TUGAS AKHIR
STUDI EXPERIMENTAL PERBANDINGAN
PERILAKUKUATGESER PADA TANAH LEMPUNG
YANG DISTABILISASI DENGAN BAHAN PENCAMPUR
GYPSUM DAN SEMEN
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
09 0404 155 Elisa Dwijayanti Purba
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Dalam dunia konstruksi masalah yang ditimbulkan oleh sifat fisik dan mekanis tanah sering ditemui. Salah satu upaya yang dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan melakukan proses stabilisasi tanah untuk perbaikan tanah. Proses stabilisasi tanah tersebut dapat dilakukan dengan cara mencampurkan bahan stabilisator seperti semen, gypsum, fly ash, bitumen,kapur, dan bahan-bahan olahan limbah pabrik lainnya.
Dalam penelitian ini akan dilakukan proses stabilisasi tanah dengan menggunakan bahan campuran gypsum dan semen dengan variasi kadar masing-masing campuran sebesar 4%, 8%, 10% dan 15% serta membandingkan kedua hasil dari bahan tersebut terhadap uji kuat tekan bebas tanah (Unconfined Compression Test). Tanah yang digunakan adalah tanah dengan jenis lempung.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa sampel tanah asli memiliki kadar air 20,41%, berat jenis tanah 2,65, 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, yaitu lempung dengan penilaian sedang sampai buruk.
Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) terhadap sampel tanah yang telah dicampur gypsum dan semen dengan variasi kadar yang telah ditetapkan dan masa peram selama 15 hari menghasilkan nilai pengujian kuat tekan tanah yang meningkat seiring bertambahnya kadar campuran. Hal tersebut terjadi pada campuran gypsum maupun semen. Akan tetapi, hasil nilai kuat tekan tanah yang lebih besar untuk kadar variasi campuran yang sama diperoleh dengan bahan pencampur gypsum. Bahan pencampur semen menunjukkan hasil yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan gypsum. Seperti pada hasil pengujian kuat tekan bebas tanah untuk bahan pencampur gypsum pada kadar 15% mencapai 9,388 kg/cm2 sedangkan untuk tanah lempung dengan bahan pencampur semen pada kadar campuran yang sama yaitu 15% hanya mencapai 6,063 kg/cm2.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa,
atas segala berkat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga mampu
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar
sarjana Teknik Sipil bidang Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara, dengan judul “Studi Experimental Perbandingan
Perilaku Kuat Geser Pada Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Bahan Pencampur Gypsum Dan Semen”.
Dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini tentu ada kendala-kendala
yang harus dilalui. Hal tersebut dapat dilalui oleh Penulis dengan berbagai
dukungan, bantuan dan bimbingan oleh beberapa pihak. Sehingga dalam
kesempatan ini, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., sebagai Dosen Pembimbing dan Penguji
yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan, arahan, saran
serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST, 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. 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.
6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membantu Penulis dalam
kelancaran perkuliahan selama menempuh masa studi.
7. Teristimewa untuk kedua orang tua saya, papa tersayang Drs. Kosben
Purba dan mama saya yang terhebat Bertha N. Siagian terima kasih yang
teramat dalam untuk segala pengorbanan, cinta kasih yang tiada batas,
bimbingan, dukungan, doa serta kesabaran dalam mendidik saya.
8. Untuk kakak saya tercinta Yulietha Fauzyana Purba, S.S yang walaupun
saat ini sedang berada jauh dari keluarga di Jerman tetapi tidak pernah
bosan untuk memberikan dukungan, doa, kasih sayang serta nasehat dan
saran kepada Penulis. I miss you so much.
9. Untuk adik saya tercinta Ary Prabowo H. Purba atas segala dukungan, doa
dan kasih sayang yang telah diberikan selama ini kepada Penulis. Serta
untuk Inanguda T.M.Rita Siagian, S.Pd, MM., serta keluarga terima kasih
atas segala nasehat, motivasi dan doa bagi Penulis.
10. Teman-teman tersayang Maria, Plani, Sumihar, Yessica, Desi, Manna
Grace dan Mariance atas segala dukungan, bantuan, doa dan kenangan
11.Teman-teman seperjuangan Geoteknik 2009, Agrifa, Atina, Erin,
Hasoloan, Manna serta Nita terima kasih atas segala bantuannya selama
ini.
12.Teman-teman yang telah banyak membantu selama proses pengerjaan
penelitian ini,Wahyu, Suparta, Sahala, Frengky, Adi Pranata, Edwin,
Yoppie, Erik, Abraham, Jimmy, Antonius Ariyoga, Jostar serta
teman-teman mahasiswa/i angkatan 2009 sipil lainnya yang tidak dapat
disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama
ini.
13.Untuk abang-abang dan kakak-kakak angkatan 2006 atas motivasi dan
nasehat kepada Penulis serta adik-adik angkatan 2012 atas segala
bantuannya.
14.Untuk seluruh asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah
turut membantu dan telah memberikan izin penggunaan tempat, terima
kasih atas kerja samanya.
15.Untuk seluruh asisten Laboratorium Beton USU yang telah turut
membantu dan telah memberikan izin penggunaan tempat, terima kasih
atas kerja samanya.
16.Dan segenap pihak yang belum dapat Penulis sebutkan di sini atas segala
jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun,
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, Februari 2014
09 0404 155
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Umum ... 1
1.2 Latar Belakang ... 3
1.3 Rumusan Masalah ... 5
1.4 Maksud dan Tujuan Penelitian ... 5
1.5 Metodologi Penelitian ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8
2.1 Tanah ... 8
2.2 Elemen Tanah ... 10
2.3 Uji Klasifikasi Tanah ... 16
2.3.1Batas-Batas Atterberg ... 16
2.3.1.1 Batas Cair ... 17
2.3.1.2 Batas Plastis ... 19
2.3.1.4 Indeks Plastisitas ... 20
2.5.2.3 Montmorillonite ... 36
2.5.3 Sifat Umum Lempung ... 37
2.6 Stabilisasi Tanah ... 42
2.6.1 Konsep Umum Stabilisasi Tanah ... 42
2.6.2 Stabilisasi Tanah dengan Gypsum ... 47
2.6.2.1 Gypsum ... 48
2.6.2.2 Komposisi Kimia Gypsum ... 50
2.6.3 Stabilisasi Tanah dengan Semen ... 51
2.6.3.1 Semen ... 53
2.6.3.2 Proses Kimia Stabilisasi Tanah Semen ... 59
2.7 Pemadatan Tanah ... 60
2.7.2 Pemadatan Laboratorium dan Pemadatan Lapangan ... 63
2.8 Kuat Geser ... 63
2.8.1 Konsep Umum Kuat Geser ... 63
2.8.2 Uji Kuat Tekan Bebas ... 65
2.8.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb ... 68
2.8.4 Sensitifitas Tanah Lempung ... 69
2.9 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 73
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 75
3.1 Program Penelitian... 75
3.2 Pekerjaan Persiapan ... 77
3.3 Proses Pengambilan Sampel... 77
3.4 Pembuatan Benda Uji ... 78
3.4.1 Penentuan Kombinasi Campuran ... 78
3.4.2 Pembuatan Benda Uji Untuk Uji Kuat Tekan Bebas ... 79
3.5 Pekerjaan Laboratorium ... 80
3.5.1 Uji Sifat Fisik Tanah ... 80
3.5.2 Uji Sifat Mekanis Tanah ... 80
3.5.2.1 Uji Proctor Standar ... 80
3.5.2.2Uji Kuat Tekan Bebas ... 81
3.6 Analisis Data Laboratorium ... 82
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 83
4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah ... 83
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ... 83
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stabilisator ... 86
4.2.2.1 Batas Cair ... 88
4.2.2.2 Batas Plastis ... 89
4.2.2.3 Indeks Plastisitas ... 90
4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ... 91
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah ... 91
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah dengan Bahan Stabilisator ... 92
4.3.3 Berat Isi Kering Maksimum ... 93
4.3.4 Kadar Air Maksimum Campuran... 95
4.3.5 Pengujian Kuat Tekan Bebas ... 96
4.4 Keruntuhan Benda Uji ... 100
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 103
5.1 Kesimpulan... 103
5.2 Saran ... 106
DAFTAR GAMBAR
2.1 Tiga Fase Elemen Tanah 10
2.2 Batas-Batas Atterberg 17
2.3 Alat Uji Batas Cair 18
2.4 Klasifikasi Berdasar Tekstur Tanah 24
2.5 Klasifikasi Tanah Sistem Unified 26
2.6 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 28
2.7 Struktur Atom Mineral Lempung 33
2.8 Struktur Kaolinite 34
2.9 Struktur Illite 36
2.10 Struktur Montmorillonite 37
2.11 SifatDipolarMolekulAir 40
2.12 MolekulAirDipolardalamLapisanGanda 40
2.13 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 62
2.14 Skema Uji Tekan Bebas 66
2.15 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan
qudi atas sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap 67
2.16 Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser 68 2.17 Grafik Sensitifitas Tanah Asli dan Tanah Remoulded 69 2.18 Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah Remoulded 70
3.1 Diagram Alir Penelitian 76
4.1. Plot grafik klasifikasi USCS 85
4.2. Grafik analisa saringan 85
4.3. Grafik Batas Cair ( Liquid Limit) , Atterberg Limit 86 4.4. Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL)
denganpersentase bahan stabilisator gypsum dan semen
dengan waktu pemeraman selama 15 hari. 88
4.5. Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL)
denganpersentase bahan stabilisator gypsum dan semen
4.6. Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP) denganpersentase bahan stabilisator gypsum dan semen
dengan waktu pemeraman selama 15 hari. 90
4.7. Kurva kepadatan tanah 92
4.8. Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γd maks) tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama
15 hari. 94
4.9. Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt )
danvariasi campuran dengan waktu pemeraman selama 15 hari. 96 4.10. Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli
dan tanah remoulded. 98
4.11. Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
variasicampuran dengan waktu pemeraman selama 15 hari 98
4.12. Pola Retak Benda Uji Campuran Gypsum 101
DAFTAR TABEL
2.1 Derajat KejenuhandanKondisi Tanah 13
2.2 Berat Jenis Tanah 16
2.3 IndeksPlastisitas Tanah 20
2.4 AktivitasTanahLempung 38
2.5 Pengujian Pemadatan Proctor 61
2.6 Hubungan Kuat Tekan Bebas Lempung Dengan Konsistensinya 67
2.7 Sensitifitas Lempung 71
4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah 84
4.2 Data HasilUjiAtterberg Limit 87
4.3 Data UjiPemadatan Tanah 92
4.4 Data Hasil Uji Pemadatan (Compaction) 93
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis
Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan
Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, Unconfined Compression Test
