1. PARTIKEL TANAH
Ukuran dari partikel tanah sangat beragam dengan variasi yang cukup besar. Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt) atau lempung (clay), tergantung dari ukuran partikel paling dominan pada tanah tsb.
Untuk menerangkan tentang tanah berdasarkan ukuran-ukuran partikelnya, beberapa organisasi telah mengembangkan “batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah” (soil separate size limits).
Tabel 1, menunjukkan klasifikasi ukuran butiran tanah menurut sistem: USDA (US Department of Agriculture), ASTM (American Society for Testing and Materials), MIT (Massachussetts Institute of Technology) dan International Nomenclature
Tabel 1
Klasifikasi Butiran Tanah No Sistem
Klasifikasi
Ukuran Butiran (mm)
Kerikil Pasir Lanau Lempung
1. USDA 1,0 – 2,0 0,050 – 1,00 0,002 – 0,05 < 0,002 2. ASTM > 2,0 0,075 – 2,0 0,005 – 0,075 < 0,005 3. MIT > 2,0 0,060 – 2,0 0,002 – 0,06 < 0,002 4. IN > 2,0 0,020 – 2,0 0,002 – 0,02 < 0,002
2. ANALISIS UKURAN BUTIRAN
Analisis ukuran butiran tanah adalah penentuan persentasi berat butiran pada suatu unit saringan, dengan ukuran dan diameter lubang tertentu. Sifat-sifat tanah sangat bergantung dari ukuran butirannya.
Besarnya ukuran butiran dijadikan dasar untuk pemberian nama dan klasifikasi tanah.
Ada 2 (dua) cara yang umum digunakan untuk mendapatkan distribusi ukuran butiran tanah, yaitu analisis ayakan atau saringan, untuk tanah berbutir kasar (diameter butiran tanah > 0,075 mm) dan analisis hidro-meter untuk tanah berbutir halus (diahidro-meter butiran tanah < 0,075 mm). a. Analisis Ayakan (Saringan)
Distribusi ukuran tanah berbutir kasar dapat ditentukan dengan cara mengayak (penyaringan).
Tabel 2
Saringan Standar Amerika Ayakan Nomor Diameter Lubang (mm) Ayakan Nomor Diameter Lubang (mm) 3 6,350 40 0,425 4 4,750 50 0,300 6 3,350 60 0,250 8 2,360 70 0,210 10 2,000 100 0,150 16 1,180 140 0,106 20 0,850 200 0,075 30 0,600 270 0,053
Contoh tanah dikeringkan (di oven), dihaluskan, dimasukkan ke satu set ayakan standar, lalu diayak.
Berat tanah yang tinggal pada masing-masing ayakan ditimbang dan persentase terhadap berat komulatif pada tiap saringan dihitung.
b. Analisis Hidrometer
Analisis hidrometer didasarkan pada prinsip sedimentasi atau pengen-dapan butir-butir tanah dalam air.
Distribusi ukuran tanah berbutir halus atau bagian berbutir halus dari tanah berbutir kasar, dapat ditentukan dengan cara sedimentasi. Untuk menyerderhanakan, diasumsikan semua partikel tanah berbentuk bola (bulat). Berdasarkan hukum Stokes, kecepatan pengendapan butiran dapat ditentukan oleh persamaan:
2 18 D v s w ……… (19) Keterangan: v = kecepatan (L/t)
w = berat volume air (gr/cm3) w = 1 gr/cm3. s = berat volume butiran padat (gr/cm3) s = Gs. w = kekentalan air absolut (gr.det/cm2)
D = diameter butiran tanah (mm)
Persamaan (19) dapat disederhanakan:
t L G t L v D w s w s w s ) 1 ( . 18 . 18 . . 18 ……… (20)
Berdasarkan analisis dimensi (satuan) diperoleh:
60 ) ( ) ( ) / ( ). 1 ( ] / det) . [( . 18 10 ) ( 3 2 menit t cm L cm gr G cm gr mm D w s ……… (21) Pengujian Hidrometer
Di laboratorium, pengujian hidrometer dilakukan dalam silinder pengendap yang terbuat dari gelas dan memakai 50 gr contoh tanah yang kering oven. Silinder pengendap mempunyai tinggi 18 inci (457,2 mm) dan diameter 2,5 inci (63,5 mm). Silinder tersebut diberi tanda yang menunjukkan volume sebesar 1000 ml.
Campuran calgon(natrium hexame-taphosphate) biasanya digunakan sebagai bahan pendispersi (disper-sing agent). Total volume dari larutan air + calgon + tanah yang terdispersi dibuat menjadi 1000 ml dengan menambahkan air suling.
Gambar 2
Alat Pengujian Hidrometer c. Kurva Distribusi Ukuran Butiran
Hasil dari analisis mekanis (analisis saringan dan hidrometer) umumnya digambarkan dalam kertas semilogaritmik yang dikenal sebagai kurva distribusi ukuran butiran (particle-size distribution curve).
Diameter butiran digambarkan dalam skala logaritma dan persentase dari butiran yang lolos saringan digambarkan dalam skala hitung biasa.
Parameter yang digunakan untuk mengklasifikasikan tanah berbutir kasar adalah:
(1) Ukuran efektif (effective size)
(2) Koefisien keseragaman (uniformity coefficient atau Cu) (3) Koesien gradasi (coefficient of gradation atau Cc)
Ukuran efektif adalah ukuran butiran yang bersesuaian dengan 10% lolos saringan atau sering disingkat dengan D10.
Kemiringan dan bentuk umum dari kurva distribusi dapat digambarkan oleh koefisien keseragaman dan koefisien gradasi. Koefisien keseragaman (Cu) dinyatakan dengan:
10 60 u D D C
Koefisien gradasi (Cc) dinyatakan dengan:
10 60 2 30 c D . D ) D ( C
D30 dan D60 adalah diameter butiran yang bersesuaian dengan 30% dan 60% lolos saringan.
Gambar 3
Kurva Distribusi Ukuran Butiran
Kurva ukuran butiran tidak hanya menunjukkan rentang (range) ukuran butiran tetapi juga tipe tanah.
Kurva A mewakili suatu tipe tanah dimana ukuran butirannya terbagi didalam rentang yang lebar dan dinamakan tanah bergradasi baik (well graded soil).
Kurva B mewakili kombinasi dari dua atau lebih fraksi dengan gradasi yang sama dinamakan tanah bergradasi senjang (gap graded soil). Kurva B termasuk kelompok tanah bergradasi buruk (poorly graded soil).
Kurva C mewakili suatu tipe tanah dimana sebagian besar butiran tanah berukuran sama dinamakan tanah bergradasi buruk (poorly graded soil).
Tanah dikatakan bergradasi baik, jika:
a. Koefisien keseragaman (Cu) untuk kerikil lebih besar dari 4,0 dan pasir lebih besar dari 6,0. Jika Cu > 15,0 tanah dikatakan bergradasi sangat baik.
b. Koefisien gradasi (Cc) untuk kerikil dan pasir antara 1,0 sampai 3,0
Contoh 1:
Hitung koefisien keseragaman (Cu) dan koefisien gradasi (Cc) tanah A, B dan C, seperti terlihat pada Gambar C.1.
Gambar C.1
Kurva Distribusi Ukuran Butiran Tanah A, B dan C Tabel C.1.
Data hasil Perhitungan Cu dan Cc Tanah A, B dan C
Tanah D10 D30 D60 Cu CC Kesimpulan A 0,020 0,60 8,50 425,0 2,100 Well Graded B 0,021 0,04 1,00 47,6 0,076 Poorly Graded C 0,350 0,65 0,80 2,29 1,510 Poorly Graded Keterangan : Rumus 10 60 u D D C dan 10 60 2 30 c D . D ) D ( C
Indikator bergradasi baik: Cu > 4,0 (kerikil) dan > 6,0 (pasir) Cc antara 1,0 sampai 3,0
Contoh 2:
Hasil uji analisis saringan adalah sebagai berikut: Nomor
Saringan
Diameter lubang (mm)
Berat Butiran yang tinggal (gram) 4 4,75 0,0 8 2,36 8,0 16 1,18 7,0 30 0,60 11,0 50 0,30 21,0 70 0,21 63,0 100 0,15 48,0 200 0,075 14,0
Dari pengujian hidrometer diperoleh data sebagai berikut: Diameter Butiran (mm) Berat Butiran (gram) 0,06 – 0,02 2 0,02 – 0,006 1 0,006 – 0,002 0 Lebih kecil 0,002 0
Gambarkan kurva distribusi ukuran, koefisien gradasi (Cc), koefisien kesera-gaman (Cu) dan bagaimana gradasinya?
Jawab: Nomor Saringan Dia. lubang (mm) Berat Butiran yang tinggal (gram)
% Butiran yg tinggal % Butiran yg Lolos 4 4,75 0,0 0,0 100,0 8 2,36 8,0 4,6 95,4 16 1,18 7,0 4,0 91,4 30 0,60 11,0 6,3 85,1 50 0,30 21,0 12,0 73,1 70 0,21 63,0 36,0 37,1 100 0,15 48,0 27,4 9,7 200 0,075 14,0 8,0 1,7 H 0,020 2,0 1,1 0,6 H 0,006 1,0 0,6 -- H 0,006–0,002 0,0 -- -- H < 0,002 0,0 -- -
Nomor Saringan
Dia. lubang (mm)
Berat Butiran yang tinggal (gram)
% Butiran yg tinggal % Butiran yg Lolos 4 4,75 0,0 0,0 100,0 8 2,36 8,0 4,6 95,4 16 1,18 7,0 4,0 91,4 30 0,60 11,0 6,3 85,1 50 0,30 21,0 12,0 73,1 70 0,21 63,0 36,0 37,1 100 0,15 48,0 27,4 9,7 200 0,075 14,0 8,0 1,7 H 0,020 2,0 1,1 0,6 H 0,006 1,0 0,6 -- H 0,006– 0,002 0,0 -- -- H < 0,002 0,0 -- -
Dari diagram distribusi butiran dapat dilihat: D10 = 0,15 mm D30 = 0,18 mm D60 = 0,26 mm 0 , 6 73 , 1 15 , 0 26 , 0 D D Cu 10 60 0 , 1 83 , 0 15 , 0 . 26 , 0 ) 18 , 0 ( D . D ) D ( Cc 2 10 60 2 30
