KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN ABU VULKANIK
DAN ABU AMPAS TEBU TERHADAP STABILITAS TANAH
LEMPUNG DENGAN PENGUJIAN KUAT TEKAN BEBAS
(UNCONFINED COMPRESSION TEST) DAN DITINJAU DARI
NILAI CBR
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat Untuk menjadi Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh :
12 0404 024
GIOVANNI RAMADHANY GINTING
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Tanah merupakan material dasar yang sangat penting sebagai tempat
berdirinya suatu struktur atau konstruksi, baik itu konstruksi bangunan maupun
konstruksi jalan. Namun, tidak semua tanah baik digunakan dalam bidang
konstruksi, karena terdapat beberapa jenis tanah dasar yang bermasalah baik dari
segi daya dukung tanahnya maupun segi penurunan (deformasi) tanahnya. Tanah
lempung yang mempunyai daya dukung dan kuat geser yang rendah perlu
distabilisasi agar memenuhi syarat teknis untuk dijadikan sebagai tanah dasar.
Bahan tambah yang biasa digunakan untuk stabilisasi tanah antara lain, semen,
kapur, abu sekam padi, atau campuran antara dua atau tiga bahan tambah
tersebut. Pada penelitian ini, bahan tambah yang digunakan adalah abu gunung
vulkanik dan abu ampas tebu.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai index properties
akibat penambahan 4% AGV dan variasi kadar abu ampas tebu pada tanah
lempung, kemudian untuk mengetahui nilai kuat tekan maksimum dengan
pengujian UCT (Unconfined Compression Test) serta mengetahui nilai CBR
(California Bearing Ratio) akibat adanya penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan abu ampas tebu.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sampel tanah asli memiliki Kadar Air
sebesar 12,35%; Berat Spesifik 2,65; Batas Cair 46,73% dan Indeks Plastisitas
26,33%. Kemudian nilai Kuat Tekan 1,38 kg/cm². Berdasarkan klasifikasi USCS,
sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) sedangkan berdasarkan
klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai variasi kadar abu ampas tebu
diperoleh nilai kuat tekan bebas terbesar terjadi pada kadar penambahan 4% AGV
+ 10% AAT yaitu sebesar 5,1 kg/cmdan dari hasil uji CBR laboratorium di dapat
nilai CBR yang optimal pada campuran 4% AGV + 4% AAT dengan nilai CBR
13,91%.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat allah
swt atas berkat, rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir yang berjudul “Kajian Efektifitas Penggunaan Abu Vulkanik dan
Abu Ampas Tebu Terhadap Stabilitas Tanah Lempung dengan Pengujian
Kuat Tekan Bebas (Uncofined Compression Test) dan Ditinjau dari Nilai
CBR”. Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk melengkapi persyaratan dalam
menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Departemen Teknik Sipil,
Universitas Sumatera Utara.
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. Ing.Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, MT., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT, selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan begitu banyak ilmu yang tak ternilai harganya serta
masukan-masukan, tenaga, pikiran yang dapat membimbing saya sehingga
terselesaikannya Tugas Akhir ini.
4. Bapak/Ibu Dosen Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
bermanfaat selama saya menempuh pendidikan di Departemen Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
6. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini khususnya
Prasetyo, Iqbal dan Ade yang banyak meluangkan waktu dan membantu
saya.
7. Kedua orang tua saya Bapak Edmansyah Ginting dan Ibu Mim Elfrida
yang selalu mendidik, merawat, membimbing, memotivasi, serta
memberikan dukungan penuh dengan kesabaran dan cinta kasih sehingga
saya dapat melewati segala rintangan dengan baik di setiap jenjang
pendidikan dan kehidupan. Kedua adik saya M. Elfriansyah Ginting dan
Aswin Muhammad Ginting yang selalu mendukung saya dan tak hentinya
memberikan semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Sahabat-sahabat saya, Beby, Rissa, Iqbal, Tio, Anshar, Ade, Nirwan,
Fadel, Mitra, Hendra, Ridwan, Joseph yang tiada hentinya membantu,
mendukung dan menyemangati saya sedari awal masa perkuliahan ini
hingga saya menyelesaikan tugas akhir ini dan buat teman-teman stambuk
2012 yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.
9. Muhammad Khairul Syahputra yang selama ini tidak hentinya
memberikan dukungan dan semangat dari awal saya menjalani masa
10.Teman-teman Geoteknik yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima
kasih atas doa, semangat, dukungan, serta motivasi yang diberikan.
11.Adik-adik stambuk 2013 dan 2015, Farid dan Agung yang ikut membantu
saya menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,
sehingga saya mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menambah
pengetahuan dan wawasan saya demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis ucapkan terima kasih dan berharap agar tugas akhir ini
dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Medan, November 2016
DAFTAR ISI
Daftar Lampiran... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ... 11
2.1.2.1 Kadar Air (Moisture Content) ... 11
2.1.2.2 Angka Pori (Void Ratio)... 11
2.1.2.3 Porositas(Porosity) ... 12
2.1.2.4 Berat Volume Basah (Unit Weight) ... 12
2.1.2.6 Berat Volume Butiran Padat
(Dry Unit Weight) ... 13
2.1.2.7 Berat Jenis (Specific Gravity) ... 13
2.1.2.8 Derajat Kejenuhan (S) ... 14
2.1.3 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit).... ... 16
2.1.3.1 Batas Cair (Liquid Limit) ... 17
2.1.3.2 Batas Plastis (Plastic Limit) ... 18
2.1.3.3 Batas Susut (Shrinkage Limit) ... 18
2.1.3.4 Indeks Plastisitas (Plasticity Index) ... 19
2.1.3.5 Indeks Kecairan (Liquidity Index) ... 20
2.1.3.6 Gradasi Ukuran Butiran ... 21
2.1.4 Sistem Klasifikasi Tanah ... 25
2.1.4.1 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Ukuran Butir... 25
2.1.4.2 Sistem Klasifikasi Unified ... 27
2.1.4.3 Sistem Klasifikasi AASHTO... 30
2.1.5 Sifat-sifat Mekanis Tanah ...31
2.1.5.1 Pemadatan Tanah (Compaction) ... 31
2.1.5.2 Pengujian Unconfined Compression Test (UCT) ... 33
2.1.5.3 Pengujian California Bearing Ratio (CBR) ... 36
2.2 Bahan-bahan Penelitian ... 39
2.2.1 Tanah Lempung ... 39
2.2.1.1 Definisi Lempung ... 39
2.2.1.2 Lempung dan Mineral Penyusunnya... 40
2.2.1.3 Sifat-sifat Tanah Lempung... 46
2.2.2 Abu Gunung Vulkanik (AGV)... 50
2.2.2.1 Umum... 50
2.2.3 Abu Ampas Tebu... 53
2.3 Stabilisasi Tanah ... 54
2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Abu Gunung Vulkanik...55
2.3.2 Stabilisasi Tanah dengan Abu Ampas Tebu ... 56
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 57
3.1 Program Penelitian ... 57
3.2 Pekerjaan Persiapan ... 57
3.3 Proses Pengambilan Sampel ... .59
3.4 Pekerjaan Laboratorium ... 60
3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah... 60
3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah ... 60
3.4.2.1 Uji Proctor Standar... 60
3.4.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test)... 61
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 63
4.1 Pendahuluan ... 63
4.2 Pengujian Sifat Fisik ... 63
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ... 63
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik Dan Abu Ampas Tebu ... 66
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator ... 68
4.2.3.1 Batas Cair ... 70
4.2.3.2 Batas Plastis ... 70
4.2.3.3 Indeks Plastisitas ... 71
4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ... 72
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ... 72
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator ... 73
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ... 74
4.3.2.2 Kadar Air Optimum Campuran ... 75
4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ... 76
4.3.4 Pengujian CBR (California Bearing Ratio) ... 80
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 83
5.1 Kesimpulan ... 83
Daftar Pustaka ... xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah 10
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 16
Gambar 2.3 Cawan Cassagrande dan Grooving Tool 17
Gambar 2.4 Kurva Pada Penentuan Batas Cair Tanah
Lempung 18
Gambar 2.5 Hubungan Antara WP, WL dan WN Dalam
Menghitung LI atau IL 21
Gambar 2.6 Ayakan Untuk Pengujian Sieve Analysis 22
Gambar 2.7 Alat Hidrometer 23
Gambar 2.8 Klasifikasi Berdasar Tekstur Tanah oleh Departemen
Pertanian Amerika Serikat (USDA) 26
Gambar 2.9 Klasifikasi Tanah Sistem Unified 29
Gambar 2.10 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 31
Gambar 2.11 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dan Berat
Isi Kering Tanah 32
Gambar2.12 Skema Pengujian Tekan Bebas 33
Gambar 2.13 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu di Atas
Gambar 2.14 Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser 38
Gambar 2.15 Struktur Atom Mineral Lempung 41
Gambar 2.16 Struktur Kaolinite 43
Gambar 2.17 Struktur Montmorillonite 44
Gambar 2.18 Struktur Illite 46
Gambar 2.19 Sifat Dipolar Molekul Air 49
Gambar 2.20 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda 50
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 58
Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS 65
Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan Tanah Asli 65
Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (Liquid Limit), Atterberg Limit 66
Gambar 4.4 Grafik Analisa Saringan Abu Gunung Vulkanik 67
Gambar 4.5 Grafik Analisa Saringan Abu Ampas Tebu 68
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair (LL) dengan
Variasi Campuran AGV dan AAT 70
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Plastis (PL) dengan
Variasi Campuran AGV dan AAT 71
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Nilai Indeks Plastisitas (IP)
Gambar 4.9 Kurva Kepadatan TanahAsli 73
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering Maksimum
(ΓdMaks) Tanah dengan Variasi Campuran 75
Gambar 4.11 Grafik HubunganAntara Kadar Air Optimum Tanah
(Wopt) dengan Variasi Campuran 75
Gambar 4.12 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan dengan Variasi
Campuran AGV dan AAT 79
Gambar 4.13 Grafik Hubungan Nilai CBR denganVariasi Persentase
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Berat Jenis Tanah 14
Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 15
Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah 20
Tabel 2.4 Simbol Klasifikasi Tanah Sistem USCS 28
Tabel 2.5 Hubungan Konsistensi dengan Kuat Tekan Bebas
Tanah Lempung 35
Tabel 2.6 Aktivitas Tanah Lempung 48
Tabel 2.7 Komposisi Kimia Abu Vulkanik 52
Tabel 2.8 Komposisi Kimia Abu Pembakaran Ampas Tebu 53
Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah Asli 64
Tabel 4.2 Data Uji Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik 66
Tabel 4.3 Data Uji Sifat Fisik Abu Ampas Tebu 67
Tabel 4.4 Data Hasil Uji Atterberg Limit 69
Tabel 4.5 Data Uji Pemadatan Tanah Asli 73
Tabel 4.6 Data Hasil Uji Pemadatan Tanah dengan Bahan
Stabilisator 74
Tabel 4.7 Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas 4% AGV dengan
Variasi Penambahan AAT 77
Tabel 4.8 Perbandingan Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah
Remoulded 78
Tabel 4.9 Data Hasil CBR dengan Berbagai Varias Penambahan
IP Indeks plastisitas (%)
LL Batas cair (%)
PL Batas plastis (%)
�� Kuat geser (kg/cm2)
�1 Tegangan utama (kg/cm2)
�� Kuat tekan bebas tanah (kg/cm2)
�� Kohesi (kg/cm2)
Ø Sudut geser tanah (0)
�� Tegangan runtuh (kg/cm2)
St Sensitivitas
ε Regangan axial (%)
∆L Perubahan panjang (cm)
Lo Panjang mula-mula (cm)
A Luas rata-rata pada setiap saat (cm2)
Ao Luas mula-mula (cm2)
σ Tegangan (kg/cm2)
P Beban (kg)
k Faktor kalibrasi proving ring
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis
Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan
Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, Unconfined Compression Test
Lampiran-6, Data Uji Laboratorium, California Bearing Ratio Test
