DAFTAR PUSTAKA
Andriyani, Y. & Nursyamsi. 2015. “Pemanfaatan Serbuk Kaca Sebagai Bahan tambah DalamPembuatan Batako”. Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
Bowles, J. E. 1984. “Physical and Geotechnical Properties of Soil”. United States of America: McGraw-Hill,Inc.
Das, B. M., 1988. “Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1”, Erlangga, Jakarta.
Das, B. M. 2008. “Advanced Soil Mechanics Third Edition”. New York: Taylor & Francis.
Das, B. M. 1994. “Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid II”.Jakarta: Erlangga.
Fadilla, N. 2013. “Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah (Unconfined Compression Test) pada Stabilitas Tanah Lempung yang Dicampur dengan Semen dan Abu Sekam Padi”. Program Studi Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan.
Gunawan, S. 2011. “Perbaikan pondasi dangkal dengan tetes tebu dan kapur”. Seminar nasional-1 BMPTTSSI-KoNTekS 5. Universitas Sumatera Utara.
Hardiyatmo, H. C. 1992. “Mekanika Tanah I”, Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Umum.
Hatmoko, J. T., & Lulie, Y. 2007. “UCS Tanah Lempung Ekspansif yang Distabilisasi dengan Abu Ampas Tebu dan Kapur”. Program Studi Teknik Sipil Universitas Atma Jaya, Yogyakarta.
Holdz, R. D., & Kovacs, W. D. 1981. “An Introduction to Geotechnical Engineering”, United States of America: Prentice-Hall.
gypsum dengans Lamanya Waktu pengeraman (curing) terhadap karakteristik Tanah lempung ekspansif di bojonegoro”. Program Studi Teknik Sipil Universitas Brawijaya, Malang.
Modul Praktikum Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Purwadi,R.E. 1993 “Sifat Fisis Mekanis Papan Gipsum Dari Sabut Kelapa”, Skripsi Fakultas Kehutanan IPB, Fahutan IPB Bogor.
Rezky, A. 2014. “ Kajian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Lempung Yang
Distabilisasi Dengan Abu Ampas Tebu Dan Semen”. Program Studi Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Program Penelitian
Penelitian ini akan dilakukan pada sampel tanah asli dengan sampel tanah yang diberikan stabilizing agents serbuk kaca dan gypsum dengan variasi campuran yang berbeda serta umur pemeraman selama 1 hari dan 14 hari.
Penelitian ini juga dilakukan bersamaan dengan penelitian Wahyuni S. “Kajian Kuat Tekan Bebas Pada Stabilisasi Tanah Lempung Dengan Stabilizing Agents Serbuk Kaca Dan Semen”. Dalam kedua penelitian ini, digunakan sampel tanah asli yang sama kemudian akan dibandingkan bahan stabilisator mana yang lebih baik antara campuran gypsum dan serbuk kaca dengan semen dan sebuk kaca, dengan usia pemeraman 1 hari dan 14 hari.
Gambar 3.1Diagram alir penelitian
Uji Compaction dan Uji Kuat Tekan Bebas
Analisis Data
3.2 Pekerjaan Persiapan
Adapun pekerjaan persiapan yang dilakukan oleh peneliti dalam penelitian ini yakni :
Mencari literatur terkait. Pengambilan sampel tanah
Sampel tanah yang dipakai dalam penelitian ini diambil dari tanah PT. Perkebunan Nusantara II, yang berlokasi di Patumbak, Deli Serdang. Pengadaan bahan (gypsum dan serbuk kaca)
3.3 Proses Pengambilan Tanah
Adapun pengambilan (proses) sampling tanah tidak terganggu (undisturbed) yang diperoleh dari lapangan adalah dengan menggunakan hand bor dan untuk sampel tanah terganggu diambil dari tanah yang berada ±30 cm dari muka tanah. Hal ini dimaksudkan agar humus dan akar-akar tanaman yang ada dapat terangkat dan tidak terikut dalam tanah yang akan dipakai .Adapun prosedur sampling yang dilakukan adalah:
Menentukan lokasi tanah yang akan dilakukan sampel, yaitu dari tanah PT. Perkebunan Nusantara II, yang berlokasi di patumbak, deli serdang. Melakukan pembersihan humus dan akar-akar tanaman yakni ±30 cm dari muka tanah.
Melakukan pengambilan sampel tanah yang akan digunakan. Untuk pengujian tanah asli diambil dari contoh tanah tidak terganggu (undisturbed) dan untuk pengujian tanah campuran diambil dari tanah disturbed dicampur dengan gypsum dan Serbuk kaca.
3.4 Pekerjaan Laboratorium
3.4.1 Uji sifat fisik tanah
Dalam penelitian ini pengujian laboratorium dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat fisik dari tanah asli yang digunakan dalam penelitian ini. Hal ini dilakukan untuk dapat mengetahui karakteristik serta sifat-sifat tanahyang akan diuji. Adapun pengujian-pengujian dilaboratorium yang dilakukan untuk memperoleh nilai serta sifat fisik tanah diantaranya adalah:
Uji Kadar Air (Water Content Test)
Uji berat spesifik (Specific Gravity Test)
Uji batas-batas Atterberg( Atterberg Limit)
Uji analisa saringan ( Sieve Analysis)
3.4.2 Uji sifat fisik serbuk kaca dan gypsum
∑ Uji berat spesifik (Specific Gravity Test) ∑ Uji analisa saringan ( Sieve Analysis)
3.4.3 Uji sifat mekanis tanah
Peneliti dalam hal ini turut melakukan pengujian pada sampel tanah asli yang berguna untuk mengetahui sifat mekanis dari tanah tersebut. Adapun sifat mekanis yang dilakukan pada tanah asli adalah :
3.4.3.1 Uji proctor standar
Pengujian ini diperlukan agar dapat mengetahui besar kadar air optimum serta mengetahui berat isi kering maksimum. Hal ini sangat diperlukan karena dalam proses pencampuran (mixdesign) yang akan dilakukan dapat diibaratkan bahwa sampel tanah campuran dianggap memiliki kepadatan lapangan dan kadar air lapangan seperti tanah undisturbed.
Dalam proses sebelum pencampuran tanah asli dengan bahan stabilisator perlu dilakukan pemeraman (curingtime). Curingtime dimaksudkan agar bahan stabilisator yang telah bercampur dengan tanah tersebut dalam sepenuhnya memberikan efek dan bereaksi dengan tanah tersebut. Pada percobaan ini digunakan pemeraman selama 1 hari dan 14 hari.
Serbuk kaca dan gypsum sama dengan sampel tanah asli.Hal ini dilakukan berulang-ulang sehingga didapat ukuran kadar air keduanya yang relative sama. Jika sampel dengan kadar air yang pas sudah didapat maka dapat dilakukan pengujian selanjutnya.
3.4.3.2 Uji UCT (Unconfined compression test)
Pengujian selanjutnya adalah pengujian yang dilakukan tidak pada tanah asli saja namun juga pada tanah yang telah di campur. Pengujian UCT ini ditujukan untuk mendapatkan nilai kuat tekan tanah pada tanah lempung asli dan tanah lempung yang telah dicampur dengan serbuk kaca dan gypsum dengan berbagai variasi yang telah ditentukan.
3.5 Analisis Data Laboratorium
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Bab ini menjelaskan mengenai hasil pengujian dan pembahasan penelitian uji kuat tekan bebas tanah lempung dengan campuran Gypsum 2% dan serbuk kaca dengan variasi campuran 0%, 2% - 15%, dengan pemeraman 1 hari dan 14 hari. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dengan sampel yang diperoleh dari PT. Perkebunan Nusantara II, Patumbak, Deli serdang.
4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah, Gypsum Dan Serbuk Kaca
4.2.1 Pengujian sifat fisik tanah asli
Adapun hasil uji sifat fisik tanah asli ditunjukkan pada Tabel 4.1. Hasil-hasil pengujian sifat fisik tanah ini meliputi :
Kadar air
Berat spesifik
Batas-batas Atterberg
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah
Berdasarkan sistem klasifikasi AASHTO, diperoleh data berupa persentase tanah yang lolos ayakan no. 200 sebesar 50,04%, nilai batas cair (liquid limit) sebesar 48,64%, berdasarkan sampel tanah tersebut memenuhi persyaratan > 35% lolos ayakan no. 200 dengan minimal lolos ayakan no. 200 sebesar 36%, memiliki batas cair (liquid limit) ≥ 41 dan indeks plastisitas (plasticity index) > 11, sehingga tanah tersebut diklasifikasikan dalam jenis tanah A-7-6.
Menurut sistem klasifikasi USCS, dimana diperoleh data berupa persentase tanah lolos ayakan no. 200 sebesar 50,04% dan nilai batas cair (liquid limit) sebesar 48,64% sehingga dilakukan plot pada grafik penentuan klasifikasi tanah yaitu yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari hasil plot diperoleh tanah termasuk dalam kelompok CL yaitu lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang.
No Pengujian Hasil
1 Kadar Air ( Water Content) 14,52%
2 Berat spesifik ( Specific Gravity) 2,643
3 Batas Cair ( Liquid Limit), LL 48,64
4 Batas Plastis ( Plastic Limit), PL 15,11
5 Indeks Plastisitas ( Plasticity Index), PI 29,82
Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS
Gambar 4.2 Grafik analisa saringan
4.2.2 Pengujian sifat fisik gypsum
Adapun pengujian sifat fisik gypsum meliputi: - Berat berat spesifik gypsum
- Uji analisa butiran gypsum
Hasil dari berat spesifik gypsum akan ditunjukkan pada Tabel 4.2 berikut : Tabel 4.2. Data pengujian sifat sifik gypsum
No. Pengujian Hasil
1 Berat spesifik Gypsum 2.740
2 Persen lolos saringan 200 21,90%
4.2.3 Pengujian sifat fisik serbuk kaca
Hanya ada 2 jenis pengujian yang bisa dilakukan untuk meneliti sifat fisik dari serbuk kaca yang digunakan dalam penelitian ini yakni:
- Berat spesifik serbuk kaca - Uji analisa butiran serbuk kaca
Tabel 4.3. Data pengujian sifat sifik serbuk kaca
No. Pengujian Hasil
1 Berat spesifik serbuk kaca 2.521
2 Persen lolos saringan 200 15,06%
Adapun serbuk kaca yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah serbuk kaca yang sudah lolos ayakan nomor 200.
4.2.4 Pengujian sifat fisik tanah dengan bahan stabilisator
hari dan 14 Hari ditunjukkan pada Tabel 4.4. Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.5, hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.6 dan Gambar 4.7, dan hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9.
Tabel 4.4 Data hasil uji atterberg limit
Sample
Batas-Batas Atterberg
1 Hari Pemeraman 14 Hari Pem eram an
4.2.4.1 Batas cair (LL)
Gambar 4.4 Grafik hubungan nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran gypsum dan serbuk kaca usia 1 hari
Gambar 4.5 Grafik hubungan nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran gypsum dan serbuk kaca usia 14 hari
dibanding dengan tanah yang sudah di campur dengan stabilizing agents baik pada usia 1 hari dan 14 hari. Hal ini terjadi karna tanah mengalami proses sementasi oleh gypsum dan serbuk kaca sehingga sample tanah punya gradasi yang lebih besar membuat gaya tarik-menarik antar partikel dalam tanah menurun.
4.2.4.2 Batas Plastis (PL)
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran gypsum dan serbuk kaca usia 1 hari
Pada Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 menunjukkan bahwa tidak ada konsistensi batas plastis dari variasi campuran, beda dari waktu pemeraman juga tidak mempengaruhi keadaan dari batas plastis. Berdasarkan klasifikasi AASHTO yang terlampir pada klasifikasinya adalah LL dan PI, sedangkan PL tidak di tentukan batas batasnya.
4.2.4.3 Indeks plastisitas (IP)
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara nilai IP dengan variasi campuran gypsum dan serbuk kaca dengan waktu pemeraman selama 1 hari
Gambar 4.8 dan Gambar 4.9 menunjukkan dengan penambahan bahan stabilisasi maka nilai dari indeks plastisitas juga akan menurun. Hal ini terjadi karena adanya proses pengikatan partikel tanah oleh gypsum yang membuat butiran tanah menjadi lebih stabil.
Adanya silika dalam serbuk kaca yang juga punya sifat mengikat partikel, sehingga rongga rongga kecil di dalam partikel terisi dengan bahan kimia yang punya sifat sementasi yang membuat tanah lebih tahan terhadap penyerapan air, hal ini tentunya membuat penurunan pada sifat plastisitasnya.
4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah Dengan Stabilizing Agents
4.3.1 Pengujian pemadatan tanah (Compaction)
Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan hubungan antara kadar air optimum dengan berat isi kering maksimum. Pengujian ini menggunakan metode pemadatan (compaction) standart. Dimana alat yang digunakan antara lain:
Mould Ø 10,2 cm, diameter dalam Ø 10,16 cm. Berat penumbuk ±2,5 kg dengan tinggi jatuh ±30 cm. Sampel tanah lolos saringan no 4.
penurunan pada persentase 9% serbuk kaca pada usia 1 hari dan 10% pada usia 14 hari. Namun mengalami kenaikan kadar air optimum setelah persentase dari serbuk kaca di naikkan.
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks) tanah dan variasi campuran dengan usia pemeraman selama 1 hari dan 14 hari.
4.3.1.2 Kadar air maksimum campuran
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt)demgan variasi campuran dalam waktu pemeraman selama 1 hari dan 14 hari.
dipadatkan, tanah akan mempunyai rongga yang semakin kecil. Rongga tersebut akan diisi oleh serbuk kaca yang berfungsi sebagai filler, namun hal itu hanya berlaku sampai persentase penambahan tertentu saja (9% dengan usia pemeraman 1 hari, 10% dengan usia pemeraman 14 hari), setelah itu penggunaan serbuk kaca yang semakin besar malah membuat gradasi dari campuran kurang seimbang dan berkurangya daya ikat antar campuran sehingga membutuhkan air yang lebih banyak untuk menyeimbangkannya kembali, ditambah lagi kandungan silica dalam serbuk kaca yang punya sifat menyerap menjadi lebih aktif dalam menyerap air.
4.3.2 Pengujian kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test)
Pengujian ini akan menunjukkan hubungan nilai dari kuat tekan bebas (qu) tanah asli dan tanah remoulded, serta tanah dengan bahan stabilisator dengan usia pemeraman 1 hari dan 14 hari, hasil nilai qu ini sendiri akan digunakan untuk
mencari nilai kohesi (cu)yaitu sebesar ½ qu.
Tabel 4.6 Data hasil uji kuat tekan bebas
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu)dengan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 1 hari dan 14 hari
Nilai qu pada tanah asli dengan pemeraman 1 hari adalah 1,40 kg/cm²,
sedangkan pada tanah remoulded 1 hari diperoleh sebesar 0,65 kg/cm². Dari Gambar 4.12 menunjukkan dengan naiknya kadar serbuk kaca terlihat bahwa kuat tekan bebas selalu meningkat sampai kadar 9% dengan kuat tekan tanah sebesar 2.64kg/cm², akan tetapi terus menurun pada kadar serbuk kaca yang lebih tinggi.
Adanya Reaksi pertukaran ion yang terjadi antara gypsum dengan tanah membentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat. Bahan stabilisator gypsum yang mengandung calsium (Ca), calsium oksida (CaO), hidrogen (H), sulfur (S) dan air akan bereaksi pada butiran lempung yang memiliki kandungan yang berbentuk halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti ion hydrogen (H+), ion sodium (Na+), dan ion kalium (K+), serta air yang berpolarisasi, semuanya melekat pada permukaan butiran lempung.
Serbuk kaca yang terdiri dari 75% silica (SiO2) ditambah Na2O, CaO, SO,
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat di ambil dari penelitian ini adalah:
1. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL ( Clay – Low Plasticity ), dan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6 .
2. Dari uji Water content didapat nilai kadar air tanah asli sebesar 14,52% 3. Dari uji Specific gravity didapat nilai berat spesifik tanah asli sebesar 2,64,
berat spesifik serbuk kaca 2,52 dan berat spesifik gypsum 2,74.
4. Dari uji Atterberg diperoleh LL tanah asli 48,64%, IP = 29,82 , penambahan 2% G + 15 % SK baik pada usia 1 hari maupun 14 hari mamiliki nilai LL dan IP paling rendah dimana nilai LL 1 hari sebesar 33,81%, LL 14 hari sebesar 33,94%, serta IP 1 hari sebesar 8,83%, dan 14 hari sebesar 8,93%. Terlihat bahwa beda dari waktu pemeraman tidak terlalu signifikan antara 1 hari dan 14 hari.
5. Hasil uji Proctor Standard menghasilkan nilai kadar air optimum dengan variasi campuran 2%G + 9% SK dengan usia pemeraman 1 hari sebesar 19,92%, sedangkan dengan usia pemeraman 14 hari kadar air optimum diperoleh dari variasi campuran 2%G + 10%SK sebesar 19,49%. Sedangkan untuk berat isi kering maksimum 1 hari sebesar 1,47 gr/cm3, dan berat isi kering maksimum 14 hari sebesar 1,49 gr/cm3.
7. Dari uji Unconfined Compression Testpada tanah asli diperoleh nilai kuat tekan tanah (qu) sebesar 1,40 kg/cm², dengan usia pemeraman 1 hari.
Dengan usia pemeraman 14 hari diperoleh 1.49 kg/cm², sedangkan pada tanah remoulded diperoleh nilai kuat tekan tanah (qu) pada 1 hari sebesar
0,64 kg/cm², untuk 14 hari sebesar 0,73 kg/cm². naiknya kadar serbuk kaca berbanding lurus dengan kuat tekan bebas. Kenaikan nilai kuat tekan (qu)
terbesar terjadi pada kadar abu 9% untuk 1 hari dengan nilai 2,637 dan 10% dengan nilai 2,752 untuk pemeraman 14 hari, kemudian akan menurun pada kadar abu yang lebih tinggi, baik pada pemeraman 1 hari maupun pemeraman 14 hari.
8. Dari hasil percobaan diketahui bahwa nilai kuat tekan bebas tanah dengan waktu pemeraman 14 hari lebih besar dibandingkan dengan nilai kuat tekan bebas tanah waktu pemeraman 1 hari.
9. Dari hasil pengujian stabilisasi tanah yang dilakukan terjadi perubahan jenis pada persentase yang efektif menurut AASHTO tanah termasuk jenis A-6, sedangkan tanah masih tetap termasuk CL (Clay-low plasticity) berdasarkan USCS.
4,16% pada kondisi campuran yang efektif.
11. Jika dibandingkan dengan penelitian yang sama-sama di lakukan dengan sample tanah yang sama tetapi menggunakan stabilizing agents yang berbeda, yaitu semen dan serbuk kaca (Hutagalung, 2016), hasil dari penelitian menunjukkan bahwa stabilisator semen dan serbuk kaca lebih bagus bila di bandingkan dengan stabilisator gypsum dan serbuk kaca. 5.2 Saran
Dari penelitian yang sudah dilakukan tentang bahan stabilisator untuk tanah lempung, penulis memberikan beberapa saran:
1. Adanya percobaan lanjutan dengan penambahan variasi serta beda waktu pemeraman dari stabilisator gypsum dan serbuk kaca.
2. Melakukan penelitian lebih lanjut terhadap proses stabilisasi yang menggunakan gypsum dan serbuk kaca dengan metode pengujian yang berbeda, seperti Triaxial Test, CBR dan lain lain.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanah
Das (2008) mengatakan tanah merupakan material yang terdiri dari agregat
(butiran) mineral padat dengan zat cair, yang membentuk sistem tiga, seperti yang terlihat
pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Diagram fase tanah
Gambar 2.1 (a) memperlihatkan elemen tanah yang mempunyai volume V dan
berat total W, sedangkan Gambar 2.1 (b) memperlihatkan hubungan berat dan volumenya.
Dari gambar tersebut dapat dibentuk persamaan berikut :
? =? ? +? ? +? ? (2.1)
? ?=0
sehingga persamaan (2.1) menjadi
? =? ?+? ? (2.2)
dan
dimana :
? ? = Berat butiran padat (gr)
? ? = Berat air (gr)
?? = Volume butiran padat (cm3)
?? = Volume air dalam porin (cm3)
?? = Volume udara (cm3)
2.1.1 Sifat-sifat fisik tanah
2.1.1.1 Kadar air (Moisture water content)
Kadar air (?) adalah persentase perbandingan berat air (? ?) dengan berat butiran
(? ?) dalam tanah. Kadar air tanah (??) dapat dinyatakan dalam persamaan:
? (%) = ?100 (2.5)
2.1.1.2 Derajat kejenuhan (S)
Derajat Kejenuhan (?) dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume air
(??) dengan volume total rongga pori tanah (??). Bila tanah dalam keadaan jenuh nilai
derajat kejenuhannya = 1 (100%), dan untuk tanah kering nilai derajat kejenuhannya =
0.Kejenuhan suatu tanah (?) dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :
? (%) =?? / ??? 100 (2.6)
Angka Pori (?) adalah perbandingan antara volume rongga (??) dengan volume
butiran (??) dalam tanah tersebut yang dinyatakan dalam satuan desimal. Angka Pori
tanah (?) dapat dinyatakan dalam persamaan :
? = Vv/?? (2.7)
2.1.1.4 Porositas (Porocity)
Porositas (?) adalah perbandingan antara volume pori (??) dengan volume total
tanah (?) dalam tanah tersebut yang dinyatakan dalam satuan persen maupun dalam
bentuk desimal. Porositas tanah (?) dapat dinyatakan dalam persamaan :
?= ??/? ? 100 (2.8)
Hubungan antara angka pori dengan porositas dapat dilihat pada persamaan berikut:
?= ? / (1−?) (2.9)
?= ?/ (1+?) (2.10)
2.1.1.5 Berat volume basah (Wet volume weight)
Berat Volume (??) adalah perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air
dan udara (? ) dengan volume total tanah (?). Berat Volume Tanah (??) dinyatakan
dalam persamaan berikut :
??= ? / ? (2.11)
2.1.1.6 Berat volume kering (Dry volume weight)
Berat Volume Kering (??) adalah perbandingan antara berat butiran tanah (? ?)
dengan volume total tanah (?). Berat Volume Tanah (??) dapat dinyatakan dalam
persamaan berikut :
??= ? ?/ ? (2.12)
Berat Volume Butiran Padat (??) adalah perbandingan antara berat butiran tanah
temperatur tertentu. Nilai suatu Berat jenis tanah tidak memiliki satuan (tidak
berdimensi). Berat jenis tanah (??) dapat dinyatakan dalam persamaan :
??= ??/ ?? (2.14)
Adapun batas-batas besaran Berat Jenis Tanah dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Berat jenis tanah (Hardiyatmo, 1992)
Jenis tanah Berat jenis
Batas-batas nilai dari Derajat Kejenuhan tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah (Hardiyatmo, 1992)
Keadaan tanah Derajat kejenuhan
Tanah agak lembab > 0 - 0,25
Tanah lembab 0,26 - 0,50
Tanah sangat lembab 0,51 - 0,75
Tanah basah 0,76 - 0,99
Tanah jenuh 1
2.1.1.9 Batas-batas atterberg (Atterberg limit)
Kedudukan fisik tanah berbutir halus pada kadar air tertentu disebut konsistensi.
Batas-batas konsistensi tanah berbutir halus tersebut adalah batas cair, batas plastis, batas
susut.
Masalah pada tanah yang penting untuk diperhatikan adalah pengaruh
penambahan kadar air terhadap sifat-sifat mekanis tanahnya, seperti contoh jika kita
mencampurkan suatu sampel tanah dengan air hingga mencapai keadaan cair, maka lama
kelamaan campuran tersebut akan mengering sedikit demi sedikit sehingga sampel tanah
akan melalui beberapa keadaan tertentu dari keadaan cair sampai keadaan padat
Penjelasan mengenai batas-batas konsistensi dapat dijabarkan sebagai berikut :
.
Gambar 2.2 Batas batas Atterberg
a. Batas cair (Liquid Limit)
Batas cair adalah kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan
dicampur dengan air diletakkan pada mangkuk Casagrande yang kemudian sampel tanah
dibelah dengan membuat alur di tengah-tengah menggunakan alat yang disebut Groving
tool. Kemudian dilakukan pemukulan dengan cara engkol dinaikkan dan sampai mangkuk
menyentuh dasar sampel, sambil dilakukan perhitungan ketukan sampai tanah yang
dibelah tadi berhimpit. Pemukulan dilakukan pada kadar air yang berbeda dan banyaknya
jumlah pukulan dihitung untuk masing-masing kadar air. Dengan demikian dapat dibuat
grafik hubungan antara kadar air dengan jumlah pukulan, sehingga diperoleh kadar air
pada pukulan tertentu. Untuk lebih jelasnya, alat uji batas cair dapat dilihat pada Gambar
2.3.
Gambar 2.3 Alat uji batas cair
b. Batas plastis (Plastic limit)
Batas plastis (plastic limit) adalah kadar air pada batas bawah daerah plastis atau
kadar air minimum dimana tanah dapat digulung-gulung sampai diameter 3,1 mm (1/8
inchi). Penentuan kadar air ini dilakukan dengan cara melakukan pengguliran pada
sampel tanah di atas plat kaca hingga diameter tanah mencapai 3,1 mm. Apabilaa tanah
mulai retak atau pecah pada saat diameternya mencapai 3,1 mm, maka kadar air tanah itu
adalah batas plastis.
Indeks plastisitas adalah selisih antara batas cair dan batas plastis. Adapun
rumusan dalam menghitung besaran nilai indeks plastisitas adalah sesuai dengan
PI = LL – PL (2.15)
Klasifikasi jenis tanah berdasarkan besar indeks plastisitasnya ditunjukkan pada
Tabel berikut ini:
Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah (Hardiyatmo, 1992)
PI Sifat Jenis tanah Kohesi
0 Non – Plastis Pasir Non – Kohesif
< 7 Plastisitas Rendah Lanau Kohesif Sebagian
7 – 17 Plastisitas Sedang Lempung berlanau Kohesif
> 17 Plastisitas Tinggi Lempung Kohesif
c. Batas susut (Shrinkage Limit)
Batas susut adalah kadar air atau batas dimana tanah yang dalam keadaan jenuh
dan sudah kering tidak akan mengalami penyusutan lagi meskipun dikeringkan secara
terus menerus. Batas susut juga dapat diartikan batas dimana meskipun tanah benar-benar
telah kehilangan kadar airnya, tidak akan menyebabkan penyusutan volume tanah. Batas
susut dapat dinyatakan dalam persamaan
(2.16)
dengan :
? 1= berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
? 2= berat tanah kering oven (gr)
?1= volume tanah basah dalam cawan (?? 3)
?2= volume tanah kering oven (?? 3)
?? = berat jenis air
Kebanyakan klasifikasi tanah menggunakan indeks tipe pengujian yang sangat
sederhana untuk menentukan karakteristik tanahnya.Karakteristik tersebut digunakan
untuk menentukan kelompok klasifikasinya.Umumnya klasifikasi tanah didasarkan atas
ukuran partikel yang diperoleh dari analisa saringan dan plastisitasnya.Sekarang, terdapat
dua sistem klasifikasi yang dapat digunakan yaitu Unified Soil Classification System dan
AASHTO.
2.1.2.1 Sistem klasifikasi unified
Klasifikasi berdasarkan Unified System (Das, 1994), tanah dikelompokkan
menjadi :
1. Tanah butir kasar (coarse-grained-soil) yaitu tanah kerikil dan pasir dimana kurang
dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan no.200. 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) yaitu tanah dimana lebih
dari 50 % berat total contoh tanah lolos ayakan no.200. 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), muck, dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi. Tanah
berbutir kasar ditandai dengan simbol kelompok seperti : GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM
dan SC. Untuk klasifikasi yang benar, perlu memperhatikan faktor-faktor berikut ini :
1. Persentase butiran yang lolos ayakan no.200 (fraksi halus).
2. Persentase fraksi kasar yang lolos ayakan no.40.
4. Batas cair (LL) dan Indeks Plastisitas (PI) bagian tanah yang lolos ayakan no.40
(untuk tanah dimana 5% atau lebih lolos ayakan no.200).
2.1.2.2 Sistem klasifikasi AASHTO
Sistem AASHTO (American Association of State Highway Transportation
Official) berguna untuk menentukan kualitas tanah guna perencanaan timbunan jalan,
subbase dan subgrade.Sistem AASHTO membagi tanah ke dalam 7 kelompok, A-1
sampai dengan A-7. Penentuan klasifikasi ini terlebih dahulu membutuhkan data-data
sebagai berikut :
1. Analisis ukuran butiran.
2. Batas cair dan batas plastis dan Ip yang dihitung.
3. Batas susut.
2.1.2 Pengujian Sifat-sifat Mekanis Tanah
2.1.2.1 Pemadatan Tanah (Compaction)
Pemadatan adalah suatu proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan
dengan salah satu cara mekanis atau suatu proses berkurangnya volume tanah akibat
adanya energi mekanis, pengaruh kadar air dan gradasi butiran.
Gambar 2.5. Klasifikasi tanah sistem AASHTO
Untuk setiap daya pemadatan tertentu kepadatan yang tercapai tergantung pada
banyaknya air didalam tanah tersebut yang disebut kadar air. Tingkat pemadatan tanah
diukur dari berat volume kering tanah yang dipadatkan. Air dalam pori tanah berfungsi
sebagai unsur pembasah (pelumas) tanah, sehingga butiran tanah tersebut lebih mudah
bergerak atau bergeser satu sama lain dan membentuk kedudukan yang lebih padat atau
Peristiwa bertambahnya berat volume kering oleh beban dinamis disebut dengan
pemadatan. Pemadatan tanah dapat dimaksudkan untuk mempertinggi kuat geser tanah,
mengurangi sifat mudah mampat (kompresibilitas), mengurangi permeabilitas serta dapat
mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan lainnya.
Pada tanah granuler dipandang paling mudah penanganannya untuk pekerjaan di
lapangan.Material ini mampu memberikan kuat geser yang tinggi dengan sedikit
perubahan volume sesudah dipadatkan.
Pada tanah lanau yang dipadatkan umumnya akan stabil dan mampu memberikan
kuat geser yang cukup dan sedikit kecenderungan mengalami perubahan volume. Namun
tanah lanau sangat sulit dipadatkan bila dalam keadaan basah karena permeabilitasnya
rendah.
Tanah lempung yang dipadatkan dengan cara yang benar akan memberikan kuat
geser yang tinggi. Stabilitas terhadap sifat kembang-susut tergantung dari jenis
kandungan mineralnya. Lempung padat mempunyai permeabilitas yang rendah dan tanah
ini tidak dapat dipadatkan dengan baik dalam kondisi basah.
Derajat kepadatan tanah diukur dari berat volume keringnya. Hubungan berat
volume kering (??) dengan berat volume basah (??) dan kadar air (%) dinyatakan dalam
persamaan:
?? =?? / (1 + ? ) (2.16)
Di lapangan biasanya dengan cara menggilas menggunakan peralatan mekanis
seperti roller, sedangkan di laboratorium dengan cara memukul. Dalam pengujian di
laboratorium alat pemadatan berupa silinder mould yang mempunyai volume 9,44 x 10−4
? 3. Tanah dipadatkan di dalam mould dengan menggunakan penumbuk dengan berat 2,5
kg dengan tinggi jatuh 30,5 cm. Tanah dipadatkan dalam 3 lapisan (standart proctor) dan
Proses ini dilakukan sebanyak lima kali pada sampel tanah dengan kadar air tanah
yang terus dinaikkan pada setiap proses. Dengan menggambarkan hubungan antara
kepadatan kering maksimum dengan kadar air, akan dihasilkan kurv seperti terlihat pada
Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah
2.1.3 Uji kuat tekan bebas ( Unconfined compression test )
Pada material tanah, parameter yang perlu ditinjau adalah kekuatan geser
tanahnya.Pengetahuan mengenai kekuatan geser diperlukan untuk menyelesaikan
masalah-masalahyang berkaitan dengan stabilisasi tanah.
Salah satu pengujian yang digunakan untuk mengetahui parameter kuat geser
tanah adalah uji kuat tekan bebas.Yang dimaksud dengan kekuatan tekan bebas adalah
besarnya beban aksial persatuan luas pada saat benda uji mengalami keruntuhan atau
pada saat regangan aksial mencapai 20 %. Percobaan kuat tekan bebas di laboratorium
Cara pengujian kuat tekan bebas ini memiliki perbedaan dengan uji triaksial,
dimana pada uji kuat tekan bebas tidak ada tegangan sel yaitu ?3=0. Gambar skematik
dari prinsip pembebanan dalam percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7.Skema uji tekan bebas
Pembebanan pada sampel tanah berasal dari tekanan aksial satu arah (?1) yang
diangsur-angsur bertambah sampai benda uji mengalami keruntuhan.Hubungan
konsistensi dengan kuat tekan bebas dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Klasifikasi tanah berdasarkan nilai kuat tekan bebas (Das, 1994)
Tekanan aksial yang bekerja pada tanah dapat dituliskan kedalam persamaan
dengan :
P = gaya beban yang bekerja
A = Luas penampang tanah
Kuat geser tanah dari tekanan aksial yang ada dapat dituliskan ke dalam
persamaan berikut :
??= (?1+ ?3) / 2 =?1/ 2 = ?? / 2 (2.18)
dengan :
?? = kekuatan geser undrained (undrained shear strength)
?3=0
qu= unconfined compressive strength.
2.1.4 Sensitifitas tanah lempung
Uji tekan bebas ini dilakukan pada sampel tanah asli (undisturbed) dan sampel
tanah tidak asli (remoulded) lalu diukur kemampuan masing-masing sampel terhadap
kuat tekan bebas. Dari nilai kuat tekan maksimum yang dapat diterima pada
masing-masing sampel dapat diperoleh nilai sensitifitas tanah.Nilai sensitifitas berguna untuk
mengukur bagaimana perilaku tanah jika mengalami gangguan yang diberikan dari luar.
Pada tanah-tanah lempung yang terdeposisi (terendapkan) secara alamiah dapat
diamati bahwa kekuatan tekanan tak tersekap berkurang banyak, bila tanah tersebut
diujiulang lagi setelah tanah tersebut menderita kerusakan struktural (remoulded) tanpa
Gambar 2.8 Kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded
Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan struktural tanah
tersebut disebut kesensitifan (sensitivity). Tingkat kesensitifan dapat ditentukan sebagai
rasio (perbandingan) antara kekuatan tanah yang masih asli dengan kekuatan tanah yang
sama setelah terkena kerusakan (remoulded), bila kekuatan tanah tersebut diuji dengan
cara tekanan tak tersekap. Jadi, sensitifitas diperoleh (acquired sensitivity) dinyatakan
dalam persamaan:
??= (?? ? ???) / (??? ??? ?? ? ? ?) (2.19)
dengan :
St= kesensitifan
Ada beberapa jenis tanah lempung tertentu yang akibat kerusakan tersebut dapat
tiba-tiba berubah menjadi cair.Tanah-tanah seperti itu sebagian besar dijumpai di daerah
Amerika Utara dan daerah semenanjung Skandinavia yang dulunya tertutup
es.Tanah-tanah lempung seperti ini biasa dinamai sebagai quick clays.
Karena beberapa jenis lempung mempunyai sifat sensitif terhadap gangguan yang
berbeda-beda, maka perlu diadakan pengelompokan yang berhubungan dengan sifat
Tabel 2.5 Klasifikasi tanah berdasarkan sensitivity (Hardiyatmo, 1992)
Beberapa definisi tanah lempung dari beberapa ahli antara lain:
1. Das (1988) mendefinisikan bahwa tanah lempung merupakan tanah dengan ukuran
mikrokronis sampai dengan sub-mikrokronis 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.
2. Terzaghi (1987) mendefinisikan bahwa tanah lempung merupakan tanah dengan
ukuran mikrokonis sampai dengan submikrokonis yang berasal dari pelapukan
unsur-unsur kimiawi penyusun batuan. Tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering, dan
tak mudahterkelupas hanya dengan jari tangan. Permeabilitas lempung sangat rendah,
bersifat plastis pada kadar air sedang. Sedangkan pada keadaan air yang lebih tinggi tanah
3. Bowles (1986) mendefinisikan bahwa tanah lempung sebagai deposit yang mempunyai
partikel yang berukuran kecil atau sama dengan 0,002 mm dalam jumlah lebih dari 50 %.
2.2.2 Struktur mineral lempung
Tanah lempung sangat keras dalam kondisi kering dan bersifat plastis pada kadar
air sedang. Namun pada kadar air yang lebih tinggi lempung akan bersifat lengket
(kohesif) dan sangat lunak. Kohesif memiliki pengertian bahwa pada keadaan basah tanah
memiliki kemampuan gaya tarik-menarik yang besar di antara partikel-partikel tanahnya
sehingga melekat satu sama lain.
Mineral lempung merupakan pelapukan akibat reaksi kimia yang menghasilkan
susunan kelompok partikel berukuran koloid dengan diameter butiran lebih kecil dari
0,002 mm. Holtz & Kovacs (1981) menerangkan satuan struktur dasar dari mineral
lempung terdiri dari Silica Tetrahedra dan Alumina Oktahedra.
Satuan-satuan dasar tersebut bersatu membentuk struktur lembaran.Jenis-jenis
mineral lempung tergantung dari kombinasi susunan satuan struktur dasar atau tumpukan
lembaran serta macam ikatan antara masing-masing lembaran.
Silika Tetrahedra pada dasarnya merupakan kombinasi dari satuan Silika
Tetrahedra yang terdiri dari satu atom silicon yang dikelilingi pada sudutnya oleh empat
buah atom Oksigen.Kombinasi dari unit-unit silica tetrahedra tersebut membentuk
lembaran silika (silica sheet).
Sedangkan Aluminium Oktahedra merupakan kombinasi dari satuan yang terdiri
dari satu atom Alumina yang dikelilingi oleh atom Hidroksil pada keenam
sisinya.Kombinasi dari unit-unit alimunium oktahedra membentuk lembaran gibbsite
Pada sebuah lembaran silika, setiap atom silikon yang bermuatan positif dan
bervalensi empat daihubungkan dengan empat atom oksigen yang bermuatan negatif
dengan valensi total delapan.Tetapi setiap atom oksigen pada dasar tetrahedral itu
dihubungkan dengan dua atom silikon lainnya.Ini berarti bahwa atom-atom oksigen
disebelah atas dari unit-unit tetrahedra mempunyai kelebihan valensi (negatif) sebesar
satu dan harus diseimbangkan. Bila lembaran silika itu ditumpuk di atas lembaran
oktahedra, atom-atom oksigen tersebut akan menggantikan posisi ion hidroksil pada
oktahedra untuk memenuhi keseimbangan muatan mereka.
Jika ditinjau dari mineraloginya, lempung terdiri dari berbagai mineral penyusun,
antara lain mineral lempung (kaolinite, montmorillonite dan illite group) dan
mineral-mineral lain yang mempunyai ukuran sesuai dengan batasan yang ada (mika group,
serpentinite group).
a. Kaolinite.
Merupakan bagian dasar dari struktur ini adalah lembaran tunggal silika
tetrahedral yang digabung dengan satu lembaran alumina oktahedran (gibbsite)
membentuk satu unit dasar dengan tebal kira-kira 7,2 Å (1 Å=10-10 m) seperti yang
terlihat pada Gambar 2.9. hubungan antar unit dasar ditentukan oleh ikatan hidrogen dan
gaya bervalensi sekunder. Mineral kaolinite berwujud seperti lempengan-lempengan
tipis, masing-masing dengan diameter 1000 Å sampai 20000 Å dan ketebalan dari 100 Å
Gambar 2.9. Struktur kaolinite ( Das, 1988)
b. Montmorillonite
disebut juga mineral dua banding satu (2:1) karena satuan susunan kristalnya
terbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedral mengapit satu lempeng alumina
oktahedral ditengahnya. Struktur kisinya tersusun atas satu lempeng Al2O3 diantara dua
lempeng SiO2. Karena struktur inilah Montmorillonite dapat mengembang dan
mengkerut menurut sumbu C dan mempunyai daya adsorbsi air dan kation lebih tinggi.
Tebal satuan unit adalah 9,6 Å (0,96 μm), seperti ditunjukkan Gambar 2.10 dibawah ini
sebagaimana dikutip (Das, 1988). Hubungan antara satuan unit diikat oleh ikatan gaya
Van der Walls, diantara ujung-ujung atas dari lembaran silika itu sangat lemah, maka
lapisan air (n.H2O) dengan kation yang dapat bertukar dengan mudah menyusup dan
memperlemah ikatan antar satuan susunan kristal mengakibatkan antar lapisan terpisah.
Ukuran unit massa sangat besar, dapat menyerap air dengan sangat kuat, mudah
mengalami proses pengembangan.
c. Illite.
Mineral illite mempunyai hubungan dengan mika biasa, sehingga dinamakan pula
hidrat-mika. Illite memiliki formasi struktur satuan kristal, tebal dan komposisi yang
hampir sama dengan montmorillonite. Perbedaannya ada pada :
• Pengikatan antar unit kristal terdapat pada kalium (K) yang berfungsi sebagai
penyeimbang muatan, sekaligus sebagai pengikat. Terdapat ± 20 % pergantian
silikon (Si) oleh aluminium (Al) pada lempeng tetrahedral.
• Struktur mineralnya tidak mengembang sebagaimana montmorillonite Gambar
satuan unit illite seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11 berikut ini.
Gambar 2.11. Struktur illite ( Das, 1994)
Substitusi dari kation-kation yang berbeda pada lembaran oktahedral akan
mengakibatkan mineral lempung yang berbeda pula. Apabila ion-ion yang disubstitusikan
mempunyai ukuran yang sama disebut ishomorphous. Bila sebuah anion dari lembaran
oktahedral adalah hydroxil dan dua per tiga posisi kation diisi oleh aluminium maka
mineral tersebut disebut gibbsite dan bila magnesium disubstitusikan kedalam lembaran
2.2.3 Interaksi air dan mineral dalam fenomena tanah lempung
Tanah lempung mengandung muatan elektro negatif pada permukaannya. Muatan
elektro negatif ini mengakibatkan kemungkinan terjadinya reaksi pertukaran kation., yang
mana muatan ini merupakan hasil satu atau lebih dari beberapa reaksi yang berbeda.
Pada mineral lempung yang kering, muatan negatif yang terdapat di
permukaannya dinetralkan oleh kation-kation lain yang mengelilingi partikel tersebut
secara exchange able cation akibat adanya perbedaan kekuatan muatan dan gaya
tarik-menarik elektrostatik Van der Waals. Akibat kemungkinan adanya perbedaan kekuatan
muatan di sekeliling kation tersebut dapat saling mendesak dan bertukar posisi.
Kemampuan dari kation-kation tersebut untuk mendesak dapat dilihat dari
besarnya potensi mendesak sesuai urutan berikut:
Al+++ >> Ca++ > Mg++ >> NH4+> K+> H+> Na+Li+
Dari reaksi di atas disimpulkan Kation Li+ tidak dapat mendesak kation lain yang
berada dikirinya. Molekul air merupakan molekul dipolar karena atom Hidrogen tidak
tersusun simetris disekitar atom oksigen, melainkan membentuk sudut ikatan 105o
akibatnya molekul-molekul air berperilaku seperti batang-batang kecil yang mempunyai
muatan positif disatu sisi dan muatan negatif disisi lain.Sifat dipolar tersebut dapat dilihat
Interaksi antara molekul-molekul air dengan partikel lempung dapat melalui tiga
proses yaitu :
1. Kutub positif molekul dipolar air akan saling menarik dengan muatan negatif
permukaan partikel lempung.
2. Molekul air diikat oleh partikel lempung melalui ikatan Hidrogen (Hidrogen air
ditarik oksigen atau hidroksil lain yang ada pada permukaan partikel lempung).
Proses ketiga, penarikan molekul air oleh muatan negatif permukaan empung
secara berantai melalui kation yang mengapung dalam larutan air. Faktor paling
dominan adalah proses ikatan hidrogen.
Jumlah molekul air yang berinteraksi dengan permukaan lempung akan sangat
dipengaruhi oleh jenis mineral yang ada yaitu pada nilai luasan permukaan spesifiknya
(specific surface). Besarnya molekul air yang ditarik untuk membentuk lapisan Rangkap
(Diffuse Double Layer). dipengaruhi oleh luas permukaan lempung. Kemampuan mineral
lempung menarik molekul air atau menunjukkan kapasitas perilaku plastis tanah
lempung.
2.2.4 Serbuk kaca
Kaca merupakan benda yang sangat sering kita jumpai dan kita gunakan sehari
hari, sehingga sangat banyak sekali limbah bekas dari kaca, limbah kaca juga sudah
sangat banyak di daur ulang untuk keperluan komersil baik untuk produk- produk
makanan , minuman dan produk lainnya. Namun apabila kaca yang kita jumpai sudah
tidak dalam keadaan utuh lagi misalnya saja, pecahan dari kaca jendela, gelas, kaca
Berdasarkan kondisi tersebut. maka dicoba untuk melakukan penelitian urrtuk
memanfaatkan limbah tersebut menjadi bahan yang bermanfaat di bidang konstruksi
dalam hal ini sebagai bahan stabilisasi tanah lempung. Selain itu kaca yang juga
mengandung silika (sebagai perekat) diharapkan dapat membantu proses stabilisasi dari
sampel tanah lempung yang akan diuji. Dimana serbuk dari kaca yang digunakan dalam
penelitian ini harus sudah lolos ayakan no.200.
Bubuk kaca mempunyai kelebihan dibandingkan dengan bahan pengisi pori yang
lainnya (Dian, 2011 dalam Andriyani Y. dan Nursyamsi, 2015), yaitu:
1. mempunyai sifat tidak menyerap air (zero water absorption),
2. kekerasan dari gelas menjadikan beton tahan terhadap abrasi yang hanya dapat
dicapai oleh sedikit agregat alami,
3. bubuk kaca/serbuk kaca memperbaiki kandungan dari beton segar sehingga
kekuatan yang tinggi dapat dicapai tanpa penggunaan superplasticizer,
4. bubuk kaca/serbuk kaca yang baik mempunyai sifat pozzoland sehingga dapat
berfungsi sebagai pengganti semen dan filler.
2.2.5 Kandungan dalam kaca
Penelitian ini menggunakan, kaca dari jenis botolminuman bekas, yang di
hancurkan dengan menggunakan mesin pemecah batu emas (galundung) di kota
Panyabungan, Kabupaten Mandailing natal. Dan diayak sehingga lolos ayakan No. 200,
di laboratorium mekanika tanah, Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
Jenis Kaca Clear Glass Amber Glass Green Glass Pyrex Glass Fused Silica
SiO2 73,2 – 73,5 71,0 – 72,4 71,27 81 99,87
Al2O3 1,7 – 1,9 1,7 – 1,8 2,22 2
-Na2O+K2O 13,6 – 14,1 13,8 – 14,4 13,06 4
-CaO+MgO 10,7 – 10,8 11,6 12,17 -
-SO3 0,2 – 0,24 0,12 – 0,14 0,052 -
-Fe2O3 0,04 – 0,05 0,3 0,599 3,72
-Cr2O3 - 0,01 0,43 12,0 – 13,0
-2.2.6 Gypsum
Secara umum gypsum dituliskan dengan rumus kimia sebagai (CaSO4 (2H2O)).
Gypsum merupakan mineral terbanyak dalam batuan sedimen lunak bila murni.
Merupakan bahan baku yang dapat diolah menjadi kapur tulis, ataupun bahan bahan
bagunan. Adapun kandungan dari persentase bahan kimia gypsum ada pada Tabel 2.7
berikut:
Tabel 2.7 Komposisi kimia gypsum (Surya, A. F. 2014)
No. Senyawa Persentase
1 Calcium (Ca) 23,28 %
3 Calcium Oksida (CaO) 32,57 %
4 Air (H2O) 20,93 %
5 Sulfur (S) 18,62 %
Gypsum digunakan untuk pembuatan bangunan plester, papan dinding, ubin,
sebagai penyerap untuk bahan-kimia, sebagai pigmen cat dan perluasan, dan untuk
pelapisan kertas.Gypsum californiaalami, berisi 15% - 20% belerang, digunakan untuk
memproduksi ammonium sulfate untuk pupuk. Gypsum juga digunakan untuk membuat
asam belerang dengan pemanasan sampai 2000o F (1093oC) dalam permukaan
tertentu.Resultan calsium sulfida bereaksi untuk menghasilkan kapur perekat dan
sulfuricacid.Sedangkan gypsum mentah bisa digunakan untuk campuran Portland
Cemen.
Sekarang ini gypsum banyak digunakan pada hiasan bangunan, bahan dasar
pembuat semen, pengisi (filler) cat, bahan pembuat pupuk (fertilizer) dan berbagai
macam keperluan lainnya. Keuntungan penggunaan gypsumdalam pekerjaan teknik sipil
yaitu:
a. Gypsum yang dicampur lempung dapat mengurangi retak karena sodium pada
tanah tergantikan oleh kalsium pada gypsum sehingga pengembangannya lebih
kecil.
b. Gypsum dapat meningkatkan stabilitas tanah organik karena mengandung
kalsium yang mengikat tanah bermateri organik terhadap lempung yang
c. Gypsum meningkatkan kecepatan rembesan air, dikarenakan gypsum lebih
menyerap banyak air.
Gypsum sebagai perekat mineral mempunyai sifat yang lebih baik dibandingkan
dengan perekat organik karena tidak menimbulkan pencemaran udara, murah, tahan api,
tahan deteriorasi oleh faktor biologis dan tahan terhadap zat kimia (Purwadi, 1993).
Saat ini gypsum sebagai bahan bangunan digunakan untuk membuat papan
gypsum dan profil pengganti eternit asbes. Papan gypsum profil adalah salah satu produk
jadi setelah material gypsum diolah melalui proses pabrikasi menjadi tepung. Papan
gypsum profil digunakan sebagai salah satu elemen dari dinding partisi dan plafon.
2.3 Stabilisasi tanah
Stabilisasi tanah merupakan suatu upaya untuk memperkuat atau menambahkan
kapasitas dukung tanah agar tanah tersebut sesuai dengan persyaratan dan memiliki mutu
yang baik.
Tanah lempung merupakam salah satu jenis tanah yang sering dilakukan proses
stabilisasi. Hal ini disebabkan sifat lunak plastis dan kohesif pada tanah lempung disaat
basah.Sehingga menyebabkan perubahan volume yang besar karena pengaruh air dan
menyebabkan tanah mengembang dan menyusut dalam jangka waktu yang relatif cepat.
Sifat inilah yang menjadi alasan perlunya dilakukan proses stabilisasi agar sifat tersebut
diperbaiki sehingga dapat meningkatkan daya dukung tanah tersebut.
Stabilisator yang sering digunakan yakni semen, kapur, gypsum, abu sekam padi,
abu cangkak sawit, abu ampas tebu, fly ash, bitumen dan bahan-bahan lainnya. Kelebihan
stabilisasi dengan menggunakan bahan tambahan (admixture) adalah sebagai berikut:
a. Meningkatkan kekuatan
c. Menjaga stabilitas volume
d. Mengurangi permeabilitas
e. Mengurangi erodibilitas
f. Meningkatkan durabilitas
2.4 Review Penelitian Stabilisasi Tanah Lempung
Adapun tugas akhir saya didasari oleh 3 (tiga) penelitian :
1. ” Pengaruh penambahan serbuk gypsum dengan lamanyaWaktu pengeraman
(curing) terhadap karakteristik Tanah lempung ekspansif di bojonegoro” oleh
Kurniawan, dkk, (2014). Dari Hasil pengujian diperoleh Dengan penambahan
bahan campuran berupa serbuk gypsum, Presentase gypsum yang digunakan
adalah 4%, 6%, 8% dan 10%. dari berat kering tanah. nilai specificgravity dan
nilai plastic limit mengalami peningkatan dibandingkan dengan tanah asli dengan
nilai peningkatan masing-masing yaitu 1,592% dan19,257%. Sedangkan untuk
nilai liquid limit serta indeks plastisitas mengalami penurunan dibandingkan
dengan tanah asli dengan nilai penurunan masing-masing yaitu 41,595% dan
89,862%.
2. “UCS Tanah Lempung Ekspansif Yang Distabilisasi Dengan Abu Ampas Tebu
dan Kapur”oleh Hatmoko dan Lulie,( 2007). Penelitian ini menggunakan abu
ampas tebu dengan persentase 2,5;5;7,5;10;12,5; dan 15% dan kadar kapur dengan
persentase 2,4,6,8,dan 10 %. Potensi pengembangan turun dari 12% pada tanah
asli menjadi 1,12% pada tanah dengan kadar kapur 10%. Dengan naiknya kadar
abu ampas tebu , kuat tekan bebas selalu naik sampai dengan kadar abu 10%
pemeraman kuat tekan bebas tanah + kapur + abu selalu mengalami kenaikan kuat
tekan bebas.
3. “Kajian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan
Abu Ampas Tebu Dan Semen” oleh Rezki, (2014). Penelitian ini menggunakan
campuran abu ampas tebu dan semen dengan perbandingan 2%PC + 0% AAT ;
2% PC + 2% AAT ; 2% PC + 3%AAT ; 2 %PC + 4%AAT ; 2% PC + 5%AAT ; 2
%PC + 6%AAT ; 2 %PC + 7%AAT ; 2 %PC + 8%AAT ; 2% PC + 9% AAT ; 2
%PC + 10%AAT ; 2 %PC + 11%AAT ; 2% PC + 12% AAT ; 2 %PC +
13%AAT ; 2% PC + 14%AAT ; 2% PC + 15% AAT, dengan jenis tanah CL
(clay-low plasticity). Penurunan batas cair dan indeks plastis terbesar terdapat
pada campuran 2% PC + 15% AAT, dimana batas cair (LL) menjadi 20,71 dan
indeks plastisitas 7,04. Berat isi kering maksimum tertinggi pada variasi campuran
2% PC + 9% AAT yaitu sebesar 1,65 gr/cm³ . Pada sampel tanah campuran semen
dan abu ampas tebu, naiknya kadar abu ampas tebu berbanding lurus dengan kuat
tekan bebas. Kenaikan nilai kuat tekan (qu) terbesar terjadi pada kadar abu 12%
dengan nilai kuat tekan tanah (qu) 11,08 kg/cm², kemudian menurun atau konstan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Uraian Umum
Pengertian tanah secara umum dapat didefinisikan sebagai bahan material yang
terdiri dari butiran (agregat) berupa mineral padat yang tidak terikat secara kimiawi satu
sama lain .Tanah juga terdiri dari partikel-partikel padat itu sendiri serta zat cair dan gas
yang mengisi rongga-rongga kosong yang berada diantara partikel-partikel padat tersebut.
Tanah pada umumnya dapat dibagi menjadi empat kelas yaitu kerikil (gravel),
pasir (sand), lanau (silt), dan lempung (clay), berdasarkan ukuran partikel yang paling
dominan dari tanah tersebut (Das, 1994). Pada uji laboratorium yang akan dilakukan,
jenis tanah yang akan diuji dan hasilnya dituliskan dalam tugas akhir ini adalah jenis
tanah lempung(clay).
Das (1994) menerangkan bahwa tanah lempung sebagian besar terdiri dari partikel
mikroskopis dan sub-mikroskopis (tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan
mikroskopis biasa) yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan
partikel-partikel, mineral-mineral lempung (clay mineral), dan mineral-mineral yang sangat halus
lain.
Tanah lempung sangat keras dalam kondisi kering dan bersifat plastis pada kadar
air sedang. Namun pada kadar air yang lebih tinggi lempung akan bersifat lengket
(kohesif) dan sangat lunak. Kohesif menunjukan kenyataan bahwa partikel-pertikel itu
bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya
dan tanpa terjadi retakan-retakan atau terpecah-pecah.
Stabilisasi tanah adalah suatu usaha yang dipakai untuk memperbaiki bahkan
mengubah sifat tanah dasar dengan tujuan agar tanah dasar tersebut dapat meningkat
mutu dan kemampuan daya dukungnya sehingga aman terhadap konstruksi bangunan
yang akan didirikan di atasnya. Jenis-jenis stabilisasi dapat dilakukan dengan tiga cara
yaitu :
1. Mekanis
Stabilisasi secara mekanis adalah densifikasi tanah dengan kekuatan eksternal
(external forces), antara lain dengan pemadatan (compaction) dan drainase vertical
(vertical drainage). Pemadatan dapat dilakukan dengan berbagai jenis peralatan mekanis
seperti: mesingilas(roller), benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, getaran
(vibration), dan sebagainya.
2. Fisis
Stabilisasi secara fisis antara lain dengan perbaikan gradasi tanah, dimana butiran
tanah ditambahkan pada tanah yang bergradasi kurang baik (poor graded) sehingga
mencapai gradasi yang baik (weel graded). Stabilisasi dengan cara fisis ini umunya
dilakukan dengan cara mencampur berbagai jenis tanah, dan gradasi dari tanah campuran
tersebut juga harus sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
Stabilisasi secara kimiawi adalah dengan menambahkan bahan pencampur
(stabilizing agents) pada tanah yang akan distabilisasi. Stabilizing agents yang umum
digunakan adalah semen, kapur, gypsum, bitumen dan tar. Bahan pencampur (additiver)
tanah memiliki beberapa kelebihan, yaitu:
a. Meningkatkan tanah dasar atau pondasi bawah
b. Meningkatkantraffic abilitydi lokasi konstruksi.
c. Tanah persiapan untuk pondasi dangkal.
d. Menstabilkan lereng dengan meningkatkan kekuatan geser tanah.
e. Mengurangi erosi oleh aliran permukaan atau rembesan dalam (pipa).
f. Membangun tanggul.
g. Meningkatkan kemampuan kerja bahan galian.
h. Merehabilitasi tanah tercemar.
1.2 Latar Belakang
Seluruh bangunan sipil berkaitan erat dengan tanah, karena tanah dapat digunakan
sebagai bahan bangunan dan sebagai tempat bangunan dapat berdiri. Seperti diketahui,
dalam setiap pelaksanaan pembangunan, penyelidikan terhadap tanah adalah langkah
awal yang harus dilakukan, guna mengetahui apakah tanah di lokasi pembangunan telah
memenuhi persyaratan perencanaan yaitu stabilitas, deformasi dan kepadatan.
Tanah berperan sebagai pondasi pendukung suatu bangunan, serta berfungsi
yang mendalam mengenai masalah stabilitas tanah dan mekanika tanah untuk
mempermudah pekerjaan Teknik Sipil.
Terdapat beberapa masalah yang harus dihadapi oleh seorang insinyur sipil di
lapangan, dimana sering dihadapkan pada kenyataan bahwa lokasi memiliki karakteristik
tanah yang kurang baik, sehingga untuk menambah kekuatan dan memperbaiki daya
dukungnya perlu dilakukan upaya stabilisasi pada tanah di lokasi tesebut. Sebagai contoh
pada tanah lunak terdapat dua masalah pokok. Pertama, masalah daya dukung tanah yang
rendah. Kedua, masalah penurunan yang besar. Sifat tanah lunak yang lain, yang juga
kurang menguntungkan adalah mempunyai kadar air yang tinggi, Untuk mengatasi hal
tersebut diperlukan upaya perbaikan tanah melalui usaha stabilisasi tanah. Dalam
pengujian ini metode stabilisasi yang digunakan adalah stabilisisasi secara kimiawi. Yaitu
pencampuran antara gypsum dan serbuk kaca.
Gypsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut. Gypsum
merupakan mineral terbanyak dalam batuan sedimen, lunak bila murni.Merupakan bahan
baku yang dapat diolah menjadi kapur tulis dan juga digunakan untuk pembuatan
bangunan plester, papan dinding, ubin. Gypsum sebagai perekat mineral mempunyai sifat
yang lebih baik dibandingkan dengan perekat organik karena tidak menimbulkan
pencemaran udara, murah, tahan api, tahan deteriorasi oleh faktor biologis dan tahan
terhadap zat kimia (Purwadi, 1993). Oleh karena itu, dilakukan penelitian urrtuk
Dalam penelitian ini gypsum tersebut langsung dicampurkan dengan tanah
lempung undisturbed yang telah di dapat dari lokasi pengambilan sampel tanah lempung.
stabilizing agents yang digunakan dalam penelitian ini tidak hanya dengan gypsum tetapi
juga menggunakan serbuk kaca.
Kaca adalah salah satu produk industri kimia yang paling akrab dengan kehidupan
kita sehari-hari. Serbuk kaca yang digunakan untuk penelitian ini berupa limbah kaca
yang di pecahkan hingga menjadi abu dan lolos saringan No. 200.
Dalam menentukan kekuatan geser tanah akibat proses stabilisasi dilakukan
beberapa uji laboratorium, jenis pengujian yang sering dikenal antara lain uji kuat tekan
bebas (unconfined compression test) , uji CBR dan uji Triaksial. Dalam penelitian ini
penulis menggunakan uji kuat tekan bebas sebagai pengujian untuk menentukan besar
kekuatan geser tanah yang sudah di stabilisasi dengan gypsum dan serbuk kaca.
I.3. Tujuan dan manfaat
1.3.1 Tujuan
Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Mengetahui Penambahan 2% gypsum dan variasi serbuk kaca pada tanah lempung
(clay) terhadap index properties.
2. Mengetahui pengaruh penambahan kadar persentase yang efektif serbuk kaca
3. Mengetahui pengaruh waktu pemeraman terhadap kuat tekan bebas tanah
lempung yang distabilisasi dengan serbuk kaca dan gypsum.
1.3.2 Manfaat
Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat untuk :
1. Menguragi sisa limbah pembuangan kaca
2. Pihak-pihak atau mahasiswa yang akan membahas hal yang serupa.
3. Pihak-pihak yang membutuhkan informasi dan mempelajari hal yang dibahas
dalam laporan Tugas Akhir.
I.4. Pembatasan Masalah
Pada Tugas Akhir ini, batasan-batasannya antara lain :
1. Tanah yang dipakai dalam pengujian ini adalah tanah lempung.
2. Diambil sebanyak 15 (lima belas) sampel tanah, dengan usia pemeraman 1 hari,
dan 15 sampel lainnya dengan usia pemeraman 14 hari, dimana 1 (satu) digunakan
sampel tanpa campuran atau tanah asli, 14 (empat belas) digunakan sampel
dengan campuran serbuk kaca dan gypsum. Dengan variasi 2% G + 0% SK , 2%
G + 2% SK , 2% G + 3% SK , 2% G + 4% SK , 2% G + 5% SK , 2% G + 6% SK ,
2% G + 7% SK , 2% G + 8% SK , 2% G + 9% SK , 2% G + 10% SK , 2% G +
11% SK , 2% G + 12% SK , 2% G + 13% SK , 2% G + 14% SK , 2% G + 15%
SK.
3. Pengujian sifat fisik terhadap sampel tanah dilakukan di laboratorium meliputi
4. Pengujian sifat- sifat mekanis tanah lempungdilakukan dengan uji kuat tekan
bebas (Unconfined Compression Test)dan uji Proctor Standard.
5. Dalam 15 jenis sampel yang diuji, hasil yang dilihat adalah variasi optimum
campuran serbuk kaca dan gypsum dengan usia pemeraman 1 hari dan di
bandingkan dengan 15 sampel dengan variasi campuran yang sama dengan usia
pemeraman selama 14 hari.
ABSTRAK
Stabilisasi tanah banyak dilakukan untuk memperbaiki sifat tanah (soil reinforcement). Stabilisasi biasanya dilakukan dengan cara compaction, atau dicampur dengan bahan kimia pada tanah seperti semen, kapur, gypsum, fly ash dan lain-lain. Dalam penelitian ini digunakan penambahan gypsum dan serbuk kaca.
Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan campuran 2% Gypsum dengan variasi serbuk kaca terhadap Index Properties tanah lempung, kemudian untuk mengetahui kuat tekan bebas maksimum dengan penambahan kadar persentase bahan yang efektif dengan pengujian UCT (Unconfined Compression Test), serta mengetahui pengaruh waktu pemeraman (Curring time) terhadap nilai kuat tekan bebas tanah yang distabilisasi.
Dari penelitian diperoleh hasil sampel tanah asli memiliki kadar air 14,52%; berat spesifik 2,643; batas cair 48,64% dan indeks plastisitas 29,82%.. Berdasarkan klasifikasi
USCS, sampel tanah termasuk jenis (CL) dan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
Hasil penelitian menunjukan bahwa penambahan gypsum 2% dan 9% serbuk kaca dengan waktu pemeraman 1 hari memiliki kuat tekan tanah paling besar dibanding campuran lainnya dengan usia pemeraman yang sama yaitu 2,46 kg/cm², meningkat 88,57% bila dibandingkan dengan tanah asli. sedanglan untuk penambahan gypsum 2% dan 10% serbuk kaca dengan waktu pemeraman 14 hari memiliki kuat tekan tanah 2,75 kg/cm2,meningkat 96,42% bila dibandingkan tanah asli. Pengaruh dari usia pemeraman
hanya berbeda 4,16% pada kondisi campuran yang efektif. Jenis tanah setelah distabilisasi termasuk CL menurut klasifikasi tanah USCS sedangkan menurut AASHTO termasuk jenis A-6.
TUGAS AKHIR
KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS PADA STABILISASI
TANAH LEMPUNG DENGAN
STABILIZING AGENTS
SERBUK
KACA DAN GYPSUM
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
MUIZZUL HIDAYAT BATUBARA
12 0404 007
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Stabilisasi tanah banyak dilakukan untuk memperbaiki sifat tanah (soil reinforcement). Stabilisasi biasanya dilakukan dengan cara compaction, atau dicampur dengan bahan kimia pada tanah seperti semen, kapur, gypsum, fly ash dan lain-lain. Dalam penelitian ini digunakan penambahan gypsum dan serbuk kaca.
Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan campuran 2% Gypsum dengan variasi serbuk kaca terhadap Index Properties tanah lempung, kemudian untuk mengetahui kuat tekan bebas maksimum dengan penambahan kadar persentase bahan yang efektif dengan pengujian UCT (Unconfined Compression Test), serta mengetahui pengaruh waktu pemeraman (Curring time) terhadap nilai kuat tekan bebas tanah yang distabilisasi.
Dari penelitian diperoleh hasil sampel tanah asli memiliki kadar air 14,52%; berat spesifik 2,643; batas cair 48,64% dan indeks plastisitas 29,82%.. Berdasarkan klasifikasi
USCS, sampel tanah termasuk jenis (CL) dan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
Hasil penelitian menunjukan bahwa penambahan gypsum 2% dan 9% serbuk kaca dengan waktu pemeraman 1 hari memiliki kuat tekan tanah paling besar dibanding campuran lainnya dengan usia pemeraman yang sama yaitu 2,46 kg/cm², meningkat 88,57% bila dibandingkan dengan tanah asli. sedanglan untuk penambahan gypsum 2% dan 10% serbuk kaca dengan waktu pemeraman 14 hari memiliki kuat tekan tanah 2,75 kg/cm2,meningkat 96,42% bila dibandingkan tanah asli. Pengaruh dari usia pemeraman
hanya berbeda 4,16% pada kondisi campuran yang efektif. Jenis tanah setelah distabilisasi termasuk CL menurut klasifikasi tanah USCS sedangkan menurut AASHTO termasuk jenis A-6.
