TUGAS AKHIR
KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS PADA TANAH LEMPUNG
YANG DISTABILISASI DENGAN ABU AMPAS TEBU DAN
SEMEN
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2013 ATINA REZKI
ABSTRAK
Stabilisasi merupakan salah satu cara yang banyak dilakukan untuk perbaikan tanah (soil reinforcement). Stabilisasi yang biasa digunakan adalah compaction dan menggunakan bahan pencampur (admixture) seperti semen, fly ash, bitumen, dan kapur. Abu ampas tebu adalah limbah boiler hasil penggilingan yang jumlahnya berlimpah dan belum dimanfaatkan secara optimal dan terbuang sia-sia.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan kuat daya dukung tanah yang dicampur dengan semen dan abu ampas tebu. Penelitian ini dilakukan bersamaan dengan penelitian kuat tekan bebas dengan campuran abu sekam padi dan semen oleh Fadilla (2014) dan kuat tekan bebas dengan campuran abu cangkang sawit dan semen oleh Sinaga (2014). Penelitian ini dilakukan dengan pengambilan sampel dimana sampel tanah asli merujuk pada penelitian
Fadilla (2014) dan melakukan uji laboratorium untuk mengetahui nilai index
properties dan engineering properties menggunakan uji UCT (Unconfined Compression Test).
Dari penelitian ini diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air 20,41%, berat jenis tanah 2,65 dan termasuk pada lempung tak berorganik, berat isi 1,24 gr/cm³, batas cair 44,23 dan indeks plastisitas 29,85. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL (Clay – Low Plasticity) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa: penambahan semen dan abu ampas
tebu pada tanah lempung dengan waktu pemeraman 7 hari (curing) dapat
menurunkan batas cair menjadi 20,71 dan indeks plastisitas 7,04. Dengan bertambahnya persentase abu ampas tebu, kepadatan maksimum meningkat dan dicapai nilai maksimum pada persentase abu ampas tebu 9%. Dengan naiknya kadar abu ampas tebu , kuat tekan bebas selalu naik sampai dengan kadar abu 12% dengan prosentase kenaikan 61,80% kemudian menurun dan konstan pada kadar abu yang lebih tinggi 13% (53,88%) dan 14% (55,46%).
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah
memberikan karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam keatas Baginda Rasullah
Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap
aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil
bidang Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara, dengan judul “Kajian Kuat Tekan Bebas pada Tanah
Lempung yang Distabilisasi dengan Abu Ampas Tebu dan Semen”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak
terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak sehingga
penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis
menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai Dosen Pembimbing yang
telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada
Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai
Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
5. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Teristimewa keluarga saya, Ayahanda Ishaq Lubis dan Ibunda Fatimah
serta abang dan adik-adik saya Andi Habibi Pratama SE, Amelia Roni
Rezkinta dan Adinda Salsabila dan juga etek tersayang, Aisyah Lubis
SP,MP yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat.
Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang
tiada batas.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Teman-teman tersayang Hannawiyah Harahap, Sri Wahyuni Sebayang,
Hisbulloh Nasution, dan Merni Damalia. Terima kasih atas segala bantuan,
masukan, skandal dan kisah-kisah yang tercipta selama kita kuliah. Salah
satu dari kalian layak untuk menjadi penulis skenario sinetron.
10.Teman seperjuangan Nita Fadilla, terima kasih atas segala dorongan dan
motifasi dalam pengerjaan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat
11.Buat sahabat-sahabat angkatan 2009, yang telah membantu penulis baik
dalam kuliah, tugas, dan praktikum Tugas Akhir. Nora Usrina, Gustina
Arifin, Sarra Rahmadani, Putri Nurul Hardhanti, Lia Kartika Sitompul,
Gustara Iqbal, Ihsanuddin Saputra, Feri PH, Khairun Nazli, Afriansyah,
Rizki, M. Reza, Ahmad Prima, Ryan Pramana, Septian I.P, Deni Malik,
M. Taufik, Raja Fahmi, serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2009
sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas
semangat dan bantuannya selama ini.
12.Teman – teman geoteknik 2009, Hasoloan P. Sinaga, Erin A. Sebayang,
Manna G. Sihotang, Elisa D.J. Purba, Agrifa Sianipar, terima kasih atas
segala bantuannya selama ini.
13.Asisten Lab. Mekanika Tanah USU yang turut membantu dan
memberikan izin, M. Rizki Ridho, Iqbal dan Adik-adik 2011 asisten Lab.
Mekanika Tanah USU, serta Adik-adik angkatan 2012 yang membantu
eksperimen Wahyu, Muis dan Embas terimakasih atas kerjasamanya.
14.Asisten Lab. Beton USU yang telah memberikan bantuan dan izin
peminjaman tempat sementara kepada penulis, M. Reza sehingga penulis
dapat menyelesaikan pengujian Tugas Akhir penulis. Terima kasih atas
kerjasamanya.
15.Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya
dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.
Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun
dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi
penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.
Medan, Desember 2013
DAFTAR ISI
Abstrak ... i
Kata Pengantar ... ii
Daftar Isi ... vi
Daftar Gambar ... ... x
Daftar Tabel ... .. xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
I.1. Uraian Umum ... 1
I.2. Latar Belakang ... 3
I.3. Tujuan dan Manfaat ... 5
I.3.1 Tujuan ... 5
I.3.2 Manfaat ... 6
I.4. Pembatasan Masalah... ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8
II.1 Tinjauan Umum ... 8
II.1.1Tanah ... 8
II.1.2Sifat-sifat Fisik Tanah ... 9
II.1.2.1 Kadar air ... 9
II.1.2.2 Porositas ... 9
II.1.2.3 Angka Pori ... 10
II.1.2.5 Berat Volume Kering ... 10
II.1.2.6 Berat Volume Butiran Padat ... 11
II.1.2.7 Berat Jenis ... 11
II.1.2.8 Derajat Kejenuhan ... 12
II.1.2.9 Atterberg Limit ... 13
II.1.2.9.1. Batas Cair ... 14
II.1.2.9.2. Batas Plastis ... 15
II.1.2.9.3. Batas Susut ... 15
II.1.2.9.4. Indeks Plastisitas ... 16
II.1.2.10Klasifikasi Tanah ... 17
II.1.2.10.1.Klasifikasi Unified ... 18
II.1.2.10.2.Klasifikasi AASHTO... .. 19
II.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah ... 20
II.1.3.1 Pemadatan Tanah ... 20
II.1.3.2 Pengujian Unconfined Compresion Test ... 22
II.1.3.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb ... 24
II.1.3.4 Sensitifitas Tanah Lempung ... 25
II.2 Bahan-bahan Penelitian ... 30
II.2.1Tanah Lempung ... 30
II.2.2Semen ... 35
II.2.2.1 Umum ... 35
II.2.2.2 Semen Portland ... 36
II.2.3Abu Ampas Tebu (AAT) ... 39
II.2.3.1 Ampas Tebu ... 39
II.2.3.2 Abu Ampas Tebu ... 44
II.3 Stabilisasi Tanah ... 45
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 48
III.1 Program Penelitian ... 48
III.2 Pekerjaan Persiapan ... 50
III.3 Proses Sampling ... 50
III.4 Pekerjaan Laboratorium ... 51
III.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah ... 51
III.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah ... 52
III.4.2.1Uji Proctor Standar ... 52
III.4.2.2Uji UCT (Unconfined Compression Test) ... 53
III.5 Analisis Data Laboratorium ... 53
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 54
IV.1 Pendahuluan ... 54
IV.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah ... 54
IV.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ... 54
IV.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator ... 57
IV.2.2.1Batas Cair (LL) ... 59
IV.2.2.3Indeks Plastisitas (IP ... 61
IV.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ... 61
IV.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah ... 61
IV.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator ... 63
IV.3.2.1Berat Isi Kering Maksimum ( γd maks ) ... 64
IV.3.2.2Kadar Air Maksimum Campuran ... 65
IV.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas ( Unconfined Compression Test) ... 66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 70
V.1 Kesimpulan ... 70
V.2 Saran ... 72
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal
2.1 Diagram Fase Tanah 8
2.2 Batas-batas Atterberg 14
2.3 Alat Uji Batas Cair 15
2.4 Klasifikasi Tanah Sistem Unified 19
2.5 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 20
2.6 Hubungan antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 22
2.7 Skema Uji Tekan Bebas 22
2.8 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu di Atas 23
sebagai Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap
2.9 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser 25
2.10 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah remoulded 25
2.11 Kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded 26
2.12 Sensitifitas tanah lempung 28
2.13 Struktur Atom Mineral Lempung 32
2.14 Struktur Kaolinite 33
2.15 Struktur Montmorillonite 34
2.16 Struktur Illite 35
2.17 Proses penggilingan tebu 40
3. Diagram Alir Penelitian 49
4.1. Plot grafik klasifikasi USCS 56
4.2. Grafik analisa saringan 56
4.3. Grafik Batas Cair ( Liquid Limit) , Atterberg Limit 57
4.4. Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran PC dan AAT dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 59
4.5. Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran PC dan AAT dengan waktu pemeraman selama 7 hari 60
4.6. Grafik hubungan antara nilai IP dengan variasi
4.7. Kurva kepadatan tanah 62
4.8. Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γd maks)
tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama
7 hari. 64
4.9. Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt )
dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 65
4.10. Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli
dan tanah remoulded. 68
4.11. Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
DAFTAR TABEL
No. Judul Hal
2.1 Berat Jenis Tanah 12
2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 13
2.3 Indeks Plastisitas Tanah 17
2.4 Hubungan kuat tekan bebas
tanah lempung dengan konsistensinya 24
2.5 Senstifitas lempung 27
2.6 Produksi dan Produktivitas Tebu dan Gula 41
2.7 Data Penjualan Gula Tahun 2004, 2005, 2006 dan 2007 (KG) 43
2.8 Komposisi Kimia Abu Pembakaran Ampas Tebu 45
4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah 55
4.2 Data Hasil Uji Atterberg Limit 58
4.3 Data Uji Pemadatan Tanah 62
4.4 Data Hasil Uji Compaction 63
