Pekerjaan Persiapan

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

III.2 Pekerjaan Persiapan

Adapun pekerjaan persiapan yang dilakukan oleh peneliti dalam penelitian ini adalah mencari literatur yang berkaitan dengan korelasi antara nilai parameter kompaksi dengan nilai index properties tanah, literatur mengenai penambahan semen pada tanah, dan literatur mengenai lapisan subgrade pada konstruksi jalan raya.

Literatur yang diperoleh berasal dari berbagai sumber, misalnya buku, jurnal penelitian, Tugas Akhir mahasiswa, catatan kuliah, dan juga berbagai sumber online internet.

III.3. Penyedian Bahan

Pengambilan sampel secara acak dari dari quarry Tanjung Morawa.

Sampel yang digunakan harus tidak mengandung akar-akar tanaman dan humus yang dapat terangkat dan terikut dalam tanah yang akan dipakai serta nilai IP <

10. Jumlah sampel yang akan di diuji adalah sebanyak 50 sampel.

Satu sampel bahan uji membutuhkan berat kurang dari 11 kg. Setelah itu sampel dipisahkan dan diberi label nama 01-50. Lalu dilakukan pengujian laboratorium awal untuk masing-masing sampel.

III.4. Pekerjaan Laboratorium Awal

Pengujian laboratorium yang terdiri dari pengujian sifat fisik (index properties) meliputi:

1. Shieve Analysis Test (ASTM C 136-95a,AASTHO T-27) 2. Atterberg Limit Test (ASTM D 4318-95,AASTHO T-89 & -90)

3. Specific Gravity Test (ASTM D 854-92, AASTHO T-100) 4. Water Content Test (ASTM D 2216-92)

5. Compaction Test Standar Proctor (AASTHO T 99)

III.4.1. Shieve Analysis Test (Analisa Saringan)

Pengujian analisa dilakukan dengan cara menyaring sejumlah sampel tanah dengan satu unit saringan standar. Saringan tersebut lalu digetarkan dengan menggunakan shieve shaker machine. Setelah itu berat sampel yang tertahan ditiap-tiap saringan ditimbang beratnya. Lalu akan didapatkan persentase butiran yang lolos dari tiap-tiap saringan. Prosedur pelaksanaan pengujian ini mengacu pada ASTM C 136-95a, ”Method for SieveAnalysis of Fine and Coarse Aggregates”.

Persen butiran halus diketahui dari nilai persen berat sampel yang lolos ayakan No. 200 (0,075 mm).

III.4.2. Atterberg Limit

Liquid limit dilakukan dengan cara meletakkan pasta tanah dalam mangkuk kuningan kemudian digores tepat ditengahnya dengan alat penggores standar. Dengan menjalankan alat pemutar, mangkuk kemudian dinaikturunkan dari ketinggian 0.4 inci (10 mm) dengan kecepatan 2 drop/detik. Liquid limit dinyatakan sebagai moisture content dari tanah yang dibutuhkan untuk menutup goresan yang berjarak 0.5 inci (13 mm) sepanjang dasar contoh tanah dalam mangkuk sesudah 25 pukulan. Pengujian dilakukan menurut ASTM D 4318.

Plastic limit ditentukan dengan mengetahui secara pasti moisture content terkecil, dimana material dapat digulung hingga diameter 0.125 inches (3.2 mm) tanpa mengalami keretakan.Pengujian dilakukan sesuai dengan ASTM D 4318-95, ”Test Method for Liquid Limit, PlasticLimit and Plasticity Index of Soils”.

III.4.3. Specific Gravity (Pengujian Berat Jenis)

Specific gravity dari tanah, Gs, didefinisikan sebagai perbandingan massa volume partikel tanah di udara dengan massa volume yang sebanding dengan gas free distilled water di udara pada suhu kamar (umumnya 68° F {20° C}). Specific gravity ditentukan berdasarkan jumlah dari pycnometer yang sudah dikalibrasi, dimana massa dan suhu dari contoh tanah deaerasi/ air distilasi diukur.

Test dilakukan berdasarkan ASTM D 854-92, ”Standard Test Method for Specific Gravity of Soils”. Metoda ini digunakan pada contoh tanah dengan komposisi ukuran partikel lebih kecil daripada saringan No. 4 (4.75 mm). Untuk partikel dengan ukuran lebih besar dari saringan tersebut, prosedur pelaksanaan mengacu pada ”Test Method Specific Gravity and Absorptionof Coarse Aggregate (ASTM C 127-88)”. Specific gravity dari tanah diperlukan untuk menentukan hubungan antara berat dan volume tanah, dan digunakan untuk perhitungan test Laboratorium lainnya.

III.4.4. Water Content (Pengujian Kadar Air)

Moisture content, w, didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air di dalam contoh tanah dengan berat partikel solid. Contoh basah mula-mula ditimbang, kemudian dikeringkan didalam oven pada suhu 230° F (110° C)

hingga mencapai berat konstan. Berat contoh setelah dikeringkan adalah berat partikel solid. Perubahan berat yang terjadi selama proses pengeringan setara dengan berat air. Untuk tanah organik, terkadang disarankan untuk menurunkan suhu pengeringan hingga mencapai 140° F (60° C). Test dilakukan mengacu pada ASTM D 2216-92, ”Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock”. Moisture content diperlukan untuk menentukan properties tanah dan dapat dikorelasikan dengan parameter-parameter lainnya.

III.4.5. Standard Compaction Test (Pengujian Kompaksi Standar)

Pada uji Proctor, tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder bervolume 1/30 ft³ (=943.3 cm³). Diameter cetakan tersebut adalah 4 in (=101,6 mm). Selama percobaan di laboratorium, cetakan itu dikelam pada sebuah pelat dasar dan di atasnya diberi perpanjangan. Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda-beda dan kemudian dipadatkan dengan menggunakan penumbuk khusus.

Pemadatan tersebut dilakukan dengan 3 (tiga) lapisan. Jumlah tumbukan tiap lapisan adalah 25 x setiap lapisan. Berat penumbuk adalah 5,5 lb (massa = 2,5 kg) dan tinggi jatuh sebesar 12 in.(=304,8 mm). Prosedur pelaksanaan Uji Proctor Standard telah dirincikan dalam ASTM D-698 dan AASTHO T-99

III.5. Pengklasifikasian Tanah

Dari uji index properties tanah, grain size analysis dan atterberg limit dapat digunakan dalam mengklasifikasikan tanah. Sistem klasifikasi tanah yang

digunakan dalam penelitian ini adalah USCS (Unified Soil Classification System) dan AASTHO (American Association of State Highway Transportation Official).

III.6. Pencampuran dengan Portland Cement

Pencampuran dilakukan dengan 5 variasi penambahan semen. 10 sampel dicampur dengan penambahan 2 % semen, 10 sampel dicampur dengan penambahan 4 % semen, 10 sampel dicampur dengan penambahan 6 % semen, 10 sampel dicampur dengan penambahan 8 % semen, dan 10 sampel dicampur dengan penambahan 10 % semen.

III.7. Pengujian Laboratorium Tanah Yang Sudah Dicampur Semen

Seluruh sampel tanah yang sudah dicampur semen diuji kembali dengan seluruh pengujian pada subbab III.4.

III.8. Analisa Hubungan Nilai Parameter Kompaksi Dengan Index Properties (persen butiran halus dan batascair)

Analisa statistic dilakukan untuk menentukan korelasi antara parameter pemadatan dengan nilai index properties dan pencampuran semen.Nilai-nilai index properties yang digunakan adalah Persen butiran halus (diperoleh dari hasil ayakan) dan Batas Cair (hasil pengujian atterberg limit). Hubungan regresi menggunakan satu variable dianalisis menggunakan program SPSS vesi 16 dan Microsoft Excel 2010. Model yang digunakan untuk mengetahui hubungan antara parameter kompaksi dengan nilai index properties dan persen penambahan semen adalah regresi linear dengan satu variabel bebas.

Y = aX + b Dimana :

Y = berat isi kering maksimum (γd max) / kadar air optimum (wopt)

X = index properties (persen butiran halus (F)/ batas cair(LL)/

persen penambahan semen (PS)) a = konstantavariabel

b = variabel

Apabila diperoleh hubungan yang kuat untuk setiap variable maka dilanjutkan dengan menggunakan dua variabel. Dari hasil regresi tersebut akan didapat persamaan untuk tiap-tiap variabel.

Y = aX1 + bX2 + cX3 + d Dimana :

Y = berat isi kering maksimum (γd max) / kadar air optimum (Wopt)

d = bilangan konstanta

a,b,c = bilangan koefisien variabel

X = variable bebas (persen butiran halus (F)/ batas cair(LL)/

persen penambahan semen (PS))

Dari hasil analisa tersebut akan ditampilkan perbandingan nilai parameter kompaksi hasil pengujian sesungguhnya dengan nilai kompaksi dari hasil penggunaan model regresi.

III.9. Kesimpulan Dan Saran

Dari hasil analisa nilai kompaksi, dapat diambil kesimpulan berupa kelayakan model penggunaan model regresi dalam mengestimasi nilai parameter

kompaksi untuk bahan subgrade. Setelah kita mendapatkan perbandingannya, akan diketahui seberapa akurat prediksi persamaan dengan menggunakan index properties (persen butiran halus dan batas cair) dalam memprediksi nilai kompaksi.

BAB IV

HASIL DAN ANALISA DATA

IV.1 Hasil Pengujian Laboratorium Sampel Tanah

Tabel 4.1 menunjukkan nilai parameter tanah dan index properties dari pengujian laboratorium. Rentang untuk batas cair (LL) adalah antara 25,52 % sampai 33,11 % dengan nilai rata-rata 28,93 %. Sementara rentang nilai persen butiran halus (Fines) adalah antara 39,81 % sampai 62,17 % dengan nilai rata-rata 51,56 %.

Tabel tersebut juga menunjukkan rentang untuk berat isi kering maksimum (γmax) adalah antara 1,384 gr/cm³ sampai 1,502 gr/cm³. Nilai rata-rata berat isi kering maksimum adalah 1.444 gr/cm³. Untuk kadar air optimum (Wopt) rentang nilai adalah antara 18,32 % sampai 26,51 % dengan nilai rata-rata adalah 22,41 %.

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Laboratorium Sampel Tanah

No Sampel

γd

max

11 1,415 24,33 45.70 31,56 22,47 9,09

Dimana :

γdmax : Berat isi kering maksimum (gr/cm³) Wopt : Kadar air optimum (%)

FINES : Persen butiran halus (lolos ayakan No 200) (%) LL : Batas cair (%)

PL : Batas plastis (%) PI : Index plastis (%)

IV.1.1. Distribusi Nilai Atterberg Limits Untuk Data Hasil Pengujian Laboratorium

Distribusi nilai plastisitas yang diperoleh dari percobaan atterberg limits untuk setiap sampel tanah dapat dilihat pada gambar kurva dibawah ini.

Gambar 4.1. Distribusi Nilai Batas Plastis dan Indeks Plastis Dari Data Hasil Pengujian Laboratorium

Seperti yang dapat dilihat pada Cassagrande Plasticity Chart (Gambar 4.1), data hasil pengujian laboratorium menunjukan batas cair berkisar diantara 25

% sampai 33 %. Data tersebut mengidentifikasikan bahwa material memiliki sifat plastitas rendah. Untuk index plastisitas, menunjukkan kisaran 7 % sampai 12 %.

IV.1.2. Distribusi Persentase Ukuran Butir Untuk Data Hasil Pengujian Laboratorium

Distribusi ukuran butiran yang diperoleh dari percobaan analisa saringan untuk setiap sampel tanah dapat dilihat pada gambar kurva berikut ini.

Gambar 4.2. Distribusi Persentase Ukuran Butir Untuk Data Hasil Pengujian Laboratorium

Seperti yang dapat dilihat pada Grafik Distribusi Ukuran Butir (Gambar 4.2), data hasil pengujian laboratorium menunjukan persentase butiran halus (lolos ayakan no 200) berkisar diantara 39,81 % sampai 62,17 %. Data tersebut mengidentifikasikan bahwa material memiliki persen butiran halus yang tinggi.

IV.2 Hasil Pengujian Laboratorium Sampel Tanah Ditambah Portland Cement

Tabel 4.2 menunjukkan nilai parameter tanah dan index properties dari pengujian laboratorium tanah yang dicampur portland cement. Rentang untuk batas cair (LL) adalah antara 23,74 % sampai 32,51 % dengan nilai rata-rata 27,46

%. Sementara rentang nilai persen butiran halus (Fines) adalah antara 40,85 % sampai 68,42 % dengan nilai rata-rata 55,25 %.

Tabel tersebut juga menunjukkan rentang untuk berat isi kering maksimum (γdmax) adalah antara 1,414 gr/cm³ sampai 1,548 gr/cm³. Nilai rata-rata berat isi kering maksimum adalah 1.476 gr/cm³. Untuk kadar air optimum (Wopt) rentang nilai adalah antara 17,04 % sampai 25,70 % dengan nilai rata-rata adalah 21,28 %.

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Laboratorium Sampel Tanah Ditambah Semen No Sampel PS

10 2 1,424 22,71 60.42 29,85 22,51 7,35

Dimana :

γdmax : Berat isi kering maksimum (gr/cm³) Wopt : Kadar air optimum (%)

FINES : Persen butiran halus (lolos ayakan No 200) (%) LL : Batas cair (%)

PL : Batas plastis (%) PI : Indeks plastis (%) PS : Penambahan Semen (%)

IV.3. Hubungan Antara Nilai parameter Kompaksi (Berat isi kering Maksimum Dan Kadar Air Optimum) Dengan Nilai Index Poperties Tanah Ditambah Portland Cement

IV.3.1. Hubungan Tiga Variabel Antara Nilai parameter Kompaksi (Berat Isi Kering Maksimum) Dengan Persen Butiran Halus (Fines), Nilai Batas Cair (LL) dan Penambahan Semen (PS)

Hasil analisis koefisien regresi berat isi kering Maksimum dengan Batas Cair, Persen Butiran Halus, dan Penambahan Semen dengan bantuan program SPSS dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan Tabel 4.4.

Tabel 4.3. Summary Regresi Berat Isi Kering Maksimum Dengan Batas Cair, Persen Butiran Halus, dan Penambahan Semen

Model R R Square

a. Predictors: (Constant), PS, LL, FINES

Tabel 4.4. Koefisien Regresi Berat Isi Kering Maksimum Dengan Batas Cair, Persen Butiran Halus, dan Penambahan Semen

Model

Artinya, bahwa 91,5 % berat isi kering maksimum dapat diprediksi dengan rentang kepercayaan 95 % menggunakan variabel persen butiran halus (Fines), batas cair (LL), dan Penambahan Semen (PS). Hubungan yang terbentuk dari persamaan diatas adalah negatif untuk batas cair serta positif untuk persen butiran halus dan penambahan semen.

IV.3.2. Hubungan Tiga Variabel Antara Nilai parameter Kompaksi (Kadar Air Optimum) Dengan Persen Butiran Halus (Fines), Nilai Batas Cair (LL) dan Penambahan Semen (PS)

Hasil analisis koefisien regresi Kadar Air Optimum dengan Batas Cair, Persen Butiran Halus, dan Penambahan Semen dengan bantuan program SPSS dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6.

Tabel 4.5. Summary Regresi Kadar Air Optimum Dengan Batas Cair, Persen Butiran Halus, dan Penambahan Semen

Model R R Square

Adjusted R Square

Std. Error of the Estimate

1 .852^a .726 .708 .76813

a. Predictors: (Constant), PS, LL, FINES

Tabel 4.6. Koefisien Regresi Kadar Air Optimum Dengan Batas Cair, Persen Butiran Halus, dan Penambahan Semen

Model kepercayaan 95 % menggunakan variabel persen butiran halus (Fines), batas cair (LL), dan Penambahan Semen (PS). Hubungan yang terbentuk dari persamaan diatas adalah positif untuk persen butiran halus, batas cair, dan penambahan semen.

Tabel 4.7 Rekapitulasi dan hasil estimasi nilai parameter kompaksi menggunakan tiga variabel yaitu persen butiran halus, batas cair, dan penambahan semen

No Sampel Soil Classification Tanpa Semen Ditambah Semen

γd max* Wopt*

Dari Grafik 4.1 dan 4.2 menunjukkan hubungan

γ

d max dengan

γ

d max* dan Wopt dengan Wopt*. Nilai R² yang dihasilkan adalah 0,915 dan 0,726 secara berurut. Indikasi – indikasi yang memprediksi nilai parameter kompaksi ini dapat mengestimasi nilai

γ

d max dan Wopt dari pengujian-pengujian index properties yang jauh lebih sederhana dibandingkan dengan pengujian kompaksi. Adapun nilai kebenaran prediksi yang dicapai adalah 91 % untuk

γ

d max dan 72 % Wopt.

Grafik 4.1 Hubungan berat isi kering maksimum aktual dengan berat isi kering maksimum estimasi

Grafik 4.2 Hubungan kadar air optimum aktual dengan kadar air optimum estimasi

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian laboratorium dan analisa data diperoleh hal-hal sebagai berikut :

1. Sampel tanah memiliki persen butiran halus yang cukup tinggi dan tergolong memiliki plastisitas rendah.

2. Nilai berat isi kering maksimum, batas plastis, dan persen butiran halus meningkat setelah ditambahkan semen sedangkan nilai kadar air optimum, batas cair, dan indeks plastisitas menurun setelah ditambahkan semen.

3. Persamaan-persamaan yang telah diperoleh dari hasil pengolahan data-data tanah yang dicampur semen dalam mengestimasi nilai parameter kompaksinya menggunakan nilai index properties adalah :

 Untuk nilai berat isi kering maksimum (γd max)

γd max = 1,782 - 0,011*LL + 0,000*F + 0,006*PS , R² = 0,915

 Untuk nilai kadar air optimum (Wopt)

Wopt = 3,441 + 0,594*LL + 0,025*F + 0,024*PS , R² = 0,726.

4. Persamaan yang telah dihasilkan dari penelitian ini memiliki rentang kepercayaan yang tergolong baik.

Dengan adanya penelitian ini telah diperoleh model yang praktis dan efisien yang dapat digunakan ahli konstruksi jalan dalam mengestimasi nilai parameter kompaksi tanah tanpa melakukan pengujian compaction.

V.2 Saran

Sudah banyak penelitian yang telah dilakukan dalam stabilisasi tanah dan mengestimasi nilai parameter kompaksi dengan menggunakan parameter tanah yang berbeda-beda serta metode penentuan estimasinya/korelasinya. Disamping itu semua bahan/sampel yang digunakan juga berbeda-beda lokasinya dan hal itu dapat mempengaruhi nilai parameter/korelasi.

Hal-hal yang disarankan dalam menambah tingkat kepercayaan persamaan nilai estimasi/korelasi adalah seperti :

1. Sampel tanah yang digunakan dalam penelitian terdiri dari persentase butiran halus yang beragam, karena persentase butiran halus adalah variabel yang memiliki pengaruh besar dalam mengestimasi parameter kompaksi.

2. Persamaan regresi yang terbentuk tidak hanya dengan tiga parameter tetapi dapat dicoba menggunakan parameter lain seperti energi kompaksi, CBR, dan lain-lain. Kemudian menggunakan metode lain selain persamaan regresi linier.

3. Bahan stabilisasi tanah dicoba menggunakan kapur, aspal, atau bahan-bahan additive lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

Aadil N, Riaz S., dan Waseem U. (2014). Stabilization Of Subgrade Soils Using Cement And Lime: A Case Study Of Kala Shah Kaku, Lahore, Pakistan.

Pakistan Journal Of Science, Vol.66 No.1 March, 2014.

Gȕnaydin O. (2009). Estimation Of Soil Compaction Parameters By Using Statistical Analysis And Artificial Neural Networks. Environ Geol (2009) 57:203-215.

Hardiyatmo, H.C. (2013). Stabilisasi Tanah Untuk Perkerasan Jalan. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Isik F., dan Ozden G. (2013). Estimating Compaction Parameters Of Fine- And Coarse- Grained Soils By Means Of Artificial Neural Networks. Environ Earth Sci (2013) 69:2287-2297.

Kamarudin, F.B. (2005). Estimation Of Soil Compaction Parameter Based On Atterberg Limits. Skripsi Sarjana. Fakultas Teknik Sipil. Universitas Teknologi Malaysia.

Karim N.A., Noor N.M, Rashid A.S.A, dan Yacoob H. (2014). Effect Of Cement Stabilized Kaolin Subgrade On Strength Properties. Journal Of Applied Science 14(8): 842-845, 2014.

Matcalf, J.B., dan Romanoschi, S.A. (2007). Prediction Od Maximum Dry Density And Optimum Moisture Content From Simple Material Properties.

Muis, Z.A. (1998). Penentuan Berat Isi Kering Maksimum Bahan Aggregat Base Berdasarkan Data Klasifikasi Tanah Pada Proyek Jalan Raya. Seminar

Highway Engineering, Medan Academic Commitee (MAC). Teknik Sipil USU.

Muis, Z.A., dan Siagian D. (2013). Estimasi Nilai Parameter Kompaksi Bahan Subgrade Berdasarkan Nilai Index Properties Pada Proyek Jalan Raya.

Teknik Sipil USU.

Nendi, A.M. (2010). Korelasi Antara Hasil Ujian Mampatan Dengan Had Atterberg. Skripsi Sarjana. Fakultas Teknik Sipil. Universitas Teknologi Malaysia.

Smith, M.J. (1984). Mekanika Tanah. (Elly Madyayanti). Jakarta : Erlangga Sridharan, A., dan Nagaraj, H.B. (2005). Plastic Limit And Compaction

Characteristic Of Fine Grained Soils. Ground Improvement(2005) 9, No.1, 17-22.

Ugbe, F.C. (2011). Estimating Compaction Characteristics From Fines in A-2 Type Lateritic Soils. Research Journal Of Environmental And Earth Sciences 3(4): 433-437, 2011.

Ugbe, F.C. (2012). Predicting Compaction Characteristics Of Lateritic Soil Of Western Niger Delta, Nigeria. Research Journal Of Environmental And Earth Sciences 4(5): 553-559, 2012.

Zakaria, H.B. (2007). Correlation Between Results Of Compaction Test And Atterberg Limits. Tugas Akhir Sarjana, Fakultas Teknik Sipil, Universitas Teknologi Malaysia.

LAMPIRAN IV DOKUMENTASI

Lokasi pengambilan sampel tanah Sampel tanah di desa Bangun Rejo, Tanjungmorawa, Deliserdang

Pengeringan sampel tanah Tes kadar air sampel tanah

Tes konsistensi atterberg sampel tanah Tes analisa saringan sampel tanah

Tes proctor standard sampel tanah Tes proctor standard sampel tanah dicampur semen