10. Analisa Ukuran Butiran Tanah

(1)

Analisa Ukuran Butiran Tanah

Oleh :

TIM GEOTEKNIK POLBAN

Laboratorium Uji Tanah

Jurusan Teknik Sipil

Politeknik Negeri Bandung

(2)

Untuk menentukan distribusi ukuran butiran (gradasi) tanah. Sesuai dengan

jenis ukuran butir tanah, cara menganalisa ukuran butir tanah dapat

dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

• Analisa saringan untuk tanah berbutir kasar.

_{Analisa saringan untuk tanah berbutir kasar.}

• Analisa air suling untuk tanah berbutir halus.

_{Analisa air suling untuk tanah berbutir halus.}

• Analisa gabungan.

_{Analisa gabungan.}

(3)

Sifat-sifat suatu macam tanah tertentu sangat tergantung kepada ukuran butirnya. Ukuran butir tanah ini juga merupakan dasar untuk klasifikasi atau pemberian nama pada macam-macam tanah tertentu. Oleh karena itu pengujian pengukuran besarnya butir tanah atau analisa distribusi ukuran butir tanah (gradasi) sangat sering dilakukan dalam bidang “Mekanika Tanah”.

Distribusi ukuran butir tanah (gradasi) dideskripsikan dalam presentase perbandingan dari berat tanah yang memiliki ukuran butir tertentu terhadap berat tanah total dalam keadaan kering oven. Kemudian besarnya butir tanah biasanya digambarkan dalam bentuk grafik, yaitu grafik lengkung gradasi (grading curve) atau grafik lengkung pembagian butir, dimana dalam gambar ini dapat dilihat besarnya butir yang merupakan batas antara kerikil, dan pasir, pasir dan lanau dan sebagainya.

(4)

1.Analisa saringan

analisa ini dilakukan untuk menganalisa partikel tanah yang berukuran lebih besar dari 0,075 mm (tertahan pada saringan # No. 200).

Pelaksanaannya adalah dengan menyaring tanah menggunakan satu set saringan dengan susunan secara berurutan saringan dengan menggunakan satu set saringan dengan lubang yang besar di atas dan yang kecil di bawahnya. Pada umumnya saringan yang digunakan dimulai dari # No. 4 sampai dengan # No. 200.

Suatu tanah dapat memilki butir yang kasar dimana butiran tersebut dapat dengan mudah dikelompokkan menggunakan saringan. Namun selain butiran kasar terdapat pula butir yang sangat halus sehingga sangat sulit untuk dilakukan penyaringan yang akurat. Oleh karena itu dalam menentukan analisa butir tanah ada 3 cara, masing-masing dilakukan untuk kondisi yang berbeda yaitu :

(5)

2. Analisa Hidrometer

analisa ini dilakukan untuk menganalisa partikel tanah yang berukuran lebih kecil dari 0,075 mm (lolos pada saringan # No. 200). Pengujian ini tidak boleh dilakukan untuk tanah dengan butiran diatas 0,075 mm.

Pelaksaannya didasarkan pada prinsip sendimentasi butiran-butiran tanah di dalam air. Dimana suatu contoh tanah yang dilarutkan dalam air, partikel-partikelnya akan turun mengendap dengan kecepatan yang berbeda-beda tergantung pada ukurannya, bentuk dan berat partikelnya.

3. Analisa Gabungan

Seringkali analisa saringan dan analisa hydrometer sama-sama dilakukan terhadap satu contoh tanah, terutama untuk contoh tanah yang butiran lolos saringan No. 200 – nya lebih dari 10 persen. Contoh tanah tersebut disaring dahulu dengan saringan No. 200. kemudian tanah yang tertahan dianalisa saringan dan tanah yang lolos saringan

(6)

A. Analisa Saringan • Seperangkat saringan • Timbangan (ketelitian 0,01 gr) • Oven • Container/ cawan • Sikat/ kuas • Dessikator • Mixer

• Mortar & pengaduk karet, dll

B. Analisa Hidrometer • Hidrometer

• Jar (gelas ukur) 1000 cc

• Timbangan (ketelitian 0,01 gr) • Oven • Dessikator • Cawan/ container • Mixer • Stopwacth • Thermometer • Air suling

(7)

A. Analisa Saringan

1. Contoh tanah ± 500 gr diberi air suling secukupnya diaduk/ dikocok hingga butir-butirnya terlepas. Bila perlu diberi dispersion agent, kemudian dioven sampai kering.

2. Masing-masing dibersihkan dan ditimbang, kemudian disusun menurut ukurannya. Ukuran yang besar di atas dan paling bawah dipasang pan.

3. Contoh tanah didinginkan dan ditimbang. Bila contoh tanah berbongkah-bongkah diremas dengan jari atau dengan pengaduk karet.

4. Tuangkan tanah ke atas saringan dan gitangkan saringan tersebut. Bila ada gunakan alat penggetar.

5. Timbang masing saringan untuk mengetahui berat tanah yang tertahan pada masing-masing saringan, yaitu berat saringan sesudah penyaringan (+ tanah) dikurangi berat saringan sebelum penyaringan (tanpa tanah).

(8)

B. Analisa Air Suling

B.1. Kalibrasi Hidrometer

Ukur volume hydrometer (Vh) sbb :

1. Gelas ukur diisi air sampai skala volume tertentu (Vs).

2. Celupkan hydrometer ke dalam gelas ukur, sehingga volume air naik (V), maka :

Vb = V – Va

3. Tentukan luas penampang gelas ukur. 4. Ukur panjang hydrometer (h)

Ukur tinggi pembacaan (H) untuk setiap pembacaan R (variabel), misalnya : R = 30 H30 = X1 R = 20 H29 = X2 R = 10 H10 = X3 R = 00 H00 = X4

Langkah kerja

(9)

Hitung kedalaman efektif (Zr) :











 





A

V

h

H

Z

h r Dimana : H = Tinggi pembacaan H = panjang hydrometer Vh = volume Hidrometer A = luas penampang

Data-data ini diplot pada grafik yang disebut grafik kalibrasi hydrometer dengan R

Sebagai absis dan Zr sebagai ordinat.

(10)

B.2.Analisa Hidrometer

1. Contoh tanah ± 100 gr dioven sampai kering.

2. Contoh tanah kering ditimbang sebanyak 50 gr, masukkan ke dalam cawan/mangkok, diberi air suling dan dispersion agent secukupnya, sambil diaduk, kemudian selama ± 24 jam.

3. Siapkan 2 buah gelas ukur (jar) yang sudah dikalibrasi. Gelas ukur diisi dengan air suling sampai dengan 1000 cc dan masukan hydrometer ke dalamnya (kecuali waktu pembacaan, hydrometer harus tetap berada di gelas ukur I) dan gelas ukur II disiapkan untuk tempat suspensi.

4. Contoh tanah dimasukan ke dalam mangkok alat pengaduk (mixer) kemudian dikocok selama ± 10 menit.

5. Setelah dikocok suspensi langsung dimasukkan ke dalam gelas ukur II, kemudian di tambah air suling sehingga suspensi menjadi 1000 cc.

6. Siapkan stopwatch dan catatan pembacaan.

7. Tutup gelas ukur dengan telapak tangan dan kocok suspensi tersebut. Dengan cara membolak-balik gelas ukurnya, hingga contoh tanah tidak ada yang mengendap di dasar gelas ukur.

(11)

8. Letakkan gelas ukur, segera masukkan hydrometer ke dalam suspensi dan langsung dibaca pada waktu 0 ; ¼ ; ½ ; 1 dan 2 menit tanpa memindahkan hydrometer serta diukur temperaturnya.

9. Pindahkan hydrometer ke gelas ukur I, kemudian ulangi langkah 7 dan 8 sampai diperoleh dua pembacaan yang sama atau hampir sama. Setelah itu pindahkan hydrometer ke dalam gelas ukur I.

10.Kocok kembali suspensi dengan cara seperti di atas, dan lakukan pembacaan

berikutnya yaitu pada interval waktu 5” ; 10” ; 20” ; 40” ; 60” ; 180” ; dan 1440” (24 jam). Untuk pembacaan-pembacaan ini, hydrometer dimasukan ke dalam

suspensi (gelas ukur II), hanya pada waktu pembacaan. Untuk memberi kesempatan hydrometer diam, masukan ½ menit sebelum pembacaan dilakukan dan setiap

pembacaan di ukur temperaturnya.

11.Setelah pembacaan terakhir, pindahkan suspensi kedalam pan yang sesuai dan telah siketahui beratnya. Jaga jangan sampai ada contoh tanah atau suspensi yang

terbuang. Gelas ukur harus bersih dan semua air pencuci harus dimasukkan ke dalam pan (tidak boleh terbuang).

12.Suspensi dioven sampai betul-betul kering (mungkin lebih dari 24 jam). Kemudian didinginkan dan ditimbang hingga diketahui berat tanah kering (Ws).

(12)

C. Analisa Gabungan

1. Contoh tanah yang sudah dikeringkan ditimbang sebanyak 100 gr

2. Masukan ke dalam cawan/mangkok, dilakukan seperti B.2 langkah 2 sampai 4. 3. Suspensi yang telah dikocok, disaring dengan saringan No. 200.

4. Bagian yang tertahan di bagian atas saringan No. 200 dikumpulkan dengan hati-hati (jangan sampai ada yang terbuang atau tertinggal pada saringan) masukan ke dalam pan yang sesuai berikut dengan air pencuci dan dioven sampai kering. Selanjutnya dilakukan analisa saringan seperti pada A langkah 2 s/d 5.

5. Bagian yang lolos saringan No. 200 yang berupa suspensi langsung dimasukkan ke dalam gelas ukur II yang telah disiapkan dan tambahkan air suling hingga suspensi menjadi 1000 cc.

(13)

6. Lakukan percobaan pembacaan hydrometer untuk mendapatkan bacaan awal (1/4 menit pertama) mendekati 1030 (kapasitas hydrometer).

7. Bila bacaan terlalu tinggi (tidak masuk) berarti suspensinya telalu kental. Buanglah sedikit kemudian dan tambahkan lagi air suling hingga suspensi menjadi 1000 cc dan lakukan lagi percobaan pembacaan seperti di atas, sedemikian rupa hingga didapat bacaan awal mendekati 1030.

8. Bila bacaan lebih kecil dari 1030 cc, percobaan langsung dilanjutkan.

9. Selanjutnya lakukan percobaan seperti pada B.2 langkah 6 sampai dengan 12.

(14)

1. Analisa Saringan

Berat tertahan = Berat saringan sesudah percobaan (+ tanah) – berat saringan

100%

x

tanah

contoh

berat

tertahan

berat

:

tertahan

Berat

%

Contoh perhitungan :

Berat contoh tanah 100 gr

Berat saringan sesudah percobaan (+ tanah) = 2,98,53 gr

Berat saringan = 293,22 gr

Berat tertahan = Berat saringan sesudah percobaan (+ tanah) – berat saringan = 298,53 – 293, 22 = 5,31

5,31%

x100%

100 5,31

tertahan

Berat

%

100 x

tanah

contoh

berat

tertahan

berat

Tertahan

berat

%



(15)

Analisa Saringan NO SARINGAN UKURAN (mm) BERAT

SARINGAN SARINGAN BERAT TANAH (gr) TERTAHA N SARINGAN (gr) JUMLAH TERTAHA N (gr) %

TERTAHAN % TERTAHAN KOMULATIF SARINGAN% LOLOS

4/ 4,760 447,86 448,41 0,55 0,55 0,55 0,55 99,45 8/ 2,380 333,40 333,53 0,13 0,69 0,13 0,68 99,32 20/ 0,840 322,69 323,92 1,23 1,91 1,23 1,91 98,09 40/ 0,420 293,22 305,01 11,79 13,70 11,79 13,70 86,30 100/ 0,149 287,71 292,90 5,19 18,89 5,19 18,80 81,11 200/ 0,740 273,25 281,30 8,05 26,94 8,05 26,94 73,06 PAN 273,25 346,31 73,06 100,00 73,06 100,00 0,00

(16)

Perhitungan : Perhitungan : R = 30 R = 30 H30 = 3,20 cm H30 = 3,20 cm Zr = 3,20 + ½ (14,4 – 1,9) = 9,45 cmZr = 3,20 + ½ (14,4 – 1,9) = 9,45 cm R = 00 R = 00 H00 = 11,20 cm H00 = 11,20 cm Zr = 11,20 + ½ (14,4 – 1,9) = 17,45 cmZr = 11,20 + ½ (14,4 – 1,9) = 17,45 cm

cm

0,267

30

0 9,45

17,45

m







jadi : jadi : ZrZr = - m.R + 17,45 cm= - m.R + 17,45 cm = - 0,276 R + 17,45 = - 0,276 R + 17,45 vh/A vh/A = 1,9 cm= 1,9 cm vh vh = 1,9 x A = 1,9 x ¼ π 5,92 = 51,92= 1,9 x A = 1,9 x ¼ π 5,92 = 51,92 2. Analisa Hidrometer 2. Analisa Hidrometer a. Kalibrasi Hidrometer a. Kalibrasi Hidrometer Data didapat : Data didapat : D D = 5,9 cm= 5,9 cm R = 30R = 30 H30 = 3,20 cmH30 = 3,20 cm h h = 14,4 cm= 14,4 cm R = 20 R = 20 H20 = 5,80 cmH20 = 5,80 cm vh/A vh/A = 1,9 = 1,9 R = 10 R = 10 H10 = 8,20 cmH10 = 8,20 cm R = 00 R = 00 H00 = 11,20 cmH00 = 11,20 cm

(17)

b. Diameter efektif (D)





t

Zr

1 Gs

30η

D





dimana : D = diameter butir

ή = viskositas air pada temperature percobaan Gs = berat jenis

Zr = kedalaman efektif hydrometer (dari grafis kalibrasi) t = waktu pengendapan

contoh perhitungan : Pada menit ke-2

ή = 0,0000087183 Zr = 8,639 Gs = 2,41 t = 2





2 0,028mm

8,639

1 2,41

87183

30x0,00000

Gs







(18)

c. Persentase lebih halus (N)

x100%

1)

Wd(Gs

R.Gs

N





dimana :

N = persentase lebih halus Gs = berat jenis tanah

R = volume suspensi

Wd = berat tanah keadaan kering

Rh = pembacaan hydrometer pada suspensi C = pembacaan hydrometer pada air suling R = Rh + C

Contoh perhitungan : Pada menit ke-2

Gs = 2,41 C = - 1 Wd = 73,06 R = Rh + C = 34 + (-1) = 33 Rh = 34

%

100 1)

73,06(2,41

(2,41)

33 %

100 1)

-Wd(Gs

Gs

R

N





(19)

2. Analisa Gabungan

koreksi persentase lebih halus (N’)

W

W'

N

N'



dimana : dimana : N’

N’ = persentase lebih halus (gabungan)= persentase lebih halus (gabungan) N

N = persentase lebih halus (analisa hydrometer)= persentase lebih halus (analisa hydrometer) W’

W’ = butir tanah yang lolos saringan No. 200= butir tanah yang lolos saringan No. 200 W

W = berat butir tanah total = berat butir tanah total

Contoh perhitungan :

Pada menit ke-2

N N = 77,20 %= 77,20 % W W = 100,00 gr= 100,00 gr W’ W’ = 73,06 gr= 73,06 gr

%

56,40

100,00

73,06

77,20

W

W'

N

N'



(20)

Dari grafik analisa ayak didapat :

D60 = 0,042 ; D30 = 0,003 ; D10 = 0,0005

Maka koefisien keseragaman

84 0005

,

0

042 ,

0 D

D

Cu

10 60



koefisien gradasi

₀

_,

₄₂

0,0005

x

042 ,

0 0,003

D

x

D

Cc

2 10 60 2 30



dan komposisi butiran tanah tersebut adalah sebagai berikut •kerikil = 1 %

•pasir = 35 % •Lanau = 34 % •Lempung = 30 %

Dari hasil pengujian komposisi gabungan tanah terdapat Pasir kelanauan

(21)