PENGARUH PENAMBAHAN PASIR TERHADAP TINGKAT
KEPADATAN DAN DAYA DUKUNG TANAH LEMPUNG
LUNAK
Oleh
CHRISTIAN PRASENDA
0715011045
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
SOFTCLAY BEARING
By
Christian Prasenda
The problem of strength and bearing capacity of soil is one of things that really need to considered in the planning and construction work of a civilian building . This is because the land in question serves as a medium that holds the load or the action of a construction that is built on it . Stabilization using sand material is one way to meet the needs of the required strength . Changes in weather and temperature in the field are factors that makes the ground unstable .
The type of soil is soft clay stabilized from the Rawa Sragi village, Jabung District, East Lampung District. This research was conducted by using a mixture of soil with variations mixture of 5%, 10% and 15%. After CBR testing, Atterberg Limits and Specific Gravity for each sample.
The more variations of a mixture of sand were added resulting in declining water levels that would make the value of the soil carrying capacity increases, the value of density and plastic limit increased, while the value of the liquid limit and plasticity index decrease.
ABSTRAK
PENGARUH PENAMBAHAN PASIR TERHADAP TINGKAT KEPADATAN DAN DAYA DUKUNG TANAH LEMPUNG LUNAK
Oleh
Christian Prasenda
Permasalahan akan kekuatan dan ketahanan tanah merupakan salah satu hal yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan dan pekerjaan suatu konstruksi bangunan sipil. Hal ini dikarenakan tanah yang dimaksud berfungsi sebagai media yang menahan beban atau aksi dari konstruksi yang dibangun di atasnya. Stabilisasi menggunakan bahan pasir merupakan salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan kekuatan yang diperlukan. Perubahan cuaca dan suhu di lapangan merupakan faktor yang menjadikan tanah tidak stabil.
Jenis tanah yang distabilisasi adalah lempung lunak yang berasal dari desa Rawa Sragi, Kecamatan Jabung, Kabupaten Lampung Timur. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan campuran pasir dengan variasi campuran sebanyak 5%,10% dan 15%. Setelah itu dilakukan pengujian CBR, Berat Jenis, Batas-batas Atterberg untuk setiap sampel.
Semakin banyak variasi campuran pasir yang ditambahkan mengakibatkan kadar air semakin menurun yang akan membuat nilai daya dukung tanah meningkat, nilai berat jenis dan batas plastis meningkat, sedangkan nilai batas cair dan indeks plastisitasnya menurun.
LUNAK
Oleh
CHRISTIAN PRASENDA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fukultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
Christian Prasenda lahir di Kotabumi, Lampung Utara,
Lampung, pada tanggal 16 Desember 1989, merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara pasangan Bapak (Alm)
A.Pratiwiyadi S.Pd dan Ibu Hj. Mardiana, S.Pd.
Penulis memiliki satu saudara perempuan bernama Asri Prastiana serta satu orang saudara laki-laki bernama Berdina Prasetya.
Penulis menempuh pendidikan Taman Kanak-kanak di TK Bhayangkari Kotabumi Lampung Utara yang diselesaikan pada tahun 1995. Pendidikan dasar
ditempuh di SD Xaverius Kotabumi Lampung Utara yang diselesaikan pada tahun 2001. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SLTP Xaverius Kotabumi
Lampung Utara yang diselesaikan pada tahun 2004. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMAN 3 Kotabumi Lampung Utara Program Studi Ilmu Alam yang diselesaikan pada tahun 2007.
Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung pada tahun 2007 melalui jalur SPMB. Selama menjadi mahasiswa penulis juga aktif dalam organisasi internal kampus yaitu sebagai
MOTO
Berusahalah Dahulu,
Untuk Hasilnya Serahkan Pada Yang Kuasa
Nikmati Tiap Fase Kehidupan,
Persembahan
Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk
kedua orang tuaku tercinta yang telah membesarkan dan
mendidikku dengan penuh kesabaran dan keikhlasan hati,
Ibundaku tercinta Hj. Mardiana, S.Pd,
Ayahhandaku tercinta (Alm) A. Pratiwiyadi, S.Pd,
Kakakku Asri Prastiana, S.Hut., M.E dan
Berdina Prasetya, S.E
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi Robbil ‘Alamin,segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat
Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan Pasir terdahap Tingkat Kepadatan Dan Daya Dukung Tanah Lempung Lunak ” ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas
Lampung.
Pada kesempatan ini pula secara tulus penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada mereka yang penuh kesabaran dan dedikasi
membantu penulis dalam proses penyelesaian skripsi ini:
1. BapakIr. Setyanto, M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama atas waktu dan
kesabarannya selama proses bimbingan, sehingga skripsi ini dapat dibuat dan diselesaikan juga membuat penulis belajar tentang arti disiplin dan kerja keras.
2. Bapak Iswan, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua atas arahannya dalam penyusunan skripsi ini yang membuat skripsi ini menjadi lebih baik.
3. Bapak Ir. M. Jafri, M.T., selaku Dosen Penguji atas kritik membangun, serta argumentasinya yang mendorong penulis untuk terus belajar dan penulis yakin beliau melakukannya untuk membuat penulis menjadi seseorang yang
4. Bapak Ir. Edi Purwanto,M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang
telah memberikan kasih sayang, serta pendidikan bagaimana menjadi seorang mahasiswa yang lugas, tegas, dan bertanggung jawab.
5. Bapak Ir.Idharmahadi Adha,M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung.
6. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung, untuk segala dedikasinya yang telah membantu penulis dalam proses pendidikan. Penulis bahkan sadar ucapan terima kasih tidak
akan cukup untuk menggambarkan dedikasi dan pengabdian beliau-beliau terhadap perkembangan pendidikan penulis;
7. Seluruh karyawan di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Lampung,
Mas Pardin, Mas Miswanto, Mas Riyadi, Mas Syaiful, Mas Budi dan Andi yang telah memberikan bantuan dan bimbingan selama penulis melakukan penelitian.
8. Ayahku A.Pratiwiyadi,(Alm.) Ibuku Hj. Mardiana, S.Pd dan saudaraku Asri Prastiana, S.Hut, M.E dan Berdina Prasetya, S.E , yang aku sayangi yang
telah memberikan dorongan materil dan spiritual dalam menyelesaikan kuliah di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
9. Seluruh keluarga besarku keluarga besar M.Jumahat, Bunda Mega, Biksu
Karlina dan Mangsu Jasuhar, Paksu Gunadi dan Maksu Fitri, Paman Amir dan Ina Rosa, Bikngah Herawati, Paksol Faisol dan Umah serta
iii
10. Sahabat-sahabat terbaikku, Ciong, Pepeng, Bowo, Mum, Todo, Arafat, Gatot
yang tidak pernah bosan untuk memotivasi dan memberikan tawa canda selalu.
11. Teman dan sahabat angkatan 2006, 2007, 2009 yang tidak mungkin penulis sebutkan satu per satu. Semoga kita semua berhasil menggapai impian.
12. Geng Dota yang cupu-cupu, Jibol, Nai, Armen, Datuk Kevin, Pacul.
Akhir kata, Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi dengan sedikit harapan semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat
bagi kita semua. Amin.
Bandar Lampung, Februari 2015
Penulis,
Halaman
Tabel 2.1.Klasifikasi Tanah untuk Lapisan Tanah Dasar Jalan Raya... 9
Tabel 2.2. Sistem Klasifikasi TanahUnified... 12
Tabel 2.3. Sistem KlasifikasiUnified ... 13
Tabel 2.4.Definisi Kuat Geser Lempung Lunak ... 23
Tabel 2.5.Indikator Kuat Geser Tak Terdrainase Tanah Lempung Lunak... 23
Tabel 2.6. Potensi Pengembangan... 24
Tabel 2.7. Hasil Pengujian CBR Pada Campuran Abu Gunung Merapi... 35
Tabel 2.8. Hasil pengujian Batas Cair... 36
Tabel 2.9. Hasil pengujian Batas Plastis tiap campuran ... 37
Tabel 2.10. Hasil pengujian Indeks Plastisitas tiap campuran ... 38
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Sifat Fisik Tanah Lempung (Soft Clay)... 58
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Analisis Saringan ... 60
Tabel 4.3. Hasil PengujianAtterbergTanah Asli... . 61
Tabel 4.4. Hasil Pengujian CBR tiap variasi campuran... 65
Tabel 4.5. Hasil Pemadatan tiap variasi campuran ... 67
Tabel 4.6. Hasil pengujian Berat Jenis tiap variasi campuran ... 69
Tabel 4.7. Hasil pengujian Batas Cair tiap variasi campuran ... 71
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Nilai-nilai BatasAtterberg untuk Sub kelompok Tanah... 7
Gambar 2.2. Rangkaian Dasar Oktahedral dan Tetrahedra... . 16
. Gambar 2.3.Susunan MineralKaolinite... .. 17
Gambar 2.4.Susunan MineralMontmorillonite... 18
Gambar 2.5. Susunan MineralIllite...... 19
Gambar 2.6. Aktivitas Mineral Lempung. ... .. 21
Gambar 2.7. Batas-batasAtterberg... .. 33
Gambar 2.8. Hubungan Penambahan Kadar Abu Gunung Merapi pada tanah lempung Lunak dengan Nilai CBR ... 35
Gambar 2.9. Hubungan nilai Batas Cair dengan Campuran ... 36
Gambar 2.10. Hubungan nilai Batas Plastis dengan campuran ... 37
Gambar 2.11. Hubungan Indeks Plastisitas dengan campuran ... 38
Gambar 3.1. Diagram Alir Percobaan... 57
Gambar 4.1. Grafik Hasil Analisa Saringan... 61
Gambar 4.2. Diagram Plastisitas Berdasarkan USCS ... 64
Gambar 4.3. Hubungan Campuran Pasir dan Nilai CBR... 66
Gambar 4.4. Hubungan Campuran Pasir danωopt... 68
Gambar 4.6. Hubungan Campuran Pasir dan Batas Cair ... 71
Gambar 4.7. Hubungan campuran pasir dengan nilai Batas Plastis.. ... 73 Gambar 4.8. Hubungan campuran pasir dengan nilai Indeks Plastisitas ... 75
Gambar 4.9. Perbandingan nilai CBR Terhadap Jenis Tanah yang
sama dengan Bahan Stabilisasi Berbeda... 78 Gambar 4.10. Perbandingan nilai Batas Cair Terhadap Jenis Tanah
yang sama dengan Bahan Stabilisasi Berbeda ... 80 Gambar 4.11. Perbandingan nilai Batas Plastis Terhadap Jenis Tanah
yang sama dengan Bahan Stabilisasi Berbeda ... 81 Gambar 4.13. Perbandingan nilai Indeks Plastisitas Terhadap Jenis
DAFTAR NOTASI
γ = Berat Volume
γd = Berat Volume Kering
γu = Berat Volume Maksimum
ω = Kadar Air
Gs = Berat Jenis LL = Batas Cair
PI = Indeks Plastisitas PL = Batas Plastis
q = Persentase Berat Tanah yang Lolos Saringan
Wai = Berat Tanah Tertahan
Wbi = Berat Saringan + Tanah Tertahan
Wc = BeratContainer
Wci = Berat Saringan
Wcs = BeratContainer+ Sampel Tanah Sebelum dioven Wds = BeratContainer+ Sampel Tanah Setelahdioven Wm = BeratMold
Wms = BeratMold+ Sampel
Ww = Berat Air
W1 = BeratPicnometer
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN PENGESAHAN
KATA PENGANTAR... i
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR TABEL... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR NOTASI ... xi
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. BatasanMasalah ... 3
C. TujuanPenelitian ... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah... 5
1. Definisi Tanah ... 5
2. Klasifikasi Tanah... 6
a. Sistem Klasifikasi AASHTO... 6
b. Sistem Klasifikasi TanahUnified(USCS) ... 11
B. Tanah Lempung ... 14
1. Definisi Tanah Lempung... 14
3. Sifat Tanah Lempung ... 20
C. Tanah Lempung Lunak ... 23
D. Stabilisasi Tanah ... 25
E. Pemadatan Tanah ... 26
F. California Bearing Ratio(CBR)... 30
1. Jenis - Jenis CBR... 30
a. CBR Lapangan ... 30
b. CBR Lapangan Rendaman ... 31
c. CBR Laboratorium ... 31
2. Pengujian Kekuatan dengan CBR... 32
G. Batas-BatasAtterberg... 33
1. Batas Cair(Liquid Limit) ... 34
2. Batas Plastis(Plastic Limit)... 34
3. Indeks Plastisitas(Plasticity Index)... 34
H. Tinjauan Penelitian Terdahulu ... 34
III. METODE PENELITIAN A. Pengambilan Sampel... 41
B. Peralatan... 42
C. BendaUji ... 42
D. Metode Pencampuran Sampel Tanah dengan Pasir ... 42
E. Data Penelitian ... 43
F. Pelaksanaan Pengujian... 43
1. Uji Kadar Air ... 44
vi
3.Uji BatasAtterberg... 46
4. Uji Berat Jenis ... 48
5.Uji Pemadatan Tanah(Proctor Modiefied)... 49
6. Uji CBR(California Bearing Ratio)... 53
G. Urutan Prosedur Penelitian ... 55
H. Analisa Hasil Penelitian ... 55
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Uji Fisik ... 58
1. Analisa Hasil Pengujian Kadar Air ... 59
2. Analisa Hasil Pengujian Berat Jenis ... 59
3. Analisa Hasil Pengujian Analisa Saringan... 59
4. Analisa Hasil Pengujian Batas Atterberg ... 61
5. Analisa Hasil Pengujian Pemadatan Tanah... 62
6. Analisa Hasil Pengujian CBR(California Bearing Ratio)... 63
B. Klasifikasi Tanah ... 63
1. Klasifikasi Sistem Unified (USCS) ... 63
C. Hasil Pengujian CBR, Berat Jenis, Batas Atterberg Campuran ... 65
1. Uji CBR... 65
2. Uji Berat Jenis (Gs) ... 69
3. Uji BatasAtterberg... 70
D. Analisa Variasi Campuran CBR, Berat Jenis, Batas Atterberg ... 76
A. Kesimpulan ... 83 B. Saran ... 84
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tanah merupakan material dasar yang sangat berpengaruh dari suatu struktur maupun konstruksi dalam pekerjaan Teknik Sipil, baik itu konstruksi bangunan maupun konstruksi jalan. Konstruksi jalan membutuhkan tanah dasar yang baik
untuk meletakkan bagian-bagian perkerasan jalan yang diletakkan di atas tanah dasar
tersebut.Kekuatan dan keawetan maupun tebal dari lapisan konstruksi perkerasan jalan sangat tergantung dari sifat-sifat dan daya dukung tanah dasar ini.
Salah satu persoalan yang mungkin dihadapi oleh para perencana dan pelaksana
pembangunan (khususnya untuk sebuah pembangunan perkerasan jalan), adalah cara menangani tanah atau bahan yang buruk agar dapat digunakan sebagai bahan perkerasan.Pada umumnya suatu pembangunan konstruksi di Indonesia berada di
atas tanah lempung.Tanah lempung merupakan tanah berbutir halus koloidal yang tersusun dari mineral-mineral yang dapat mengembang. Tanah lempung pada
umumnya merupakan material tanah dasar yang buruk, hal ini dikarenakan kekuatan gesernya sangat rendah sehingga pembuatan suatu konstruksi di atas lapisan tanah ini selalu menghadapi beberapa masalah seperti daya dukung yang
rendah dan sifat kembang susut yang besar. Berbagai macam metode pun dilakukan, dari metode tradisional sampai metode modern. Metode tradisional
tersebut tanah yang baik, batu, pasir, atau pun kayu seadanya pada permukaan
secara vertikal. Metode modern seperti melakukan perbaikan tanah dengan cara mekanis, dengan perkuatan, secara hidrolis, dan dengan menambahkan bahan
kimia. Untuk mengatasi hal ini diperlukan alternatif penanganan yang tersedia antara lain dengan menggunakan teknologi stabilisasi tanah.
Umumnya perbaikan tanah dilakukan pada tanah lempung lunak karena tanah
lempung lunak memiliki sifat fisik dan mekanis yang khusus, diantaranya kadar air yang tinggi, angka pori yang besar, berat volume yang kecil, plastisitas indeks
yang besar, sehingga ini semua mengakibatkan daya dukung tanah lempung lunak menjadi rendah dan pemampatan yang besar. Secara teknis tidak layak untuk kontruksi jalan dan bangunan tanpa pondasi dalam. Masalah yang mungkin sering
terjadi adalah retak–retak bahkan runtuh, pada jalan terjadi penurunan yang tidak seragam bahkan amblas. Maka penilitian kali ini mencoba perbaikan tanah lempung lunak dengan menggunakan campuran pasir untuk mencoba apakah daya
dukung tanah lempung lunak akan naik dengan campuran tersebut.
Proses stabilisasi tanah secara konvensional saat ini belum mampu merubah sifat
kembang susut tanah, sehingga walaupun suatu perkerasan atau konstruksi jalan tersebut sudah dipadatkan, akan cepat mengalami kerusakan dikarenakan sifat-sifat buruk tanah dibawahnya masih ada. Melihat perkembangan yang terjadi
dilapangan, teknologi stabilisasi tanah telah mengalami peningkatan. Salah satu teknologi yang dapat digunakan pada stabilisasi tanah adalah dengan
3
bahan pencampur yang salah satunya adalah dengan penambahan pasir pada kadar
tertentu.
Dalam karya ilmiah ini akan dijelaskan seberapa besar pengaruh campuran pasir
untuk stabilisasi tanah lempung, perubahan daya dukungnya setelah dicampur dengan pasir. Sehingga pada akhirnya dapat disimpulkan bahwa pasir merupakan bahan alternatif untuk stabilisasi tanah.
B. Batasan Masalah
Masalah pada penelitian ini dibatasi pada sifat dan karakteristik tanah
organiksebelum dan sesudah dicampur menggunakan pasir sebagai campuran dengan melaksanakan pengujian yang dilakukan di Laboratorium. Adapun ruang lingkup dan batasan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Sampel tanah yang digunakan merupakan sampel tanah terganggu pada jenis tanah lempung lunak di daerah Rawa Sragi, Kecamatan Jabung,
Kabupaten Lampung Timur–Provinsi Lampung.
2. Pasir yang digunakan pasir kali yang diambil dari Desa Fajar Bulan, Kecamatan Padang Ratu, Kabupaten Lampung Tengah – Provinsi Lampung.
3. Pengujian – pengujian yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Lampung antara lain, sebagai berikut :
a. Pengujian pada tanah asli meliputi : 1. Uji Analisis Saringan
2. Uji Kadar Air
4. Uji Pemadatan tanah (Modified Proctor) 5. Uji CBR
6. Uji Berat jenis
b. Pengujian pada tanah yang telah distabilisasi meliputi : 1. Uji CBR
2. Batas-BatasAtterberg
3. Uji Kadar Air 4. Uji Berat jenis
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Klasifikasi tanah liat yang digunakan pada penelitian.
2. Mengetahui kadar air optimum sampel tanah lempung lunak.
3. Mengetahui pengaruh pemadatan terhadap daya dukung tanah lempung lunak terhadap campuran pasir.
4. Mengetahui pengaruh kadar pasir pada campuran tanah lempung lunak terhadap dukung.
5. Mengetahui kadar pasir optimum sebagai campuran tanah lempung lunak
II.TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah
1. Definisi Tanah
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 diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1985).Tanah dalam pandangan Teknik Sipil adalah himpunan mineral, bahan organik
dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose) yang terletak di atas batu dasar (bedrock)(Hardiyatmo, 1996). Kata "tanah" merujuk ke material yang tidak membatu, tidak termasuk batuan dasar, yang terdiri dari butiran-butiran mineral yang memiliki ikatan yang lemah serta memiliki bentuk dan ukuran, bahan organik, air dan gas yang bervariasi. Jadi, tanah
2. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbeda-beda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam
kelompok dan subkelompok berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan suatu bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat
sifat-sifat umum tanah yang sangat bervariasi tanpa penjelasan yang terinci(Das, 1985).
Terdapat dua sistem klasifikasi tanah yang umum digunakan untuk
mengelompokkan tanah. Kedua sistem tersebut memperhitungkan distribusi ukuran butiran dan batas-batasAtterberg, sistem-sistem tersebut adalah sistem klasifikasi AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Official)dan sistem klasifikasi tanahunified
(USCS).
a. Sistem Klasifikasi AASTHO
Sistem klasifikasi AASHTO dikembangkan tahun 1929 sebagai Public Road Administrasion Classification System. Sistem ini telah mengalami beberapa perbaikan dan yang berlaku saat ini diajukan oleh Commite on Classification of Material for Subgrade andGranular Type Road of the Highway Research Board pada tahun 1945 (ASTM Standar No. D-3282, AASHTO model M145).
Sistem klasifikasi AASHTO bermanfaat untuk menentukan kualitas
7
1) Ukuran Butir
Kerikil: bagian tanah yang lolos ayakan diameter 75 mm (3") dan yang tertahan pada ayakan No.10 (2 mm).
Pasir: bagian tanah yang lolos ayakan No.10 (2 mm) dan yang tertahan pada ayakan No.200 (0,075 mm).
Lanau dan lempung: bagian tanah yang lolos ayakan No.200. 2) Plastisitas
Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari
tanah mempunyai indeks plastisitas sebesar 10 atau kurang. Nama berlempung dipakai bilamana bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastisitas sebesar 11 atau lebih.
Gambar 2.1. Nilai-nilai Batas Atterberg untuk Subkelompok
Tanah(Das, 1985)
Tetapi, persentase dari batuan yang dileluarkan tersebut harus
dicatat.
Apabila sistem klasifikasi AASHTO(American Association of State Highway and Transportation Official) ini dipakai untuk mengklasifikasikan tanah, maka data dari hasil uji dicocokkan dengan angka-angka yang diberikan dalam Tabel 2.1 dari kolom sebelah kiri
9
Tabel 2.1. Klasifikasi Tanah untuk Lapisan Tanah Dasar Jalan Raya (Das, 1985)
Klasifikasi Umum
Tanah berbutir
(35 % atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 200)
Tanah lanau - lempung
(lebih dari 35 % dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 200)
Klasifikasi Kelompok
A-1a A-1b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5*
A-7-6**
Kerikil dan pasir yang berlanau
atau berlempung Tanah berlanau Tanah berlempung Penilaian sebagai
bahan tanah dasar Baik sekali sampai baik Biasa sampai jelek
Dari Tabel AASHTO tanah lempung lunak diklasifikasikan dari A-6 sampai A-7
dengan sifat tanah biasa sampai jelek. Kemungkinan yang didapat jika tanah lempung lunak dicampur dengan pasir, kemungkinan yang terjadi dapat
menghasilkan jenis tanah yang berada pada tabel A-2.
b. Sistem Klasifikasi TanahUnified(USCS)
Klasifikasi tanah sistem ini diajukan pertama kali oleh Casagrande dan
selanjutnya dikembangkan oleh United State Bureau of Reclamation
(USBR) dan United State Army Corps of Engineer (USACE). Kemudian American Society for Testing and Materials (ASTM) telah memakai USCS sebagai metode standar guna mengklasifikasikan tanah. Dalam USCS, suatu tanah diklasifikasikan ke dalam dua
kategori utama yaitu:
1) Tanah berbutir kasar (coarse-grained soils) yang terdiri atas kerikil dan pasir yang mana kurang dari 50% tanah yang lolos
saringan No.200 (F200< 50). Simbol kelompok diawali dengan G
untuk kerikil (gravel) atau tanah berkerikil (gravelly soil) atau S
untuk pasir (sand) atau tanah berpasir (sandy soil).
2) Tanah berbutir halus (fine-grained soils) yang mana lebih dari 50% tanah lolos saringan No.200 (F200 ≥ 50). Simbol kelompok diawali dengan M untuk lanau inorganik (inorganic silt), atau C
12
Simbol lain yang digunakan untuk klasifikasi adalah W - untuk
gradasi baik (well graded), P - gradasi buruk (poorly graded), L -plastisitas rendah (low plasticity) dan H - plastisitas tinggi (high plasticity).
Adapun menurut Bowles (1984) kelompok-kelompok tanah utama pada sistem klasifikasiUnifieddiperlihatkan pada Tabel 2.
Tabel 2.2.Sistem Klasifikasi TanahUnified(Bowles, 1984)
Jenis Tanah Prefiks Sub Kelompok Sufiks
Kerikil G Gradasi baik W
Gradasi buruk P
Pasir S Berlanau M
Berlempung C
Lanau M
Lempung C wL< 50 % L
Organik O wL> 50 % H
Tabel 2.3. Sistem KlasifikasiUnified(Hardiyatmo, 1996)
Divisi Utama Simbol Nama Umum Kriteria Klasifikasi
Ta
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk GW
s GM Kerikil berlanau, campuran
kerikil-pasir-lanau berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk SW
SM Pasir berlanau, campuran pasir-lanau SC Pasir berlempung, campuran
pasir-lempung sekali, serbuk batuan, pasir halus berlanau atau berlempung
Diagram Plastisitas:
Untuk mengklasifikasi kadar butiran halus yang terkandung dalam tanah berbutir halus dan kasar. BatasAtterbergyang termasuk dalam daerah yang di arsir berarti batasan klasifikasinya menggunakan dua simbol. berlanau, lempung “kurus” (lean clays)
Lanau anorganik atau pasir halus diatomae, atau lanau diatomae,
Peat(gambut),muck, dan tanah-tanah lain dengan kandungan organik tinggi
14
B. Tanah Lempung
1. Definisi Tanah Lempung
Tanah lempung adalah kumpulan dari partikel-partikel mineral lempung
dan bukan lempung, yang memiliki sifat-sifat yang sebagian besar, walaupun tidak secara keseluruhan, ditentukan oleh mineral-mineral lempung (Anonim, 2011). Beberapa pendapat para peneliti mengenai
definisi dari tanah lempung, yaitu:
a. Tanah lempung merupakan agregat partikel-partikel berukuran
mikroskopik dan submikroskopik yang berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan. Tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang. Pada keadaan
air lebih tinggi, lempung bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak(Das, 1985).
b. Tanah lempung adalah tanah yang terdiri dari partikel-partikel tertemtu yang menghasilkan sifat plastis apabila dalam kondisi basah(Grim, 1962)
c. Tanah lempung merupakan deposit yang mempunyai partikel berukuran lebih kecil atau sama dengan 0,002 mm dalam jumlah lebih dari 50%;
(Bowles, 1984).
d. Tanah lempung memiliki ukuran butiran halus > 0,002 mm, permeabilitas rendah, kenaikan air kapiler tinggi, bersifat sangat
e. Tanah lempung terdiri dari butir-butir yang sangat kecil ( < 0,002 mm)
dan yang memungkinkan bentuk bahan itu diubah-ubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya, dan tanpa terjadi
retakan-retakan atau terpecah-pecah. (Wesley, 1977)menunjukkan sifat-sifat plastisitas dan kohesi. Kohesi menunjukkan kenyataan bahwa bagian-bagian itu melekat satu sama lainnya, sedangkan plastisitas
adalah sifat
2. Jenis Mineral Lempung
Tanah lempung terdiri sekumpulan partikel-partikel mineral lempung yang
berbentuk lempeng pipih dan merupakan partikel darimika, mineral lempung dan mineral lainnya. Faktor utama yang digunakan untuk
mengontrol ukuran, bentuk, sifat fisik, sifat kimia dan partikel tanah adalah mineralogi (Mitchell, 1976). Sifat fisik dan mekanis tanah lempung dikendalikan oleh mineral yang terkandung di tanah tersebut. Mineral
tersebut terutama terdiri dari alumunium silikat yang terdiri dari silikat tetrahedral dan alumunium oktahedral. Mineral-mineral ini terdiri dari kristal dimana atom-atom yang membentuknya berada dalam suatu pola
geometri tertentu. Setiap unit tetrahedral terdiri dari empat atom oksigen mengelilingi satu atom silikon, sedangkan unit oktahedral terdiri dari enam
16
Gambar 2.2. Rangkaian Dasar Oktahedral dan Tetrahedral (Grim, 1962 dalam Verhoef, 1985)
Mineral-mineral lempungmerupakan produk pelapukan batuan yang terbentuk dari penguraian kimiawi mineral-mineral silikat lainnya dan
selanjutnya terangkut ke lokasi pengendapan oleh berbagai kekuatan.Mineral-mineral lempung digolongkan ke dalam golongan besar, yaitukaolinite, smectite(montmorillonite), danillite(mika hidrat).
a. Kaolinite
Kaolinitemerupakan mineral dari kelompokkaolin, terdiri dari susunan satu lembar silika tetrahedradengan satu lembar aluminium oktahedra, dengan satuan susunan setebal 7,2Ǻ (1angstrom (Ǻ) = 10-10m) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3. Kedua lembaran terikat bersama
lapisan tunggal. Dalam kombinasi lembaran silika aluminium, keduanya terikat oleh ikatan hidrogen.-sama, sedemikian hingga ujung
terikat bersa
bersama-sama, sedemikian hingga ujung dari
u lapisan lembaran oktahedramembentuk suatu
ar 2.3.Susunan MineralKaolinite(Lambe 1953, da Hardiyatmo, 1996)
adaan tertentu, partikel kaolinitemungkin n yang sukar dipisahkan. Karena itu, mineral i
pat masuk di antara lempengan (air dapa
susut pada sel satuannya).
orillonite
orillonitedisebut juga smectite adalah mineral lembar silika dan satu lembar aluminium (gibbsi
ontmorilloniteditunjukkan pada Gambar 2.4.
ri lembaran silika
953, dalam
n lebih dari 100 l ini stabil dan air pat menimbulkan
ral yang dibentuk
18
Gambar 2.4.Susunan MineralMontmorillonite(Lambe 1953, dalam
Hardiyatmo, 1996)
Lembaran oktahedra terletak diantara dua lembar silika dengan ujung tetrahedra tercampur dengan hidroksil dari lembaran oktahedra untuk
membentuk satu lapisan aluminium oleh magsenium. Karena adanya gaya ikatan Van der Waals yang lemah diantara ujung lembaran silika dan terdapat kekuatan muatan negatif dalam lembaran oktahedra, air
dan ion-ion yang berpindah-pindah dapat masuk dan memisahkan lapisannya, jadi kristal montmorillonite sangat kecil tapi waktu tertentu mempunyai gaya tarik yang kuat terhadap air. Tanah-tanah yang mengandung montmorillonite sangat mudah mengembang oleh tambahan kadar air. Tekanan pengembangan yang dihasilkan dapat
c. Illite
Illite adalah bentuk mineral lempung yang terdiri dari mineral-mineralkelompok illite. Bentuk susunan dasarnya terdiri dari sebuah lembaran aluminiumoktahedrayang terikat diantara dua lembaran silika tetrahedra. Dalam lembaranoktahedra, terdapat subsitusi parsial aluminium oleh magnesium dan besi, dandalam lembaran
tetrahedraterdapat pula substitusi silikon oleh aluminiumseperti yang diperlihatkan oleh Gambar 2.5. Lembaran-lembaran terikat
bersama-sama oleh ikatan lemah ionionkalium (K+). Susunan illite tidak mudah mengembang oleh air diantaralembaran-lembarannya.
20
3. Sifat Tanah Lempung
Sifat khas yang dimiliki oleh tanah lempung adalah dalam keadaan kering akan bersifat keras, dan jika basah akan bersifat lunak plastis, dan kohesif,
mengembangdan menyusut dengan cepat, sehingga mempunyai perubahan volume yang besar dan itu terjadi karena pengaruh air.Adapun sifat-sifat umum dari mineral lempung, yaitu:
a. Hidrasi
Partikel mineral lempung biasanya bermuatan negatif sehingga partikel
lempung hampir selalu mengalami hidrasi, yaitu dikelilingi oleh lapisan-lapisan molekul air dalam jumlah yang besar. Lapisan ini sering mempunyai tebal dua molekul dan disebut lapisan difusi, lapisan difusi
ganda atau lapisan ganda adalah lapisan yang dapat menarik molekul air atau kation yang disekitarnya. Lapisan ini akan hilang pada temperatur yang lebih tinggi dari60ºC-100ºCdan akan mengurangi plastisitas
alamiah,tetapisebagian air juga dapat menghilang cukup dengan pengeringan udara saja.
b. Aktivitas
Aktivitas tanah lempung merupakan perbandingan antara indeks plastisitas (PI) dengan prosentase butiran yang lebih kecil dari 2 µm
yang dinotasikan dengan huruf C dandisederhanakan dalam persamaan berikut:
Aktivitas digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasi kemampuan
mengembang tanah lempung. Gambar 2.6 berikut mengklasifikasikan mineral lempung berdasarkan nilai aktivitasnya yakni:
1) Montmorrillonitedengan nilai aktivitas (A)≥ 7,2 2) Illitedengan nilai aktivitas (A)≥ 0,9 dan < 7,2
3) Kaolinitedengan nilai aktivitas (A)≥ 0,38 dan < 0,9dan 4) Polygorskitedengan nilai aktivitas (A) < 0,38.
Gambar 2.6.Aktivitas Mineral Lempung (Skempton, 1953 dalam
Hardiyatmo, 1996)
c. Flokulasi dan Dispersi
Apabila mineral lempung terkontaminasi dengan substansi yang tidak mempunyai bentuk tertentu atau tidak berkristal (amophus) maka daya negatif, ion-ion H+ di dalam air, gaya Van der Waals, dan partikel berukuran kecil akan bersama-sama tertarik dan bersinggungan atau
bertabrakan di dalam larutan tanah dan air. Beberapa partikel yang tertarik akan membentukflok (flock) yang berorientasi secara acak, atau struktur yang berukuran lebih besar akan turun dari larutan itu dengan
Natriummontmorilonite(A= 7,2)
Illite(A= 0,9)
22
cepatnya dan membentuk sendimen yang sangat lepas. Flokulasi larutan
dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang mengandung asam (ion H+), sedangkan penambahan bahan-bahan alkali akan mempercepat flokulasi. Lempung yang baru saja berflokulasi dengan mudah tersebar kembali dalam larutan semula apabila digoncangkan, tetapi apabila telah lama terpisah penyebarannya menjadi lebih sukar
karena adanya gejala thiksotropic, dimana kekuatan didapatkan dari lamanya waktu.
d. Pengaruh Air
Fase air yang berada di dalam struktur tanah lempung adalah air yang tidak murni secara kimiawi. Pada pengujian di laboratorium untuk batas
Atterberg, ASTM menentukan bahwa air suling ditambahkan sesuai dengan keperluan. Pemakaian air suling yang relatif bebas ion dapat membuat hasil yang cukup berbeda dari apa yang didapatkan dari tanah
di lapangan dengan air yang telah terkontaminasi. Air berfungsi sebagai penentu sifat plastisitas dari lempung. Satumolekul air memiliki muatan
C. Tanah Lempung Lunak
Penggunaan istilah "tanah lunak" berkaitan dengan, tanah-tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki secara berhati-hati dapat menyebabkan masalah
ketidakstabilan dan penurunan jangka panjang yang tidak dapat ditolerir, tanah tersebut mempunyai kuat geser yang rendah dan kompresibilitas yang tinggi. Adapun salah satu tipe tanah yang termasuk kedalam jenis tanah lunak yaitu
lempung lunak (Anonim, 2001).
Tanah lempung lunak adalah tanah yang mengandung mineral-mineral
lempung dan memiliki kadar air yang tinggi, yang menyebabkan kuat geser yang rendah. Dalam rekayasa geoteknik istilah 'lunak' dan 'sangat lunak' khusus didefinisikan untuk lempung dengan kuat geser seperti ditunjukkan
pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4.Definisi Kuat Geser Lempung Lunak(Anonim, 2001)
Konsistensi Kuat Geser (kN/m2)
Lunak 12,5-25
Sangat Lunak < 12,5
Sebagai indikasi dari kekuatan lempung-lempung tersebut prosedur
identifikasi lapangan pada Tabel 2.5 memberikan beberapa petunjuk.
Tabel 2.5.Indikator Kuat Geser Tak Terdrainase Tanah Lempung Lunak
(Anonim, 2001)
Konsistensi Indikasi Lapangan
Lunak Bisa dibentuk dengan mudah dengan jari tangan Sangat Lunak Keluar di antara jari tangan jika diremas dalam
24
Lempung lunakatau juga yang dikenal lempung expansivemerupakan jenis tanah lempung yang diklasifikasikan kedalam jenis tanah yang memiliki nilai pengembangan dan nilai penyusutan yang besar, sehingga dapat menimbulkan
kerusakan pada struktur yang berada diatasnya. Hal tersebut dikarenakan besarnya nilai aktivitas (A) tanah lempung, besar kecilnya nilai aktivitas tanah lempung dipengaruhi oleh nilai indeks plastisitas (PI) tanah, pada Tabel 2.6
dapat diketahui potensi pengembangan suatu jenis tanah berdasarkan nilai indeks plastisitasnya (PI), untuk tanah lempung yang dapat dikategorikan
kedalam tanah lempung yang expansive yakni tanah yang memiliki potensi pengembangan yang sangat tinggi batasan nilai indeks plastisitasnya atau PI > 35%, selain itu nilai aktivitas tanah lempung juga dapat dipengaruhi oleh jenis
mineral yang terkandung pada tanah tersebut semakin plastis mineral lempung semakin potensial untuk menyusut dan mengembang.
Tabel 2.6.Potensi Pengembangan (Holtz, 1969; Gibbs, 1969; USBR, 1974 dalam Usman, 2008)
Potensi Pengembangan Persen Indek Batas Batas
Pengembangan (akibat tekanan Koloid Plastisitas Susut Cair
6,9 KPa) (<0,001mm) PI SL LL
(%) (%) (%) (%) (%)
Sangat tinggi >30 >28 >35 >11 >65
Tinggi 20-30 20-31 25-41 7-12 50-63
Sedang 10-20 13-23 15-28 10-16 39-50
Rendah <10 <15 <18 <15 39
berubah, maka dari itu air berfungsi sebagai penentu sifat plastisitas dari
lempung.
D. Stabilisasi Tanah
Stabilisasi tanah adalah suatu proses untuk memperbaiki sifat-sifat tanah dengan menambahkan sesuatu pada tanah tersebut, agar dapat menaikkan kekuatan tanah dan mempertahankan kekuatan geser. Adapun tujuan
stabilisasi tanah adalah untuk mengikat dan menyatukan agregat material yang ada sehingga membentuk struktur jalan atau pondasi jalan yang padat.
Sifat-sifat tanah yang telah diperbaiki dengan cara stabilisasi dapat meliputi: kestabilan volume, kekuatan atau daya dukung, permeabilitas, dan kekekalan atau keawetan.
Menurut Bowles(1984) beberapa tindakan yang dilakukan untuk menstabilisasikan tanah adalah sebagai berikut:
1. Meningkatkan kerapatan tanah
2. Menambah material yang tidak aktif sehingga meningkatkan kohesi dan/atau tahanan gesek yang timbul
3. Menambah bahan untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi dan/atau fisis pada tanah
4. Menurunkan muka air tanah (drainase tanah) 5. Mengganti tanah yang buruk
Pada umumnya cara yang digunakan untuk menstabilisasi tanah terdiri dari
26
1. Mekanis, yaitu pemadatan dengan berbagai jenis peralatan mekanis seperti
mesin gilas (roller), benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur, pembekuan, pemanasan dan sebagainya.
2. Bahan pencampur (additive), yaitu penambahan kerikil untuk tanah kohesif, lempung untuk tanah berbutir, dan pencampur kimiawi seperti semen, gamping, abu batubara, gamping, semen, semen aspal, sodium dan
kalsium klorida, limbah pabrik kertas dan lain-lainnya.
Metode atau cara memperbaiki sifat-sifat tanah ini juga sangat bergantung
pada lama waktu pemeraman, hal ini disebabkan karena didalam proses perbaikan sifat-sifat tanah terjadi proses kimia yang dimana memerlukan waktu untuk zat kimia yang ada didalamadditiveuntuk bereaksi.
E. Pemadatan Tanah
1. Prinsip-prinsip pemadatan
Pada awal proses pemadatan, berat volume tanah kering(γd)
bertambahseiring dengan ditambahnya kadar air. Pada kadar air nol(w=0), beratvolume tanah basah(γb) sama dengan berat volume tanah kering(γd).Ketika kadar air berangsur-angsur ditambah (dengan usaha pemadatanyang sama), berat butiran tanah padat per volume satuan(γd)
jugabertambah. Pada kadar air lebih besar dari kadar air tertentu, yaitu
saatkadar air optimum, kenaikan kadar air justru mengurangi berat volumekeringnya. Hal ini karena, air mengisi rongga pori yang sebelumnya diisioleh butiran padat. Kadar air pada saat berat volume kering mencapaimaksimum(γdmaks) disebut kadar air
2. Pengujian pemadatan
Untuk menentukan hubungan kadar air dan berat volume, dan
untukmengevaluasi tanah agar memenuhi persyaratan kepadatan, makaumumnya dilakukan pengujian pemadatan.Proctor (1933) telah mengamati bahwa ada hubungan yang pasti antarakadar air dan berat
volume kering tanah padat. Untuk berbagai jenis tanah
Pada umumnya, terdapat satu nilai kadar air optimum tertentu untukmencapai berat volume kering maksimumnya (γdmaks).Hubungan
berat volume kering (γd) dengan berat volume basah (γb) dankadar air (w).
Berat volume kering setelah pemadatan bergantung pada jenis tanah,
kadarair, dan usaha yang diberikan oleh alat penumbuknya. Karakteristikkepadatan tanah dapat dinilai dari pengujian standar laboratorium yangdisebut ujiProctor.
a. Uji PemadatanStandard Proctor
Uji pemadatan ini dilakukan dengan mengacu pada ASTM
D698.Pengujian ini dilakukan untuk menentukan hubungan antara kadarair dan kepadatan tanah dengan cara memadatkan sampel dalamcetakan silinder berukuran tertentu dengan menggunakan alat
penumbuk 2,5 kg dan tinggi jatuh 30 cm.
b. Uji PemadatanModified Proctor
28
yang 4,54 kg dengan tinggi jatuh penumbuk 45,72 cm. Pada pengujian
ini, tanah di dalam mold ditumbuk dalam 5 (lima) lapisan.
Dalam uji pemadatan, percobaan diulang paling sedikit 5 (lima) kali
dengan kadar air tiap percobaan divariasikan. Kemudian, digambarkan sebuah grafik hubungan kadar air dan berat volume keringnya. Kurva yang dihasilkan dari pengujian memperlihatkan nilai kadar air yangterbaik
(Wopt) untuk mencapai berat volume kering terbesar atau kepadatan maksimum (γdmaks). Pada nilai kadar air rendah, untuk kebanyakan tanah,
tanah cenderung bersifat kaku dan sulit dipadatkan. Setelah kadar air ditambah, tanah menjadi lebih lunak. Pada kadar air yang tinggi, berat volume kering berkurang. Bila seluruh udara di dalam tanah dapat dipaksa
keluar pada waktu pemadatan, tanah akan berada dalam kedudukan jenuh dan nilai berat volume kering akan menjadi maksimum. Akan tetapi, dalam praktek, kondisi ini sulit dicapai. Untuk suatu kadar air tertentu,
berat volume kering maksimum secara teoritis didapat bila pada pori-pori tanah sudah tidak ada udaranya lagi, yaitu pada saat di mana derajat
kejenuhan tanah sama dengan 100%.Jadi, berat volume kering maksimum (teoritis) pada suatu kadar air tertentu dengan kondisi “zero air voids”, (pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali).
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pemadatan
Menurut Hardiyatmo(2004) faktor-faktor yang mempengaruhi
Macam tanah, seperti distribusi ukuran butiran, bentuk butiran, berat
jenis dan macam mineral lempung yang terdapat dalam tanah sangat berpengaruh pada berat volume maksimum dan kadar air
optimumnya. Pada tanah pasir, berat volume tanah kering cenderung berkurang saat kadar air bertambah.Pengurangan berat volume tanah kering ini merupakan akibat dari pengaruh hilangnya tekanan kapiler
saat kadar air bertambah. Pada kadar air rendah, tekanan kapiler dalam tanah yang berada di dalam rongga pori menghalangi kecenderungan
partikel tanah untuk bergerak sehingga butiran cenderung merapat (padat).
b. Pengaruh usaha pemadatan
Jika energi pemadatan ditambah, maka berat volume kering tanah juga bertambah. Jika energi pemadatan ditambah, kadar air optimum berkurang. Kedua hal tersebut berlaku untuk hampir semua jenis
tanah. Namun, harus diperhatikan bahwa derajat kepadatan tidak secara langsung proposional dengan energi pemadatan. Keuntungan
yang diperoleh dari tes pemadatan diantarannya : 1. Meningkatkan kekuatan tanah.
2. Berkurangnya penyusutan akibat berkurang kadar air dari
nilaipatokan pada saat pengeringan.
3. Berkurangnya penurunan permulaan tanah (subsidence), yaitu gerakan vertikal di dalam massa tanah itu sendiri akibat berkurangnya angka pori.
30
5. Pemampatan(compressibility)tanah berkurang.
F. California Bearing Ratio(CBR)
Metode perencanaan perkerasan jalan yang umum dipakai adalah cara-cara empiris dan yang biasa dikenal adalah cara CBR (California Bearing Ratio). Metode ini dikembangkan oleh California State Highway Departement
sebagai cara untuk menilai kekuatan tanah dasar jalan (subgrade). Istilah CBR menunjukkan suatu perbandingan (ratio) antara beban yang diperlukan untuk menekan piston logam (luas penampang 3 inch) ke dalam tanah untuk mencapai penurunan (penetrasi) tertentu dengan beban yang diperlukan pada
penekanan piston terhadap material batu pecah di California pada penetrasi yang sama (Canonica, 1991). 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. Sedangkan, nilai CBR yang didapat akan digunakan untuk menentukan tebal lapisan
perkerasan yang diperlukan di atas lapisan yang mempunyai nilai CBR tertentu. Untuk menentukan tebal lapis perkerasan dari nilai CBR digunakan grafik-grafik yang dikembangkan untuk berbagai muatan roda kendaraan
dengan intensitas lalu lintas.
1. Jenis-Jenis CBR
CBR lapangan disebut juga CBR inplace atau fieldinplace dengan kegunaan sebagai berikut:
1) Mendapatkan nilai CBR asli di lapangan sesuai dengan kondisi
tanah pada saat itu. Umumnya digunakan untuk perencanaan tebal lapis perkerasan yang lapisan tanah dasarnya sudah tidak akan dipadatkan lagi.
2) Mengontrol apakah kepadatan yang diperoleh sudah sesuai dengan yang diinginkan. Pemeriksaan ini tidak umum digunakan. Metode
pemeriksaannya dengan meletakkan piston pada kedalaman dimana nilai CBR akan ditentukan lalu dipenetrasi dengan menggunakan beban yang dilimpahkan melalui gardan truk.
b. CBR Lapangan Rendaman
CBR lapangan rendaman ini berfungsi untuk mendapatkan besarnya nilai CBR asli di lapangan pada keadaan jenuh air dan tanah
mengalami pengembangan (swelling) yang maksimum.Hal ini sering digunakan untuk menentukan daya dukung tanah di daerah yang
lapisan tanah dasarnya tidak akan dipadatkan lagi, terletak pada daerah yang badan jalannya sering terendam air pada musim penghujan dan kering pada musim kemarau. Sedangkan pemeriksaan
32
hari sambil diukur pengembangannya. Setelah pengembangan tidak
terjadi lagi, barulah dilakukan pemeriksaan besarnya CBR. c. CBR Laboratorium
Tanah dasar pada konstruksi jalan baru dapat berupa tanah asli, tanah timbunan atau tanah galian yang dipadatkan sampai mencapai 95% kepadatan maksimum.Dengan demikian daya dukung tanah dasar
merupakan kemampuan lapisan tanah yang memikul beban setelah tanah itu dipadatkan.CBR ini disebut CBR Laboratorium, karena
disiapkan di Laboratorium.
2. Pengujian Kekuatan dengan CBR
Alat yang digunakan untuk menentukan besarnya CBR berupa alat yang
mempunyai piston dengan luas 3 sqinch dengan kecepatan gerak vertikal ke bawah 0,05 inch/menit,proving ringdigunakan untuk mengukur beban yang dibutuhkanpada penetrasi tertentu yang diukur dengan arloji
pengukur (dial).Penentuan nilai CBR yang biasa digunakan untuk menghitung kekuatan pondasi jalan adalah penetrasi 0,1" dan penetrasi 0,2", yaitu dengan rumus sebagai berikut:
Nilai CBR pada penetrsai 0,1" =
Nilai CBR pada penetrsai 0,2" =
Dimana:
A = pembacaan dial pada saat penetrasi 0,1" B = pembacaan dial pada saat penetrasi 0,2"
Setelah melakukan perhitungan nilai CBR tersebut, akan diperoleh dua
nilai CBR. Kemudian diambil nilai CBR yang terkecil diantara hasil perhitungan kedua nilai CBR dan ditabelkan bersama berat isi kering.
Nilai CBR dan berat isi kering yang telah didapat, dimasukkan kedalam sebuah grafik. Titik koordinat pada grafik ini menunjukkan hubungan antara nilai CBR dan berat isi kering tanah. Untuk mewakili ketiga nilai
tersebut, maka dibuatlah sebuah garis.
CBR design merupakan nilai95% berat isi kering maksimum (γd max). Nilai tersebut kemudian dihubungkan ke nilai CBR pada grafik.
G. Batas-BatasAtterberg
Batas kadar air yang mengakibatkan perubahan kondisi dan bentuk tanah
dikenal pula sebagai batas-batas konsistensi atau batas-batas Atterberg (yang mana diambil dari nama peneliti pertamanya yaitu Atterberg pada tahun 1911). Pada kebanyakan tanah di alam, berada dalam kondisi plastis.
Kadar air yang terkandung dalam tanah berbeda-beda pada setiap kondisi tersebut yang mana bergantung pada interaksi antara partikel mineral
lempung. Bila kandungan air berkurang maka ketebalan lapisan kation akan berkurang pula yang mengakibatkan bertambahnya gaya-gaya tarik antara partikel-partikel. Sedangkan jika kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah
dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena itu, atas dasar air yang dikandung tanah, tanah dapat dibedakan ke dalam empatkeadaan
dasar, yaitu: padat (solid), semi padat (semi solid), plastis (plastic), dan cair (liquid), seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.7.
Limit)
Padat Semi Padat Plastis Cair
34
Gambar 2.7. Batas-batasAtterberg(Hardiyatmo, 1996) Adapun yang termasuk ke dalam batas-batasAtterbergantara lain: 1. Batas Cair (Liquid Limit)
Batas cair (LL) adalah kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan plastis, yaitu batas atas dari daerah plastis.
2. Batas Plastis (Plastic Limit)
Batas plastis (PL) adalah kadar air pada kedudukan antara daerah plastis
dan semi padat, yaitu persentase kadar air dimana tanah dengan diameter silinder 3 mm mulai retak-retak, putus atau terpisah ketika digulung. 3. Indeks Plastisitas (Plasticity Index)
Indeks plastisitas (PI) adalah selisih antara batas cair dan batas plastis. Indeks plastisitas merupakan interval kadar air tanah yang masih bersifat plastis.
H. Tinjauan Penelitian Terdahulu
Beberapa penelitian laboratorium yang menjadi bahan pertimbangan dan acuan penelitian ini dikarenakan adanya kesamaan metode dan sampel tanah
1. Studi Daya Dukung Tanah Lempung Lunak Yang Distabilisasi
Menggunakan Abu Gunung Merapi Sebagai Lapisan SubgradePenelitian yang telah dilaksanakan oleh Erwan Syafri pada tahun 2012.Bahan
penstabilisasi menggunakan campuran abu gunung Merapi sebesar 5%,10%,15%dan 20%.Hasil dari pengujian CBR terhadap masing-masing sampel tanah dengankadar abu gunung Merapi 5%,10%,15% dan 20%
adalah sebagai berikut
Tabel 2.7. Hasil Pengujian CBR Pada Campuran Abu Gunung
Merapi(Syafri,2012)
Kadar abu gunung Merapi CBR
36
Gambar 2.8. Hubungan Penambahan Kadar Abu Gunung Merapi pada tanah
lempungLunak dengan Nilai CBR (Syafri, 2012).
Dari Gambar 2.8 dapat dijelaskan bahwa penambahan kadar abu gunung Merapi 5%,10%,15% berpengaruh terhadap peningkatan daya dukung campuran tanah abu gunung Merapi tersebut. Sedangkan untuk penambahan
abu gunung Merapi 20%,akan berpengaruh terhadap penurunan daya dukungnya.Hasil pengujian Batas Cair pada tanah lempung lunak
denganmenggunakan bahan stabilisasi abu gunung Merapi untuk masing-masing campuran adalah seperti pada Tabel 2.8 berikut :
Tabel 8.Hasil pengujian Batas Cair tiap siklus
Kadar Abu Gunung Merapi Batas Cair (%)
0% 67,86
5% 66,05
10% 64,52
15% 62,63
20% 61,72
Gambar 2.9.Hubungan nilai Batas Cair dengan Campuran (Syafri, 2012) Dari hasil pengujian di laboratorium pada Gambar 2.9 dapat dilihat bahwanilai batas cair mengalami penurunan akibat bertambahnya campuran
pasir.Hasil pengujian Batas Plastis pada tanah lempung lunakdengan menggunakan bahan stabilisasi abu gunung Merapi untuk
masing-masingcampuran adalah :
Tabel 2.9.Hasil pengujian Batas Plastis tiap campuran
Kadar Abu Gunung Merapi Batas Plastis (%)
0% 35,79
5% 41,14
10% 45,57
15% 50,45
20% 54,32
Hubungan antara nilai Batas Plastis pada tanah lempung lunak dengan
38
Gambar 2.10.Hubungan nilai Batas Plastis dengan campuran (Syafri, 2012) Dari hasil pengujian di laboratorium dapat dilihat bahwa nilai batas plastismengalami kenaikan nilai batas plastis pada tiap penambahan abu
gunung Merapi.Hasil pengujian Indeks Plastisitas pada tanah lempung lunak dengan bahan stabilisasi abu gunung Merapi masing–masing campuran
adalah :
Tabel 2.10.Hasil pengujian Indeks Plastisitas tiap campuran
Kadar Abu Gunung Merapi Indeks Plastisitas (%)
0% 31,79
5% 24,5
10% 17
15% 13,2
20% 12,8
Hubungan nilai Indek Plastisitas pada tanah lempung lunak dengan
menggunakan bahan stabilisasi abu gunung Merapi dengan waktu siklus :
Gambar 2.11. Hubungan Indeks Plastisitas dengan campuran (Syafri, 2012) Dari hasil pengujian di laboratorium dapat dilihat bahwa nilai indeksplastisitas menurun akibat penambahan campuran kadar abu gunung
Merapi . Makin banyak penambahan kadar abu gunung Merapi maka nilai indeks plastisitanya semakin menurun. Dapat disimpulkan bahwa
pencampuran kadar abu gunung Merapi membuat indeks plastisitas tanah lempung lunak semakin menurun.
Apabila mineral lempung terkontaminasi dengan substansi yang tidak
mempunyai bentuk tertentu atau tidak berkristal (amophus) maka daya negatif netto ion- ion H+ di dalam air, gaya Van der Waals,dan partikel berukuran kecil akan bersama-sama tertarik dan bersinggungan atau bertabrakan di dalam larutan tanah dan air. Beberapa partikel yang tertarik akan membentuk flok (flock) yang berorientasi secara acak, atau struktur yang berukuran lebih besar akan turun dari larutan itu dengan cepatnya dan membentuk sedimen yang sangat lepas. Flokulasi larutan dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang mengandung asam (ionH+), sedangkan penambahan bahan-bahan alkali akan mempercepat flokulasi. Lempung yang baru saja
40
berflokulasi dengan mudah tersebar kembali dalam larutan semula apabila
digoncangkan, tetapi apabila telah lama terpisah penyebarannya menjadi lebih sukar karena adanya gejala thiksotropic (Thixopic), dimana kekuatan didapatkan dari lamanya waktu.
Hary Christady(2002) merujuk pada skempton (1953) mendefinisikan aktivitas tanah lempung sebagai perbandingan antara indeks plastisitas
dengan persentase butiran yang lebih kecil dari 0,002 mm. Aktivitas digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasi kemampuan mengembang
dari suatu tanah lempung.
Swelling potensial adalah kemampuan mengembang tanah yang dipengaruhi oleh nilai aktivitas tanah. Air yang tidak murni secara kimiawi adalah fase air
yang berada di dalam struktur tanah lempung. Pada pengujian di Laboratorium untuk batas Atterberg, ASTM menentukan bahwa air suling ditambahkan sesuai dengan keperluan. Untuk dapat membuat hasil yang
cukup berbeda dari apa yang didapatkan dari tanah di lapangan dengan air yang telah terkontaminasi maka dilakukan pemakaian air suling yang relative
bebas ion.
Air berfungsi sebagai penentu sifat plastisitas dari lempung. Satu molekul air memiliki muatan positif dan muatan negatif pada ujung yang berbeda
A. Pengambilan Sampel
Sampel tanah yang diambil meliputi tanah terganggu (disturb soil) yaitu tanah yang telah terjamah atau sudah tidak alami lagi yang telah terganggu oleh lingkungan luar, dan tanah tidak terganggu (undistrub soil) yaitu tanah yang belum terjamah atau masih alami yang tidak terganggu oleh lingkungan luar. Akan tetapi dalam penelitian ini cukup dengan pengambilan sampel dengan
caradisturb soil(tanah terganggu). Sampel tanah diambil di beberapa titik pada lokasi pengambilan sampel menggunakan cangkul sedalam 50 cm, hal ini dilakukan agar membuang tanah-tanah yang mengandung humus dan akar-akar
tanaman. Sampel tanah yang diambil merupakan sampel tanah yang mewakili tanah di lokasi pengambilan sampel.
Sampel tanah tersebut digunakan untuk pengujian analisis saringan, batas-batas
konsistensi, pemadatan (proctor modified) dan CBR. Pengambilan sampel tanah terganggu (disturb) cukup dimasukan kedalam karung.Pengambilan sampel tanah tersebut sesuai dengan kebutuhan tanah yaitu sebanyak 120 kg, yang digunakan untuk percobaan sebanyak 20 sample dan masing-masing
42
B. Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat untuk uji analisis saringan, uji berat jenis, uji kadar air, uji batas-batas konsistensi, uji proctor modified, uji CBR dan peralatan lainnya yang ada di Laboratorium MekanikaTanah Jurusan Teknik Sipil Universitas Lampung yang telah sesuai dengan standarisasiAmerican Society for Testing Material(ASTM),
C. Benda Uji
1. Sampel tanah yang diuji pada penelitian ini yaitu tanah lunak dengan
klasifikasi lempung lunak dengan plastisitas rendah yang berasal dari Rawa Sragi, Kecamatan Jabung, Lampung Timur. Meninjau dari penelitian terdahulu yang mengatakan jenis tanah lempung lunak, salah
satunya berada di lokasi tersebut. Tanah tersebut sebelum diuji, dijemur terlebih dahulu untuk memudahkan dalam proses penyaringan agar
butirannya tidak melekat satu sama lain, kemudian diayak lolos saringan No. 4 (4,75 mm).
2. Pasir yang digunakan pasir kali yang diambil dari Desa Fajar Bulan,
Kecamatan Padang Ratu, Kabupaten Lampung Tengah Provinsi Lampung.
D. Metode Pencampuran Sampel Tanah dengan Pasir
Metode pencampuransampletanah dengan menggunakan pasir adalah :
E. Data Penelitian
Data-data yang digunakan dalam penilitian ini adalah sebagai berikut : a. Nilai Analisis Saringan
b. Nilai Berat Jenis c. Nilai Kadar Air d. Nilai BatasAtterberg
e. Nilai Pemadatan Tanah f. Nilai CBR Tanah Asli
g. Nilai CBR Campuran Tanah + Kadar Pasir (sesuai persentase pasir yang telah ditentukan)
F. Pelaksanaan Pengujian
Pelaksanaan pengujian dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lampung. Pengujian yang dilakukan dibagi menjadi
2 bagian pengujian yaitu pengujian untuk tanah asli dan tanah yang telah distabilisasi, adapun pengujian-pengujian tersebut adalah sebagai berikut :
1. Pengujian Sampel Tanah Asli a. Pengujian Analisis Saringan b. Pengujian Berat Jenis
c. Pengujian Kadar Air d. Pengujian BatasAtterberg
e. Pengujian Pemadatan Tanah
f. Pengujian Pemadatan Campuran Tanah + Kadar Pasir (sesuai persentase pasir yang telah ditentukan)
44
h. Uji CBR Campuran Tanah + Kadar Pasir (sesuai persentase pasir yang
telah ditentukan)
1. Uji Kadar Air
Pengujian ini digunakan untuk mengetahui kadar air suatu sampel tanah yaitu perbandingan antara berat air dengan berat tanah kering. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-2216.
Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-2216, yaitu:
a. Menimbang cawan yang akan digunakan dan memasukkan benda uji
kedalam cawan dan menimbangnya.
b. Memasukkan cawan yang berisi sampel ke dalam oven dengan suhu 110oC selama 24 jam.
c. Menimbang cawan berisi tanah yang sudah di oven dan menghitung prosentase kadar air.
Perhitungan :
a. Berat air (Ww) = Wcs–Wds b. Berat tanah kering (Ws) = Wds–Wc
c. Kadar air (ω) = x100%
Ws Ww
Dimana:
Wc = Berat cawan yang akan digunakan Wcs = Berat benda uji + cawan
2. Uji Analisis Saringan
Analisis saringan adalah mengayak atau menggetarkan contoh tanah melalui satu set ayakan di mana lubang-lubang ayakan tersebut makin
kecil secara berurutan. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui prosentase ukuran butir sampel tanah yang dipakai. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-422, AASHTO T88 (Bowles, 1991).
Langkah Kerja :
a. Mengambil sampel tanah sebanyak 500 gram, memeriksa kadar
airnya.
b. Meletakkan susunan saringan diatas mesin penggetar dan memasukkan sampel tanah pada susunan yang paling atas kemudian menutup rapat.
c. Mengencangkan penjepit mesin dan menghidupkan mesin penggetar selama kira-kira 15 menit.
d. Menimbang masing-masing saringan beserta sampel tanah yang
tertahan di atasnya. Perhitungan :
a. Berat masing-masing saringan (Wci)
b. Berat masing-masing saringan beserta sampel tanah yang tertahan di atas saringan (Wbi)
c. Berat tanah yang tertahan (Wai) = Wbi–Wci
d. Jumlah seluruh berat tanah yang tertahan di atas saringan (WaiW
tot)
46
f. Persentase berat tanah yang lolos masing-masing saringan (q) :
%
Dimana : i = l (saringan yang dipakai dari saringan dengan diameter maksimum sampai saringan No. 200)
3. Uji BatasAtterberg
a. Batas Cair (Liquid Limit)
Tujuan pengujian ini adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair. Pengujian
ini menggunakan standar ASTM D-4318.
Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-4318, antara lain :
1. Mengayak sampel tanah yang sudah dihancurkan dengan
menggunakan saringan No. 40.
2. Mengatur tinggi jatuh mangkukCasagrandesetinggi 10 mm. 3. Mengambil sampel tanah yang lolos saringan No. 40, kemudian
diberi air sedikit demi sedikit dan aduk hingga merata, kemudian dimasukkan kedalam mangkuk casagrande dan meratakan
permukaan adonan sehingga sejajar dengan alas.
4. Membuat alur tepat ditengah-tengah dengan membagi benda uji
dalam mangkuk cassagrande tersebut dengan menggunakan
grooving tool.
5. Memutar tuas pemutar sampai kedua sisi tanah bertemu sepanjang
6. Mengambil sebagian benda uji di bagian tengah mangkuk untuk
pemeriksaan kadar air dan melakukan langkah kerja yang sama untuk benda uji dengan keadaan adonan benda uji yang berbeda
sehingga diperoleh 4 macam benda uji dengan jumlah ketukan yang berbeda yaitu 2 buah dibawah 25 ketukan dan 2 buah di atas 25 ketukan.
Perhitungan :
1. Menghitung kadar air masing-masing sampel tanah sesuai jumlah
pukulan.
2. Membuat hubungan antara kadar air dan jumlah ketukan pada grafik semi logritma, yaitu sumbu x sebagai jumlah pukulan dan
sumbu y sebagai kadar air.
3. Menarik garis lurus dari keempat titik yang tergambar. 4. Menentukan nilai batas cair pada jumlah pukulan ke 25.
b. Batas Plastis (Plastic limit)
Tujuannya adalah untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada
keadaan batas antara keadaan plastis dan keadaan semi padat. Nilai batas plastis adalah nilai dari kadar air rata-rata sampel. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-4318.
Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-4318 :
1. Mengayak sampel tanah yang telah dihancurkan dengan saringan
48
2. Mengambil sampel tanah kira-kira sebesar ibu jari kemudian
digulung-gulung di atas plat kaca hingga mencapai diameter 3 mm sampai retak-retak atau putus-putus.
3. Memasukkan benda uji ke dalam container kemudian ditimbang 4. Menentukan kadar air benda uji.
Perhitungan :
1. Nilai batas plastis (PL) adalah kadar air rata-rata dari ketiga benda uji.
2. Indeks Plastisitas (PI) adalah harga rata-rata dari ketiga sampel tanah yang diuji, dengan rumus:
PI = LL–PL
4. Uji Berat Jenis
Pengujian ini mencakup penentuan berat jenis (specific gravity) tanah dengan menggunakan botol piknometer. Tanah yang diuji harus lolos
saringan No. 40. Bila nilai berat jenis dan uji ini hendak digunakan dalam perhitungan untuk uji hydrometer, maka tanah harus lolos saringan # 200 (diameter = 0.074 mm). Uji berat jenis ini menggunakan standar ASTM D-854.Adapun cara kerja berdasarkan ASTM D-854, antara lain :
a. Menyiapkan benda uji secukupnya dan mengoven pada suhu 60oC sampai dapat digemburkan atau dengan pengeringan matahari.
b. Mendinginkan tanah dengan Desikator lalu menyaring dengan
saringan No. 40 dan apabila tanah menggumpal ditumbuk lebih dahulu.
d. Menimbang labu tersebut dalam keadaan kosong.
e. Mengambil sampel tanah.
f. Memasukkan sampel tanah kedalam labu ukur dan menambahkan air
suling sampai menyentuh garis batas labu ukur.
g. Mengeluarkan gelembung-gelembung udara yang terperangkap di dalam butiran tanah dengan menggunakan pompa vakum.
h. Mengeringkan bagian luar labu ukur, menimbang dan mencatat hasilnya dalam temperatur tertentu.
Perhitungan :
Dimana :
Gs = Berat jenis
W1 = Beratpicnometer(gram)
W2 = Beratpicnometerdan tanah kering (gram) W3 =Beratpicnometer, tanah, dan air (gram) W4 = Beratpicnometerdan air bersih (gram)
5. Uji Pemadatan Tanah
Tujuannya adalah untuk menentukan kepadatan maksimum tanah dengan cara tumbukan yaitu dengan mengetahui hubungan antara kadar air
dengan kepadatan tanah. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D-1557.
Adapun langkah kerja pengujian pemadatan tanah, antara lain :
50
1. Mengambil tanah sebanyak 12,5 kg dengan menggunakan karung
goni lalu dijemur.
2. Setelah kering tanah yang masih menggumpal dihancurkan dengan
tangan.
3. Butiran tanah yang telah terpisah diayak dengan saringan No. 4. 4. Butiran tanah yang lolos saringan No. 4 dipindahkan atas 5 bagian,
masing-masing 2,5 kg, masukkan masing-masing bagian kedalam plastik dan ikat rapat-rapat.
5. Mengambil sebagian butiran tanah yang mewakili sampel tanah untuk menentukan kadar air awal.
6. Mengambil tanah seberat 2,5 kg, menambahkan air sedikit demi
sedikit sambil diaduk dengan tanah sampai merata. Bila tanah yang diaduk telah merata, dikepalkan dengan tangan. Bila tangan dibuka, tanah tidak hancur dan tidak lengket ditangan.
Setelah dapat campuran tanah, mencatat berapa cc air yang ditambahkan untuk setiap 2,5 kg tanah.
7. Penambahan air untuk setiap sampel tanah dalam plastik dapat dihitung dengan rumus :
Wwb = wb . W 1 + wb
W = Berat tanah
Wb = Kadar air yang dibutuhkan
