ESTIMASI NILAI PARAMETER KOMPAKSI BERDASARKAN NILAI KLASIFIKASI TANAH YANG DISTABILISASI DENGAN KAPUR PADA PROYEK
JALAN RAYA
TUGAS AKHIR
Disetujui untuk melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh
Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh:
CICILIA AMELIA SIMBOLON 13 0404 086
BIDANG STUDI TRANSPORTASI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
ABSTRAK
Kekuatan konstruksi jalan sangat bergantung pada sifat dan kekuatan tanah dasar. Dalam pekerjaan pemadatan/kompaksi tanah dasar perlu dilakukan pengontrolan di lapangan dan membutuhkan biaya yang cukup banyak. Oleh karena itu, perlu suatu cara untuk mengestimasi nilai parameter kompaksi yaitu berat isi kering maksimum (γd max) dan kadar air optimum (Wopt) dari nilai klasifikasi tanah dasar yang distabilisasi dengan kapur. Pada penelitian ini akan dibuat sampel tanah dengan tambahan 3% kapur sebanyak 30 sampel.
Sebelumnya sampel tanah asli dites parameter kompaksi dan index propertiesnya dahulu lalu dites kembali setelah ditambah 3% kapur.
Sampel berasal dari PT. Perkebunan Nusantara II Kecamatan Patumbak Provinsi Sumatera Utara. Sampel tanah dibatasi nilai PI > 10 %. Rentang dari pengujian tanah untuk batas cair (LL) adalah 41,12 % - 41,67 % dengan rata-rata 41,48 %, untuk persen butiran halus (Fines) adalah 48,19 % -53,17 % dengan rata-rata 50,68 %, untuk berat isi kering maksimum (γd max) adalah 1,523 gr/cm3 – 1,536 gr/cm3 dengan rata-rata1,529 gr/cm3, dan untuk kadar air optimum (Wopt) adalah 12,15 % - 21,95 % dengan rata-rata 21,57 %. Sedangkan rentang dari pengujian tanah ditambah kapur untuk batas cair (LL) adalah 30,44 % - 40,90 % dengan rata-rata 34,85 %, untuk persen butiran halus (Fines) adalah 46,65 % - 58,82 % dengan rata-rata 53,36 %, untuk berat isi kering maksimum (γd max) adalah 1,306 gr/cm3 – 1,437 gr/cm3 dengan rata-rata 1,394 gr/cm3, dan untuk kadar air optimum (Wopt) adalah 23,43 % - 25,94 % dengan rata-rata 24,87 %.
Dengan menggunakan persamaan Goswami dalam mengestimasi nilai parameter kompaksi diperoleh persamaan γd max = -0,1686LogG + 1,8434 dan Wopt = 2,9178logG + 17,086.
Kata kunci : subgrade, index properties, kompaksi, berat isi kering maksimum, kadar air optimum, batas cair, persen butiran halus, stabilisasi tanah-kapur
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir yang berjudul “ESTIMASI NILAI PARAMETER KOMPAKSI BERDASARKAN NILAI KLASIFIKASI TANAH YANG DISTABILISASI DENGAN KAPUR” ini dimaksudkan untuk memenuhi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana di Bidang Studi Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini hingga dapat terselesaikan tidak terlepas dari keterlibatan berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada pihak yang berperan yaitu:
1. Bapak Ir. Zulkarnain A.Muis, M.Eng, Sc., selaku Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran, dan tenaga untuk memberikan arahan dan bimbingan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Ibu Adina Sari Lubis, S.T., M.T., selaku Co Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran, dan tenaga untuk memberikan arahan dan bimbingan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
3. Bapak Medis S. Surbakti, S.T, MT, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Andy Putra Rambe MBA, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia, MT dan Bapak Medis S. Surbakti, S.T, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia, MT sebagai Kepala Laboratorium Jalan Raya, atas bimbingan kepada penulis selama menjadi asisten Laboratorium Jalan Raya.
7. Ibu Ika Puji Hastuty, ST. MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
8. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen staf 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.
9. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
10. Teristimewa kepada kedua orang tua saya Ayahanda A.R Simbolon dan Ibunda K.Simamora, yang tak pernah berhenti memberikan doa, dukungan, motivasi, kasih sayang dan segalanya selama ini. Abang saya Brevi Simbolon, Kakak-kakak saya Seprina Simbolon, Monalisa Simbolon, dan Adik-adik saya Maria Simbolon dan Frans Simbolon yang selalu memberi dukungan dan materil serta seluruh keluarga besar saya yang selalu mendukung dan membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
11. Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Sipil 2013 dan 2016 dan Abang kakak 2010 dan 2011 yang telah banyak membantu penulis mulai dari awal proses pengerjaan Tugas Akhir hingga selesai, khususnya: TOP11 (RizkaAmal, Soraya, Maylisa, Artika, Dea, Asafin, Elisa, RizkaMeylani, Regina, Margaret), Kak Fanny Siregar (010), Abangda Imam (011), Abangda Iqbal (010), Abangda Derry (010), Novra, Alby, Benedictus, Agung, Ivan, Mery, Angel dan Angkatan 2013 lainya, juga Teman SMA (Andin, Icha, Dewi, Tira) terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
12. Seluruh Asisten Laboratorium Jalan Raya Departemen Teknik Sipil FT USU ( Rijal, Akmal, Zaky, Irpan, bang BJ, bang Wendy, bang Suryadi, bg Kevin)
13. Seluruh Staf Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil FT USU dan PTPN 2 Patumbak.
14. Segenap pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu disini, terimakasih atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis menerima kritik dan saran yang membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, 2017 Penulis
(Cicilia Amelia Simbolon)
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR NOTASI ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... x
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 3
1.3. Tujuan Penelitian ... 3
1.4. Manfaat Penelitian ... 3
1.5. Batasan Masalah ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Lapisan Tanah Dasar Perkerasan (Subgrade) ... 6
2.2. Pemeriksaan/Pengujian Material Subgrade ... 8
2.3. Pemadatan Tanah ... 14
2.3.1. Jenis-Jenis Pemadatan ... 16
2.3.2 Parameter Pemadatan Tanah/Kompaksi ... 21
2.3.3 Energi Pemadatan ... 25
2.4. Stabilisasi Tanah ... 26
2.4.2 Pemilihan Bahan Tambah ... 27
2.4.3 Stabilisasi Tanah Kapur ... 28
2.5. Hubungan Parameter Kompaksi dengan Index Properties ... 31
2.6. Penelitian Terdahulu ... 33
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Metode dan Lokasi Penelitian ... 39
3.2. Sampel ... 39
3.3. Tahap Persiapan ... 40
3.4. Tahap Pembuatan Benda Uji ... 41
3.5. Tahap Pengujian Benda Uji ... 41
3.6. Tahap Pengolahan Data ... 41
3.7. Estimasi Hubungan Parameter Kompaksi dengan Indeks Properties ... 42
3.8. Analisa Hasil Estimasi ... 42
BAB IV HASIL DAN ANALISA DATA 4.1. Hasil Penelitian ... 44
4.1.1. Hasil Pengujian Tanah Asli di Laboratorium ... 44
4.1.2. Hasil Pengujian Tanah+Kapur di Laboratorium ... 45
4.1.3. Hasil Estimasi Hubungan Parameter Kompaksi dengan Nilai indeks Propertis ...49
4.2. Analisa ... 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 62
5.2. Saran ... 63
DAFTAR PUSTAKA ... 64
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik tanah subgrade oleh AASHTO ... 12
Tabel 2.2 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO ... 13
Tabel 2.3 Klasifikasi Tanah Sistem Unified Soil Classification System ... 14
Tabel 2.4 Defenisi-defenisi dari parameter pemadatan (Kompaksi) ... 15
Tabel 2.5 Petunjuk awal untuk pemilihan metode stabilisasi ... 28
Tabel 2.6 Pengaruh kadar kapur terhadap plastisitas ... 31
Tabel 2.7 Penentuan Nilai F ... 32
Tabel 2.8 Sampel tanah yang digunakan dalam membentuk persamaan (Blozt, 1998 dalam Nendi, 2010) ... 34
Tabel 2.9 Statistik hasil pengujian (Ugbe 2012) ... 36
Tabel 2.10 Tipe binder dan persen bahan tambah untuk jalan beraspal (Australia Stabilisation Industry Association (AustStab) ... 38
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tanah Asli di Laboratorium ... 44
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Atterberg Limits ... 45
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Persen Butiran Halus ... 46
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kompaksi ... 46
Tabel 4.5 Rangkuman Hasil Pengujian di Laboratorium ... 47
Tabel 4.6 Berat Isi Kering Maksimum Estimasi Model Goswami ... 51
Tabel 4.7 Kadar Air Optimum Estimasi Model Goswami ... 52
Tabel 4.8 Hasil Estimasi Parameter Kompaksi Model Goswami ... 53
Tabel 4.9 Perhitung t hitung dan t tabel Berat Isi Kering ... 55
Tabel 4.10 Perhitung t hitung dan t tabel Kadar Air Optimum ... 56
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Susunan jenis lapisan perkerasan jalan raya ... 6
Gambar 2.2 Smooth wheeled roller ... 17
Gambar 2.3 Pneumatic-tired rollers ... 17
Gambar 2.4 Vibratory rollers ... 18
Gambar 2.5 Vibrating plate compactors ... 19
Gambar 2.6 Perbandingan Alat Uji Standar dengan Alat Uji Modified ... 20
Gambar 2.7 Hubungan kadar air optimum dengan berat isi kering maksimum .... 23
Gambar 2.8 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering dengan beberapa jenis tanah yang dipadatkan ... 26
Gambar 2.9 Pengaruh kadar kapur terhadap berat volume kering... 30
Gambar 2.10 MDD Prediksi vs MDD lab ... 35
Gambar 2.11 OMC Prediksi vs OMC lab ... 35
Gambar 3.1 Sampel tanah yang akan diuji ... 41
Gambar 3.2 Diagram alir penelitian ... 43
Gambar 4.1 Hubungan berat isi kering maksimum dengan Log G ... 49
Gambar 4.2 Hubungan kadar air optimum dengan Log G ... 49
Gambar 4.3 Hubungan berat isi kering laboratorium dengan berat isi kering estimasi ... 56
Gambar 4.4 Hubungan kadar air optimum laboratorium dengan kadar air optimum estimasi ... 57
Gambar 4.5 Pengaruh penambahan kapur terhadap nilai Indeks Plastisitas (IP) tanah ... 58
Gambar 4.6 Pengaruh penambahan kapur terhadap nilai parameter kompaksi tanah ... 58
DAFTAR NOTASI
MDD = Berat isi kering OCD = Kadar air optimum γd = Berat isi kering
γdmaks = Berat isi kering maksimum γdmaks#
= Berat isi kering maksimum estimasi model Goswami w = Kadar air
wopt = Kadar air optimum wopt#
= Kadar air optimum estimasi model Goswami SG = Specific gravity (berat jenis)
LL = Liquid limit (batas cair) PL = Plastic Limit (batas plastis)
PI = Properties index (indeks properties)
FINES = Shirve analisys (analisa saringan)
Y = Berat isi kering maksimum atau kadar air optimum m = Kemiringan kurva
G = Konstanta gradasi k = Konstanta perpotongan
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I Data Pengujian Sampel Tanah Lampiran II Data Hasil SPSS
Lampiran III Tabel T
Lampiran IV Dokumentasi Penelitian
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kekuatan tanah dasar (subgrade) pada konstruksi perkerasan jalan bergantung pada nilai kepadatan lapisan tanah dasar tersebut. Kepadatan Laboratorium ditentukan dengan melakukan Proctor Compaction Test pada beberapa contoh tanah dengan kadar air yang bervariasi. Hasil yang diperoleh berupa Nilai Parameter Kompaksi yaitu Berat Isi Kering Maksimum (γdmaks) pada saat Kadar Air Optimum (wopt). Sedangkan kepadatan lapangan diperoleh dengan Sand Cone Test atau Dynamic Cone Penetrometer Test yang menghasilkan nilai Berat Isi Kering Maksimum (γdmaks) lapangan (Bowles, 1989).
Pada beberapa jenis tanah, diperlukan stabilisasi untuk menaikkan nilai daya dukungnya. Stabilisasi adalah pencampuran tanah dengan bahan tertentu, guna memperbaiki sifat-sifat teknis tanah. Proses stabilisasi tanah meliputi pencampuran tanah dengan tanah lain untuk memperoleh gradasi yang diinginkan, atau pencampuran tanah dengan bahan tambah buatan pabrik sehingga sifat-sifat teknis semakin baik. Salah satu bahan tambah yang sering dipakai pada stabilisasi tanah adalah kapur (CaO) dengan syarat tanah yang cocok untuk distabilisasi dengan menggunakan kapur (CaO) memiliki nilai indeks plastisitas ≥10%.
Kriteria perancangan campuran tanah-kapur untuk keperluan penelitian ini adalah untuk memodifikasi sifat-sifat tanah, yaitu perbaikan tanah yang basah agar mudah dikerjakan, mengurangi plastisitas sehingga diperoleh material yang lebih stabil/kuat dan mempercepat kenaikan kapasitas dukung tanah lempung.
Australia Stabilisation Pavement Recycling And Stabilisation Association mengatakan bahwa penambahan kapur sebanyak 3% sudah cukup memadai untuk memodifikasi sifat-sifat tanah, yaitu untuk mengurangi plastisitas dan menambah mudah dikerjakan. Killaney Road Trial juga mengatakan variasi kapur 3% sampai 4% sudah memuaskan untuk stabilisas Indeks Plastisitas (PI) tanah. Tanah yang sudah menjadi material modifikasi tidak akan retak.
Proses penentuan Berat Isi Kering Maksimum (γdmaks) dan Kadar Air Optimum (wopt) di laboratorium memerlukan bahan yang cukup banyak, operator laboratorium yang handal serta menyita waktu. Sementara spesifikasi juga mengisyaratkan program rutin kontrol kualitas untuk penentuan Indeks Plastis dan gradasi yang relatif memerlukan bahan yang lebih sedikit dan menghasilkan klasifikasi tanah/bahan tertentu. Jika hasil klasifikasi ini bisa digunakan untuk mengestimasi Berat Isi Kering Maksimum (γdmaks) dan Kadar Air Optimum (wopt) material subgrade yang ditambah dengan kapur maka dapat menghemat waktu, tenaga dan biaya pada pelaksanaan pekerjaannya. Hal ini juga merupakan klarifikasi (cross check) terhadap pekerjaan yang dilakukan teknisi di laboratorium (Muis, Z.A., 1998).
Dalam penelitian ini akan diestimasi nilai parameter kompaksi suatu material subgrade pada proyek jalan raya berdasarkan data klasifikasi tanah yang distabilisasi dengan kapur.
1.2 Perumusan Masalah
Bagaimanakah estimasi nilai parameter kompaksi suatu material subgrade pada proyek jalan raya berdasarkan data klasifikasi tanah yang distabilisasi dengan kapur?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengestimasi parameter kompaksi yaitu Berat Isi Kering Maksimum (γdmaks) dan Kadar Air Optimum (wopt) suatu material subgrade pada proyek jalan raya berdasarkan data nilai klasifikasi tanah yang distabilisasi dengan kapur.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai bahan pertimbangan atau acuan didalam mempersingkat waktu, tenaga dan biaya kontrol bahan timbunan atau galian untuk lapisan subgrade yang distabilisasi dengan kapur pada proyek jalan raya.
1.5 Batasan Masalah
Adapun yang menjadi batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Sampel tanah berasal dari daerah PT. Perkebunan Nusantara II Kecamatan Patumbak Kabupaten Deli Serdang Provinsi Sumatera Utara.
2. Pengujian Laboratorium meliputi pemeriksaan tanah (Index Properties Tanah) dan Pengujian Kompaksi dilaksanakan di Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Kapur yang digunakan dalam penelitian ini adalah kapur bubuk (CaO) yang dibeli di toko material. (Hardiyatmo,2010)
4. Jumlah sampel yang akan diteliti adalah 30 sampel. (Cohen, et.al, 2007) 5. Metode pengujian pemadatan di laboratorium adalah Pemadatan Standar
(ASTM D-698, AASHTO T-99)
6. Penambahan kapur yang akan dicampur dengan tanah pada penelitian ini adalah sebanyak 3% dari berat kering tanah. (Australia Stabilisation Pavement Recycling And Stabilisation Association )
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memperjelas tahapan yang dilakukan dalam studi ini, penulisan tugas akhir ini dikelompokkan ke dalam 5 (lima) bab dengan sistematika pembahasan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan meliputi latar belakang, perumusan masalah penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian, pembatasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Merupakan kajian literatur yang terkait dalam penelitian ini yaitu mengenai subgrade, stabilisasi tanah dengan kapur, pengujian index properties tanah (kadar air, berat jenis, atterberg limit, analisa butiran dan klasifikasi tanah), pengujian
pemadatan tanah (berat isi kering maksimum dan kadar air optimum), serta literatur mengenai penelitian terdahulu yang terkait.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini berisikan tentang metode yang dipakai dalam penelitian ini, dimulai dari pengambilan sampel, tahap pengumpulan data (pemeriksaan tanah dan pengujian sampel di laboratorium), tahap pengolahan data hasil laboratorium, tahap melakukan estimasi terhadap parameter kompaksi dan analisa data.
BAB IV HASIL DAN ANALISA DATA
Berisikan pemaparan hasil pengujian sampel di laboratorium dan hasil estimasi parameter kompaksi serta analisa kedua hasil tersebut.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan penutup yang berisikan tentang kesimpulan yang telah diperoleh dari pembahasan pada bab sebelumnya, serta saran mengenai hasil penelitian yang dapat dijadikan masukan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Lapisan Tanah Dasar Perkerasan (Subgrade)
Subgrade adalah tanah dasar di bagian paling bawah lapis perkerasan jalan. Lapisan tanah dasar dapat berupa tanah asli yang dipadatkan jika tanah aslinya baik atau tanah urugan yang didatangkan dari tempat lain atau tanah yang distabilisasi dan lain lain.
Subgrade pada proyek jalan raya memegang peranan penting dalam menentukan kualitas perkerasan jalan. Kekuatan dan keawetan konstruksi perkerasan jalansangat tergantung pada sifat-sifat dan daya dukung tanah dasar
Gambar 2.1. Susunan Jenis Lapisan Perkerasan Jalan Raya
Pada prosedur pekerjaan lapisan subgrade, sebelum kegiatan penghamparan perkerasan dilakukan, bagian lapisan subgrade harus sudah dalam keadaan siap (kuat, padat, bersih dan dibentuk sesuai rencana). Adapun langkah- langkah pelaksanaannya adalah sebagai berikut:
rencana, maka dilakukan pekerjaan timbunan. Pada pekerjaan galian, tanah dasar dibentuk permukaan tanahnya dengan cara mengupas dengan cangkul.
Pekerjaan galian dimaksudkan untuk mendapatkan bagian tanah dasar
(subgrade) yang akan menentukan kekuatan dari susunan perkerasan di atasnya yang sesuai dengan rencana struktur.
Pada pekerjaan timbunan, bagian-bagian yang harus ditimbun sampai
mencapai ketinggian yang ditentukan, harus ditimbun menggunakan tanah timbunan yang cukup baik, bebas dari sisa (rumput/akar-akar lain-lainya).
Penimbunan harus dilakukan lapis demi lapis. Tebal maksimal hamparan 30 cm setiap lapisan. Kemudian tanah tersebut dilembabkan sebelum dilakukan pemadatan.
2. Pemadatan lapisan subgrade menggunakan Vibrator Roller atau Static Roller (sambil diberi air secukupnya untuk mencapai kadar air optimum).
3. Setelah pemadatan tanah dasar selesai, lalu dilakukan perataan menggunakan Motor Grader.
Lapisan subgrade harus sesuai dengan spesifikasi perencanaan jalan raya yang telah diatur didalam Spesifikasi Umum Bidang Jalan dan Jembatan Divisi 3 mengenai pekerjaan tanah yang diterbitkan oleh binamarga. Spesifikasi tersebut menjelaskan tentang parameter bahan yang bisa digunakan untuk sebagai syarat bahan lapisan subgrade. Disamping bahan yang digunakan, perlu diperhatikan proses pemadatan dilapangan yang menggunakan alat-alat berat.
Sementara itu spesifikasi umum bidang jalan dan jembatan memberikan syarat bahan/material untuk digunakan sebagai bahan subgrade adalah sebegai berikut :
1. OL, OH, Pt tidak boleh digunakan.
2. GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM, SC bisa digunakan dengan syarat harus keras dan tidak memiliki sifat khas.
3. CH, MH dan A-7-6 tidak untuk dipergunakan 30 cm dibawah dasar perkerasan , kecuali mencapai CBR 6% setelah perendaman 4 hari bila dipadatkan 100% kepadatan kering maksimum.
4. Tanah ekspansif dengan nilai aktif >1,25 tidak boleh digunakan.
2.2. Pemeriksaan/Pengujian Material Subgrade
Secara umum ada lima pemeriksaan di laboratorium terhadap material subgrade sebelum melaksanakan pengujian Kompaksi (Bowles, J.E., 1993), yaitu pemeriksaan Kadar Air (Water Content Test), Berat Jenis (Specific Gravity Test), Konsistensi Atterberg (Atterberg Limit Test) dan Analisa Saringan (Sieve Analysis Test) serta Klasifikasi Tanah (USCS dan AASHTO):
A. Pemeriksaan Kadar Air (Water Content Test)
Pemeriksaan ini dilakukan mengacu pada ASTM D 2216-92, Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock”
untuk mendapatkan besaran kadar air (w). Kadar air tanah (w) didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air (Ww) dengan berat butiran (Ws) dalam tanah tersebut yang dinyatakan dalam satuan persen. Kadar air tanah (w) dapat dinyatakan dalam persamaan:
( ) ( )
Cara memperolehnya, contoh tanah basah mula-mula ditimbang, kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 230° F (110° C) hingga mencapai berat konstan. Berat contoh setelah dikeringkan adalah berat partikel solid. Perubahan berat yang terjadi selama proses pengeringan setara dengan berat air. Untuk tanah organik, terkadang disarankan untuk menurunkan suhu pengeringan hingga mencapai 140° F (60° C). Kadar Air (w) diperlukan untuk menentukan properties tanah dan dapat dikorelasikan dengan parameter-parameter lainnya.
B. Pemeriksaan Berat Jenis (Specific Gravity Test)
Pemeriksaan ini dilakukan berdasarkan ASTM D 854-92, “Standard Test Method for Specific Gravity of Soils”. Metoda ini digunakan pada contoh tanah dengan komposisi ukuran partikel lebih kecil daripada saringan No. 4 (4.75 mm).
Untuk partikel dengan ukuran lebih besar dari saringan tersebut, prosedur pelaksanaan mengacu pada “Test Method Specific Gravity and Absorptionof Coarse Aggregate (ASTM C 127-88)”.
Berat jenis tanah (Gs), didefinisikan sebagai perbandingan massa volume partikel tanah di udara dengan massa volume air pada suhu kamar (umumnya 68°F {=20°C}). Berat jenis tanah dapat dinyatakan dalam persamaan:
( ) ( ) ( ) dimana:
Gs = Berat jenis tanah
w1 = Berat piknometer kosong
w2 = Berat piknometer + sampel tanah kering
w3 = Berat piknometer + sampel tanah + air suling w4 = Berat piknometer + air suling
w4’ = w4 x factor koreksi suhu [k]
Berat jenis tanah (Gs) ditentukan berdasarkan jumlah dari pycnometer yang sudah dikalibrasi, dimana massa dan suhu dari contoh tanah deaerasi/air distilasi diukur. Specific gravity dari tanah diperlukan untuk menentukan hubungan antara berat dan volume tanah, dan digunakan untuk perhitungan test Laboratorium lainnya.
C. Pemeriksaan Konsistensi Atterberg (Atterberg Limit Test)
Pemeriksaan ini dilakukan sesuai dengan ASTM D 4318-95, ”Test Method for Liquid Limit, Plastic Limit and Plasticity Index of Soils”.
Kadar air pada saat Batas Cair (Liquid Limit=LL) diperoleh dengan cara meletakkan pasta tanah dalam mangkuk kuningan kemudian digores tepat ditengahnya dengan alat penggores standar. Kemudian engkol pemutar digerakkan, sehingga mangkuk naik turun dari ketinggian 0.4 inci (10 mm) dengan kecepatan 2 drop/detik. Liquid limit dinyatakan sebagai kadar air dari tanah yang dibutuhkan untuk menutup goresan yang berjarak 0.5 inci (13 mm) sepanjang dasar contoh tanah dalam mangkuk sesudah 25 pukulan.
Kadar air pada saat Batas Plastis (Plastic Limit=PL) ditentukan dengan mengetahui secara pasti kadar air terkecil, dimana pasta tanah dapat digulung hingga diameter 0.125 inci (3.2 mm) tanpa mengalami keretakan. Sedangkan
Indeks Plastisitas (Plasticity Index=PI) diperoleh dari selisih nilai kadar air pada saat Batas Cair (LL) dengan nilai kadar air pada saat Batas Plastis (PL).
D. Pemeriksaan Analisa Saringan (Sieve Analysis Test)
Prosedur pelaksanaan pemeriksaan ini mengacu pada ASTM C 136- 95a,”Method for sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates”.
Pengujian ini dilakukan dengan cara menyaring sejumlah sampel tanah dengan satu unit saringan berukuran 4,75mm (no.4) hingga 0,0075mm (no.200).
Saringan tersebut lalu digetarkan dengan menggunakan sieve shaker machine.
Setelah itu, berat sampel yang tertahan pada tiap-tiap saringan ditimbang beratnya. Lalu akan didapatkan persentase butiran yang lolos dari tiap-tiap saringan.
E. Pemeriksaan Klasifikasi Tanah (USCS dan AASHTO)
Dari uji indeks properties tanah, grain size analysis dan atterberg limit dapat digunakan dalam mengklasifikasikan tanah. Sistem klasifikasi tanah yang digunakan dalam penelitiaan ini adalah AASHTO (American Association of State Highway Transportation Official) dan USCS (Unified Soil Classification System).
AASHTO (American Association of Highway and Transportation Officials) memberikan standar kriteria tanah subgrade sebagaimana pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Karakteristik tanah subgrade oleh AASHTO
Sumber : Bowles, J.E., 1993
Sistem AASHTO (American Association of State Highway Transportation Official) berguna untuk menentukan kualitas tanah dalam perencanaan timbunan jalan subbase dan subgrade. Sistem AASHTO membagi tanah ke dalam 7 kelompok, A-1 sampai dengan A-7 (seperti terlihat pada Tabel 2.2). Tanah dalam tiap kelompok dievaluasi terhadap indeks kelompoknya yang dihitung dalam rumus empiris. Pengujian yang digunakan hanya berupa analisa saringan dan nilai batas-batas Atterberg.
Tabel 2.2. Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO
Sumber : Bowles, J.E., 1993
Pada Unified Soil Clasification System (USCS), suatu tanah diklasifikasikan ke dalam tanah berbutir kasar (kerikil dan pasir) jika kurang dari 50% lolos saringan nomor 200 dan diklasifikasikan sebagai tanah berbutir halus (lanau dan lempung) jika lebih dari 50% lewat saringan nomor 200. Simbol-simbol yang digunakan dalam sistem klasifikasi ini diantaranya: kerikil (gravel/G), pasir (sand/S), lempung (clay/C), lanau (silt/M), lanau atau lempung organic (organic silt or clay/O), bergradasi baik (well-graded/W), bergradasi buruk (poor- graded/P), plastisitas rendah (low-plasticity/L), plastisitas tinggi (high- plasticity/H), sebagaimana terlihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Klasifikasi Tanah Unified Soil Classification System
Sumber : Bowles, J.E., 1993
2.3 Pemadatan Tanah
Pemadatan tanah (earthwoks compaction) adalah proses mekanis dimana sejumlah tanah yang terdiri dari partikel padat (solid particles), air dan udara direduksi volumenya dengan menggunakan beban. Beban tersebut dapat berupa
yang digetarkan (vibrating). Kepadatan didapat dengan keluarnya udara dari antara butiran tanah dimana proses ini merupakan kebalikan dari proses konsolidasi yang merupakan keluarnya air dari antara butir-butir tanah.
Lapisan tanah dasar pada konstruksi jalan raya harus dipadatkan dimana kekuatan dan keawetan perkerasan jalan itu sangat tergantung pada sifat-sifat dan daya dukung tanah dasar. Tujuan pemadatan adalah untuk meningkatkan kepadatan (density), meningkatkan stabilitas, meningkatkan kekuatan tahanan (bearing strength) subgrade, mengurangi sifat kemudahan ditembus oleh air (permeability), mengurangi potensi likuifaksi dan mencegah erosi.
Tabel 2.4 Defenisi-definisi dari parameter pemadatan (kompaksi)
Istilah Defenisi
Pemadatan
Pemadatan adalah suatu proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan cara mekanis
Berat isi kering maksimum (MDD)
Kepadatan yang didapat dari pemadatan tanah dengan daya pemadatan tertentu pada kadar air optimum (wopt)
Kadar air optimum (OMC) Kadar air yang menghasilkan nilai kepadatan maksimum (γd max)
Zero Air Void
Kondisi dimana pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali sehingga tercapai berat volume maksimum
2.3.1 Jenis-jenis Pemadatan Tanah
Metode pemadatan tergantung kepada jenis pemadatan tanah yang akan dilakukan, ada pemadatan di lapangan dan pemadatan di laboratorium.
A. Pemadatan di Lapangan
Untuk pekerjaan pelaksanaan pemadatan di lapangan kita perlu memilih alat pemadat yang digunakan. Pemadatan di lapangan umumnya menggunakan alat- alat berat seperti, Three Wheel Roller, Tandem Roller, Pneumatik Tired Roller (PTR) dan lain-lain. Untuk pemadatan tanah sebagai badan jalan/subgrade maka pada umumnya digunakan vibratory roller (Surendro B, 2014). Alat ini cocok digunakan untuk pemadatan granular material (material berbutir). Selain vibratory roller ada beberapa alat yang dipakai untuk memadatkan tanah maupun batu- batuan. Secara garis besar alat pemadat dibagi menjadi 3 group:
1. Rollers, termasuk didalamnya smooth-wheeled, pneumatic-tired, tamping rollers juga pemadatan oleh beban lalu lintas kendaraan.
2. Vibrators, termasuk didalamnya rollers dan plates.
3. Rammers, termasuk didalamnya power rammers, tampers dan falling weight.
Smooth-wheeled rollers (Gambar 2.2) memiliki 3 roda dari drum besi atau tandem dibagian belakang. Alat ini juga memiliki roda besi tunggal berbentuk drum dibagian depan. Beratnya antara 1.7-17 ton dan dapat diperberat lagi dengan mengisi pasir atau air di roda besinya. Beban yang terpakai dibagi selebar rodanya. Kecepatan bergeraknya antara 2.5-5 km/jam.
Gambar 2.2. Smooth Wheeled Roller (Surendro B, 2014)
Pneumatic-tired rollers (Gambar 2.3), mempunyai 2 sumbu dengan roda dari karet, dimana jumlah roda depan dan belakang berselisih satu dan letak roda depan belakang berselang seling hingga yang tidak terinjak oleh roda depan dapat terinjak oleh roda belakang demikian sebaliknya. Kecepatan bergeraknya berkisar 1.6 hingga 24 km/jam.
Gambar 2.3. Pneumatic-tired rollers (Surendro B, 2014)
Menurut Djatmiko Soedarmo (1993) Vibratory rollers (Gambar 2.4) atau sering disebut vibro saja, mempunyai kisaran berat 0.5-17 ton, yang mempunyai sumbu tunggal (1 roda) biasanya ditarik traktor sedangkan yang mempunyai mempunyai sumbu ganda menggunakan mesin sendiri untuk bergerak. Frekuensi getarannya tergantung pabrik pembuatnya namun untuk yang besar berkisar antara 20-35 Hz dan 40-75 Hz untuk vibratory roller yang kecil. Pada umumnya alat bisa diatur getarannya menjadi 3 posisi: kecil, menengah dan besar. Untuk alat yang ditarik traktor kecepatannya 1.5-2.5 km/jam sedangkan untuk alat yang bergerak sendiri kecepatannya 0.5-1 km/jam. Apabila sedang menggetarkan rodanya maka kecepatannya semakin rendah.
Gambar 2.4 Vibratory rollers (Surendro B, 2014)
Vibrating plate compactors (Gambar 2.5) sering disebut stamper.
Mempunyai kisaran berat 100 kg- 2 ton dan luasan pelat antara 0.16-1.6 m2. Alat ini cocok untuk memadatkan luasan yang kecil atau tempat yang terbatas untuk
Gambar 2.5 Vibrating plate compactors (Surendro B, 2014)
B. Pemadatan di Laboratorium
Pengujian pemadatan di laboratorium ada dua metode, yaitu: pengujian Pemadatan Standar (Standard Proctor Test) dan Pengujian Pemadatan Modified (Modified Proctor Test).
Pada Uji Pemadatan Standar, tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder bervolume 12,400 ft-lbf/ft³. Diameter cetakan silinder tersebut 4 in (=10,16 cm). Selama percobaan di laboratorium, cetakan itu dikelam pada sebuah pelat dasar dan di atasnya diberi perpanjangan. Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda-beda dan kemudian dipadatkan dengan menggunakan penumbuk khusus. Berat penumbuk 5,5lb (= 2,5 kg) dan tinggi jatuh 12 in. (=30,48 cm).
Jumlah tumbukan tiap lapisan sebanyak 25 kali. Prosedur pelaksanaan pemadatan ini dilakukan untuk 3 (tiga) lapisan. Uji Pemadatan Standar mengacu pada ASTM D-698 dan AASHTO T-99.
Pada Pengujian Pemadatan Modified, tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder bervolume 56,000 ft-lbf/ft³. Diameter cetakan silinder tersebut 4 in (=10,16 cm). Selama percobaan di laboratorium, cetakan itu dikelam pada sebuah pelat dasar dan di atasnya diberi perpanjangan. Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda-beda dan kemudian dipadatkan dengan menggunakan penumbuk khusus. Berat penumbuk 10lb (= 4,5 kg) dan tinggi jatuh 18 in.
(=45,72 cm). Jumlah tumbukan tiap lapisan sebanyak 25 kali. Prosedur pelaksanaan pemadatan ini dilakukan untuk 5 (lima) lapisan. Uji Pemadatan Standar mengacu pada ASTM D-698 dan AASHTO T-99.
Perbandingan alat Uji Pemadatan Standar dengan Uji Pemadatan Modified dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Perbandingan alat Uji Pemadatan Standar dengan Uji Pemadatan Modified
Pengujian pemadatan tanah baik Uji Pemadatan Standar maupun Uji
2.3.2 Parameter Pemadatan Tanah/Kompaksi A. Berat Isi Kering Maksimum (γdmaks)
RR Proctor (1993) dalam Kamarudin F.B (2005) mengatakan untuk suatu jenis tanah yang dipadatkan dengan daya pemadatan tertentu, kepadatan yang dicapai tergantung pada banyaknya air (kadar air) tanah tersebut. Besarnya kepadatan tanah, biasanya dinyatakan dalam nilai berat isi kering (ᵞd) nya.
Apabila tanah dipadatkan dengan adanya pemadatan yang tetap pada kadar air yang bervariasi, maka pada nilai kadar air tertentu akan tercapai kepadatan maksimum (γdmaks). Kadar air yang menghasilkan kepadatan maksimum disebut kadar air optimum (wopt).
Derajat kepadatan tanah dinyatakan dalam istilah berat isi kering (γd), yaitu perbandingan berat butiran tanah dengan volume total tanah. Berat Volume Tanah dapat dinyatakan dalam persamaan:
( ) dimana:
= Berat isi kering tanah (gr/cm3) = Berat isi basah tanah (gr/cm3) 1 + = kadar air tanah (%)
Redzuan, 2003 dalam Nendi (2010) mengatakan pertambahan dan pengurangan nilai kepadatan kering tergantung kepada kadar air dalam sampel tanah, berat pemadatan dan tenaga pemadatan.
Craig, 1993 dalam Nendi (2010) mengatakan pada umumnya penambahan air akan memenuhi ruang antar partikel yang sebelumnya dipenuhi udara.
Disamping itu, air juga akan merespon dengan partikel tanah dan menambah kemampuan tanah. Peningkatan kemampuan tanah akan mengurangi sifat kaku tanah untuk dipadatkan dan menghasilkan berat isi kering (γd) yang lebih tinggi.
Sedangkan penambahan volume air yang terlalu besar akan menyebabkan sebagian volume tanah akan dipenuhi air dan akan mengurangi berat isi kering tanah (γd).
Selain persamaan (2.3) juga terdapat persamaan lain dalam mengontrol berat isi kering tanah (γd) pada kondisi tanpa rongga udara (zero air void/ZAV) yaitu:
( ) Dimana:
γd = Berat isi kering tanah (gr/cm3) γ = Berat isi basah tanah (gr/cm3) Gs = Berat jenis tanah
1+ wGs = kadar air
Menurut Dandung Novianto (2012), untuk suatu kadar air tertentu, berat isi kering maksimum (ᵞdmax) secara teoritis didapat bila pada pori-pori tanah sudah hamper tidak ada udara lagi, yaitu pada saat dimana derajat kejenuhan tanah sama dengan 100%. Kondisi ini disebut Zero Air Voids (ZAV).
B. Kadar Air Optimum (wopt)
Menurut Bambang Surendro (2014) suatu tanah yang kohesif (lempung)
Untuk memudahkan pemadatan, tanah lempung perlu dibasahi, karena semakin basah tanah akan mudah dihancurkan. Namun, bila terlalu basah akan menghasilkan tanah yang kurang padat.
Dengan peningkatan kadar air, partikel tanah memiliki lapisan air disekelilingnya, sehingga lapisan air ini menjadi pelicin/pelumas, sehingga lebih mudah untuk digerakkan. Kepadatan maksimum akan diperoleh pada saat tanah memiliki kondisi kadar air optimum (wopt) yakni pada saat berai isi kering maksimum (ᵞdmax). Hubungan antara kadar air optimum dengan berat isi kering tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Hubungan kadar air optimum dengan berat isi kering maksimum.
Untuk memastikan apakah pemadatan dilapangan sudah sesuai dengan spesifikasi maka perlu diuji di lapangan, kemudian sampel dibawa ke laboratorium agar dapat diketahui nilai kepadatannya. Menurut spesifikasi umum kepadatan dilapangan harus mencapai 100% dari pemadatan di laboratorium dan 95% untuk material granural. Jika kondisi tersebut tidak tercapai maka pemadatan dinyatakan gagal atau tidak memenuhi syarat.
( )
Dalam pemadatan tanah, ada 4 faktor yang mempengaruhi kontrol pemadatan, yaitu : tipe tanah dan gradasi, kadar air optimum (wopt), berat isi kering (γd), energi pemadatan (compaction effort).
Pemadatan tanah merupakan fungsi dari kadar air, karena pada saat ini air berperan sebagai pelembut (softening agent) atau lubrikasi pada partikel tanah yang akan membantu menyusun partikel tanah mengisi rongga udara menjadi lebih padat. Namun, kelebihan air tidak akan membantu tanah mencapai densitas yang padat, karena rongga udara telah terisi oleh air yang bersifat inkompresibel yang membuat partikel tanah akan mengalir atau kehilangan friksi dan energi pamadatan langsung diterima oleh air.
Tipe tanah serta gradasi juga akan mempengaruhi kurva pemadatan.
Umumnya tanah yang dominan berbutir halus atau fine grain akan membutuhkan kadar air lebih untuk mencapai pemadatan optimum, sebaliknya tanah dominan berbutir kasar atau coarse grain membutuhkan sedikit kadar air untuk mencapai kadar air pemadatan optimum. Hal ini juga terkait pada sifat plastisnya dimana tanah berbutir halus atau fine grain seperti lempung kelanauan memiliki sifat plastis dibanding tanah berbutir kasar seperti pasir kelanauan yang memiliki indeks plastis rendah.
Secara umum, semakin tinggi derajat pemadatannya maka kemampuannya menahan gaya geser (shearing force) akan semakin rendah penurunannya. Namun demikian, Capper dan Cassie (1969) dalam Surendro B. (2016) menyatakan
kepadatan tertentu, akan diperoleh nilai kekuatan geser tertinggi dicapai pada saat kadar air dibawah kondisi optimum pada pemadatan yang maksimum.
2.3.3 Energi Pemadatan
Proses pemadatan dipengaruhi oleh hubungan antara Kadar Air (wopt) dengan Berat Isi Kering (γdmaks). Energi pemadatan yang lebih besar akan menghasilkan kondisi tanah yang lebih padat. Energi pemadatan bergantung kepada beberapa faktor seperti berat penumbuk, tinggi jatuh penumbuk, jumlah tumbukan perlapisan dan jumlah lapisan.
Hubungan antara energi pemadatan (E) untuk Proctor Standard dengan factor-faktor yang yang mempengaruhinya dapat ditulis sebagai berikut:
( ) ( ) ( ) ( )
Energi pemadatan tanah akan mempengaruhi suatu karakteristik kurva pemadatan, dimana semakin besar energi pemadatan yang diterima tanah maka efek densifikasinya akan semakin besar, sehingga nilai kadar air optimum (wopt) akan bergeser lebih kecil namun akan diperoleh nilai berat isi kering maksimum (γdmaks) yang lebih besar. Hubungan kadar air optimum (wopt) dan berat isi kering maksimum (γdmaks) sebagai berikut :
Gambar 2.8. Hubungan antara kadar air dan berat isi kering dengan beberapa jenis tanah yang telah dipadatkan (HoltzandKovacs,1981, Das,1998)
2.4 Stabilisasi Tanah
Stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan tertentu, guna memperbaiki sifat-sifat teknis tanah, atau dapat pula, stabilisasi tanah adalah usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah agar memenuhi syarat teknis tertentu.
Dalam pembangunan perkerasan jalan, stabilisasi tanah didefinisikan sebagai perbaikan material jalan lokal yang ada, dengan cara stabilisasi mekanis atau dengan cara menambahkan suatu bahan tambah (additive) ke dalam tanah.
2.4.1 Tipe-Tipe Stabilisasi
Umumnya, stabilisasi tanah dapat dibagi menjadi dua, yaitu :
1. Stabilisasi mekanis, dilakukan dengan cara mencampur atau mengaduk dua macam tanah atau lebih yang bergradasi berbeda untuk memperoleh material yang memenuhi syarat kekuatan tertentu. Pencampuran tanah ini dapat dilakukan di lokasi proyek, di pabrik, atau di tempat pengambilan bahan timbunan (borrow area). Material yang telah dicampur ini, kemudian dihamparkan dan dipadatkan di lokasi proyek. Stabilisasi mekanis dapat juga dilakukan dengan cara menggali tanah buruk ditempat dan menggantinya dengan material granuler dari tempat lain.
2. Stabilisasi dengan bahan tambah, bahan tambah (additives) adalah bahan hasil olahan pabrik yang bila ditambahkan kedalam tanah dengan perbandingan yang tepat akan memperbaiki sifat-sifat teknis tanah, seperti kekuatan, tekstur, kemudahan dikerjakan (workability), dan plastisitas.
Contoh-contoh bahan tambah adalah kapur, semen portland, abu terbang (fly ash), aspal (bitumen), dan lain-lain.
2.4.2 Pemilihan Bahan Tambahan
Hicks (2002) dalam Alaska Departement of Transportation and Public Facilities Research & Technology Transfer mengusulkan petunjuk cara pemilihan bahan stabilisasi seperti ditunjukkan dalam Tabel 2.5. Dalam metode ini, distribusi ukuran butiran dan batas-batas atterberg digunakan sebagai dasar penilaian macam stabilisasi yang akan digunakan. Petunjuk dalam Tabel 2.5 hanya sebagai pertimbangan awal dan dapat digunakan untuk maksud modifikasi tanah, seperti stabilisasi dengan kapur untuk membuat material lebih kering dan mengurangi plastisitasnya.
Tabel 2.5 Petunjuk awal untuk pemilihan metode stabilisasi
Material lolos > 25 % lolos saringan < 25 % lolos saringan saringan no.200 no.200 (0,075 mm) no.200 (0,075 mm)
Indeks Plastisitas ≤ 10 10-20 ≥ 20
≤ 6 (PI x
≤ 10 ≥ 10 Persen lolos
saringan no.200 ≤ 60
)
Bentuk stabilisasi :
Semen dan
Cocok Ragu Tidak
Cocok Cocok Cocok
campuran pengikat Cocok
Kapur Ragu Cocok Cocok Tidak
Ragu Cocok Cocok
Aspal (bitumen) Ragu Ragu Tidak
Cocok Cocok Ragu Cocok
Aspal/semen
Cocok Ragu Tidak
Cocok Cocok Ragu
dicampur Cocok
Granuler Cocok Tidak Tidak
Cocok Cocok Ragu Cocok Cocok
Lain-lain campuran Tidak
Cocok Cocok Tidak
Ragu Cocok
Cocok Cocok
Sumber : Hicks,2002
2.4.3 Stabilisasi Tanah Kapur
Kapur adalah kalsium oksida (CaO) yang dibuat dari batuan karbonat yang dipanaskan pada suhu sangat tinggi. Kapur tersebut umumnya berasal dari batu kapur (limestone) atau dolomite. Kapur yang sering dipakai untuk bahan stabilisasi adalah kapur tohor (CaO). Penambahan kapur dalam tanah akan merubah tekstur tanah. Tanah lempung yang dicampur dengan kapur memperlihatkan pengurangan secara signifikan partikel berukuran lempung (<0,002 mm) dibandingkan dengan lempung aslinya. Kapur juga memiliki sifat mengikat sehingga campuran tanah lempung merah dan kapur dapat meningkat
Umumnya, tujuan stabilisasi tanah menggunakan kapur ada 2, yaitu:
1. Kapur untuk memodifikasi sifat-sifat tanah, yaitu untuk mengurangi plastisitas, menambah mudah dikerjakan, menambah diameter butiran dan lain-lain. Di sini, kriteria untuk stabilisasi campuran secara mekanik diterapkan.
2. Kapur ditujukan untuk stabilisasi tanah secara permanen. Untuk hal ini, kriteria didasarkan pada kapasitas dukung, keawetan dan sebagainya.
Maksud dari tujuan stabilisasi pada penelitian ini adalah untuk memodifikasi sifat-sifat tanah yakni merubah sifat-sifat tanah pada kadar kapur minimal yang dapat mempertahankan daya tahannya sampai ke tingkat tertentu yang diinginkan.
Neubauer dan Thomson (1972) dalam Hardiyatmo (2010) memperlihatkan bahwa campuran tanah-kapur yang dipadatkan pada usaha pemadatan tertentu, akan mempunyai berat volume kering maksimum (γd-mak) yang lebih rendah dibandingkan dengan tanah asli tanpa kapur. Selain itu, kadar air optimum (Wopt) juga bertambah dengan naiknya kadar kapur (Gambar 2.9). Demikian pula, jika campuran tanah-kapur diberi waktu untuk terjadinya sementasi, maka kepadatan akan berkurang dan kadar air optimum bertambah.
Gambar 2.9 Pengaruh kadar kapur terhadap berat volume kering (Nubauer dan Thompson, 1972).
a)Lempung Vickdburg Buckshot;b) Ava B (1 pcf=0,16 KN/m3)
Umumnya, tanah yang mempunyai kadar lempung yang tinggi atau tanah dengan PI tinggi, membutuhkan kadar kapur yang lebih banyak, untuk berubah menjadi tidak plastis.pada awal pencampuran tanah dengan kapur, reduksi plastisitas sangat menonjol. Namun, jika kapur ditambahkan terus, reduksi plastisitasnya menjadi tidak signifikan. Thompson (1967) memperlihatkan pengaruh kadar kapur terhadap plastisitas campuran lempung-kapur, seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Pengaruh kadar kapur pada plastisitas
Sumber : Thompson, 1967
2.5 Hubungan Parameter Kompaksi dengan Index Properties
Beberapa penelitian dalam memprediksi nilai kompaksi tanah (berat isi kering maksimum dan kadar air optimum) telah banyak dikembangkan.
Penelitian-penelitian tersebut menggunakan beberapa parameter geoteknik, seperti batas plastis (plastic limit), batas cair (liquid limit), specific gravity, energi kompaksi (compaction energy), analisa distribusi butiran (Grain Size Distribution) dan klasifikasi tanah. Penelitian untuk mengetahui hubungan antara parameter kompaksi dilakukan pertama kali oleh Johnson dan Sallberg (1962).
Nilai-nilai tersebut dihubungkan dengan cara regresi linear berdasarkan nilai indeks properties (Siagian, D.W dan Muis, Z.A., 2013).
Besaran prediksi berat isi kering maksimum (γdmaks) dan kadar air optimum (wopt) juga dapat dihitung dari model yang disarankan oleh Goswami (Muis, Z.A., 1998) dengan persamaan sebagai berikut:
Y = m Log G + k (2.6)
dimana:
Y = Berat isi kering maksimum (ᵞdmax) dan kadar air optimum (wopt) m = Kemiringan kurva
k = Konstanta
G = Konstanta gradasi (1 + F) (AX1 + BX2 + CX3) X1 = % berat tertahan saringan 4,75 mm
X2 = % berat saringan 4,75 mm dan tertahan saringan 0,075 mm X3 = % berat saringan lewat 0,075 mm
A, B, C = Konstanta nomor saringan F = % butiran halus
Konstanta m dan k diperoleh dari grafik hubungan antara Log G dengan nilai berat isi kering maksimum serta nilai kadar air optimum dari hasil percobaan di laboratorium. Sedangkan F merupakan % butiran halus yang ditentukan berdasarkan persen lewat saringan 0,075 mm dan nilai Indeks Plastisitas (IP).
Tabel 2.7 Penentuan Nilai F
% Lewat Saringan 0,075 mm
Nilai F
IP < 10% IP > 10%
0 – 25 26 – 40 41 – 60 61 – 85 86 – 100
0,0 0,2 1,0 1,0 1,0
0,0 0,2 1,0 0,0 1,0
2.6 Penelitian Terdahulu
Al-Khafaji (1993) dalam Nendi (2010) telah melakukan penelitian sampel di Irak dan Amerika, untuk memperoleh persamaan-persamaan parameter kompaksi yaitu berat isi kering maksimum (Maximum Dry Density=MDD) dan kadar air optimum (Optimum Mouisture Content=OMC). Al-Khafaji merumuskan hubungan antara nilai kompaksi dengan nilai batas-batas Atterberg (LL dan PL).
Untuk tanah di Irak,
MDD = 2.44 – 0.22PL – 0.008LL (2.7) OMC = 0.24LL + 0.63PL – 3.13 (2.8) Untuk tanah di Amerika,
MDD = 2.27 – 0.19PL – 0.003LL (2.9)
OMC = 0.14LL + 0.54PL (2.10)
Blotz, et.al (1998) dalam Nendi (2010), mencoba untuk memperoleh persamaan yang diperoleh dari memplot 22 sampel tanah (Tabel 2.8) yang menyatakan bahwa hubungan linear antara berat isi kering maksimum (γdmax) dengan energi pemadatan (E). Hasil dari korelasi dinyatakan melalui persamaan regresi linear sebagai berikut:
MDD= (2.27 log LL – 0.94) Log E – 0.16 LL+ 17.02 (2.11) OMC = (12.39 – 12.21 log LL) log E + 0.67 LL + 9.21 (2.12) Walaupun demikian standar deviasi yang dibuat menunjukkan persen kesalahan yang tinggi. Untuk OMC persen kesalahan maksimum dan minimum masing-masing adalah 1,11 % dan 1,7 %. Standar untuk OMC adalah 1,03 % . Sementara untuk MDD, persen kesalahan maksmimum dan minimum masing-
masing adalaha 0,7 kN/m3 sampai 1,2 kN/m3 dan standar deviasinya adalah 0,94 kN/m3. Oleh karena persen kesalahan tersebut beliau mengusulkan agar persamaan tersebut hanya digunakan bagi tanah yang mempunyai nilai batas cair 17 LL 70.
Tabel 2.8 Sampel tanah yang digunakan untuk membentuk persamaan
Sumber : Blotz,1998 dalam Nendi, 2010
Metacalf, J.B dan Romanoschi, S.A. (2008), memprediksi nilai berat isi kering maksimum dan kadar air optimum dengan menggunakan metode persaamaan regresi linear dengan persamaan:
MDD (t/m3) = 2,0513 – 0,0513*PL – 0,000016*PM + 0,2901*GR2 (2.13) R2 = 0,81; Standard Error = 0.074 (t/m3)
OMC (%) = 9,4169 + 0,0041*PM – 0,3095*GC + 0,3107*PL (2.14) R2 = 0,78; Standard Error = 2,46 (%)
PL =Batas Plastis
PM = Modulus Plastis = IP * P0.425 (% lolos ayakan diameter 0.425) GR2 = P0.075/P0.425 (%lolos ayakan diameter 0.075/ % lolos ayakan
diameter 0.425)
GC = Koefisien Gradien = P4.75*(P.26 – P2) / 100
Gambar 2.10. MDD Prediksi vs MDD lab (Metacalf, J.B dan Romanoschi, S.A. (2008)
Gambar 2.11. OMC Prediksi vs OMC lab (Metacalf, J.B dan Romanoschi, S.A. (2008)
Kemudian Ugbe (2012) mengusulkan persamaan dalam memprediksi berat isi kering maksimum (γd) dan kadar air optimum (wopt) dengan mengunakan nilai
index properties (persentase butiran halus, batas cair dan berat jenis). Ugbe mengambil 152 sampel tanah dari Delta Negara Nigeria, kemudian melakukan pengujian index properties dan menghasilkan statistik data tanah (Tabel 2.9).
Tabel 2.9 Statistik hasil pengujian
Sumber : Ugbe (2012)
Sebuah analisis regresi berganda (regresi bertahap) dilakukan untuk memilih variabel yang paling diperhitungkan untuk prediksi karakteristik pemadatan dikehadiran variabel lain.
Karakteristik pemadatan (berat isi kering maksimum dan kadar air optimum) digunakan sebagai dependent variabel sementara persentase butiran halus, berat jenis padatan danbatas cair digunakan sebagai variabel independent.
Adapun dari hasil regresi Ugbe (2012) diperoleh persamaan sebagai berikut:
MDD = 15.665SG + 1.526LL-4.313F + 2011.960 (2.15) R2 = 0.895
OMC = 0.129F-0.0196LL-1.4233SG + 11.399 (2.16) R2 =0.795
dimana:
MDD = Maximum Dry Density (Berat isi kering maksimum)
SG = Specific Gravity (Berat jenis) F = Fines Percent (Persen butiran) LL = Liquid Limits (Batas Cair)
Ugbe (2012) menggunakan 3 variabel, sehingga dianggap dapat mewakili semua data indeks properties tanah. Disamping itu pengujian keakuratan korelasi yang digunakan Ugbe (2012) memiliki rentang yang cukup besar yakni mencapai angka 80% untuk MDD dan 90% untuk OMC.
Kemudian Australia Stabilisation Industry Association (AustStab) melakukan suatu project yang membahas studi lapangan dan pengembangan desain berbahan campuran yang bertujuan untuk meningkatkan kinerja jangka panjang dari jalan terbuka melalui stabilisasi bahan subgrade jalan. Ini menjelaskan desain campuran dan kriteria bahan tambahan pengikat.
Lokasi percobaan yang diusulkan adalah di 4 kota yang berada di barat daya New South Wales yaitu Kota Griffith, Wombat, Jerilderie dan Temora.Tujuan dari stabilisasi pada percobaan ini adalah untuk membentuk ikatan material yang ringan (unbound material) setelah stabilisasi. Hasil yang diperoleh pada test kebutuhan kapur dilakukan pada awal program mix design laboratorium untuk memberikan tanda jika kadar minimum atau dasar dari kapur terhidrasi sebesar 3% cukup untuk stabilisasi jangka panjang.
Tabel berikut menjelaskan tipe binder dan persen bahan tambah yang dipilih untuk konstruksi pada lokasi percobaan.
Tabel 2.10 Tipe binder dan persen bahan tambah untuk jalan beraspal
Nama Jalan Kota Tipe Binder Persen Aplikasi
Barber Rd Griffith Kapur hidrasi 3%
Woodlands Rd Wombat Semen/slag
(70:30) PR11L
3%
2%
Old Corowa Rd Four corners Rd
Jerilderie Kapur hidrasi PR11L Semen/slag (80:20)
3%
2%
4%
Back Mimosa Rd Temora Kapur hidrasi PR11L
3%
2%
Sumber: Australia Stabilisation Industry Association (AustStab)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yaitu melakukan pengujian tanah sampel subgrade yang dicampur dengan kapur di Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
3.2 Sampel
Sampel yang merupakan material subgrade berasal dari material timbunan dari PT. Perkebunan Nusantara II Kecamatan Patumbak Kabupaten Deli Serdang Provinsi Sumatera Utara.
Menurut Cohen, et.al, (2007) semakin besar sampel maka semakin baik, akan tetapi ada jumlah batas minimal yang harus diambil oleh peneliti yaitu sebanyak 30 sampel. Sebagaimana dikemukakan oleh Baley dalam Mahmud (2011) yang menyatakan bahwa untuk penelitian yang menggunakan analisis data statistik maka ukuran sampel minimum adalah 30. Senada dengan pendapat tersebut, Roscoe dalam Sugiono (2012) menyarankan tentang ukuran sampel untuk penelitian adalah sebagai berikut:
Ukuran sampel yang layak dalam penelitian adalah antara 30 sampai dengan 500.
Bila sampel dibagi dalam kategori maka jumlah anggota sampel setiap kategori minimal 30.
Bila dalam penelitian akan melakukan analisis dengan multivariate
(korelasi atau regresi ganda misalnya), maka jumlah anggota sampel minimal 10 kali dari jumlah variabel yang diteliti. Misalnya variable penelitiannya ada 5 (independen + dependen), maka jumlah anggota sampel = 10 x 5 = 50
Untuk penelitian eksperimen yang sederhana, yang menggunakan
kelompok eksperimen dan kelompok kontrol, maka jumlah anggota sampel masing-masing antara 10 s/d 20.
Pada penelitian ini jumlah sampel yang akan diuji adalah sebanyak 30 sampel.
3.3 Tahap Persiapan
Pada tahap ini dipersiapkan material yang akan diuji dan alat pengujian yang akan digunakan di Laboratorium. Material yang dipersiapkan adalah :
1. Tanah, diambil secara acak dari quarry Patumbak Sumatera Utara, harus tidak mengandung akar-akar tanaman dan humus. Tanah yang akan digunakan sebagai sampel harus memiliki persyaratan IP > 10. Oleh karena itu terlebih dahulu dilakukan permeriksaan Atterberg Limits yang dilakukan pada tahap ini. Satu sampel bahan uji membutuhkan berat kurang lebih 11 kg.
2. Kapur, merupakan kapur bubuk (CaO) yang dibeli di toko material, sebanyak 50 kg dan harus lolos ayakan No.200.
Gambar 3.1 Kanan : Sampel Tanah yang akan diuji ; Kiri : Kapur yang diayak menggunakan ayakan No.200
(Sumber: Dokumentasi pribadi)
3.4 Tahap Pembuatan Benda Uji
Benda uji adalah campuran tanah dengan 3% kapur sebanyak 30 sampel.
3.5 Tahap Pengujian Benda Uji
Pada tahap ini dilakukan pengujian laboratorium yang terdiri dari pengujian sifat fisik (index properties) meliputi:
1. Water Content Test (ASTM D 2216-92)
2. Sieve Analysis Test (ASTM C 136-95a,AASTHO T-27)
3. Atterberg Limit Test (ASTM D 4318-95,AASTHO T-89 & -90) 4. Specific Gravity Test (ASTM D 854-92, AASTHO T-100) 5. Compaction Test Standar Proctor (AASTHO T 99)
3.6 Tahap Pengolahan Data
Dari hasil pengujian di Laboratorium diperoleh nilai-nilai indeks properties tanah yang dicampur dengan kadar kapur 3% , juga diperoleh nilai-nilai
parameter kompaksi untuk ke-30 sampel. Keseluruhan data hasil pengujian tersebut kemudian ditabulasi untuk memudahkan perhitungan pada tahap estimasi.
3.7 Tahap Estimasi Hubungan Parameter Kompaksi dengan Indeks Properties
Estimasi hubungan Parameter Kompaksi dengan indeks properties dan pencampuran kapur dilakukan dengan menggunakan model Goswami.
Pada tahap estimasi dengan menggunakan model Goswami data yang diperlukan adalah persen butiran halus saja. Kemudian masing-masing hasil estimasi tersebut dapat dikelompokkan berdasarkan nilai klasifikasi tanahnya.
3.8 Tahap Analisa Hasil Estimasi
Menganalisa hasil estimasi dengan model Goswami, dimana persamaan yang diperoleh menunjukkan hubungan parameter kompaksi dengan nilai fines (persen butiran halus) saja. Kemudian dilihat tingkat kepercayaan dengan cara validasi, yakni untuk mendapatkan korelasi positif tingkat kepercayaannya.
Nilai parameter kompaksi estimasi yang diperoleh dengan model Goswami tersebut kemudian diperbandingkan dengan nilai parameter kompaksi yang diperoleh dari Laboratorium. Nilai parameter kompaksi estimasi juga dianalisa berdasarkan klasifikasi tanah yang diperoleh.
Keseluruhan tahapan diatas dapat dilihat pada Bagan Alir pada Gambar 3.2
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian
Tahap Persiapan
Tahap Pengujian di Laboratorium 1. Uji Kadar Air
2. Uji Berat jenis 3. Uji Atterberg 4. Analisa Saringan 5. Uji Proctor Standar
Tahap Analisa
Kesimpulan dan Saran
Selesai Mulai
Tahap Estimasi Hubungan Parameter Kompaksi dengan Index Properties
Tahap Pengolahan Data Tahap Pembuatan Benda Uji
Pencampuran tanah dengan kadar kapur 3%
BAB IV
HASIL DAN ANALISA DATA
4.1 Hasil Penelitian
Hasil penelitian merupakan hasil yang diperoleh dari pengujian di laboratorium dan hasil estimasi parameter kompaksi.
4.1.1 Hasil Pengujian Tanah Asli di Laboratorium
Pengujian tanah yang dilakukan di laboratorium bertujuan untuk menentukan indeks propertis dan parameter kompaksi tanah pada kondisi awal.
Sampel tanah yang diuji sebanyak 3 sampel untuk setiap pengujian agar data yang diperoleh lebih akurat. Dari pengujian di laboratorium diperoleh hasil sebagaimana terlihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Indeks Tanah Asli di Laboratorium
Sampel Tanah Asli 1 2 3 Rata-rata
Water content (%) 33,15 33,24 34,46 33,87
Specific Gravity (SG) 2,65 2,65 2,65 2,65
Liquid Limit (LL) (%) 38,26 41,64 40,97 40,29
Plastic Limit (PL) (%) 20,11 22,81 25,73 22,88
Plasticity Index (PI) (%) 18,15 18,83 15,24 17,41
Fines (Passing No.200) (%) 48,19 52,59 50,63 50,39
AASHTO A-6 (5) A 7-6 (7) A 7-6 (5) A-6 (6)
USCS SC ML CL CL
Maximum Dry Density (γd )(gr/cm3) 1,529 1,536 1,523 1,529
