psi).
Harga CBR % = (Beban 0.1β/ (3 x 1000)) x 100
2. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada penetrasi 0,508 cm (0,2β)terhadap penetrasi standard yang besarnya 105,56 kg/cm2 (1500 psi)
Harga CBR % = (Beban 0.2β/ (3 x 1500)) x 100 CBR laboratorium dapat dibedakan atas 2 macam yaitu :