Kajian Efektifitas Penggunaan Semen dan Limbah Karbit Terhadap Stabilitas Tanah Lempung Dengan Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Teks penuh

(1)

TUGAS AKHIR

KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN SEMEN DAN LIMBAH KARBIT TERHADAP STABILITAS TANAH LEMPUNG DENGAN PENGUJIAN

KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST)

Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana

Disusun Oleh :

110404081 FARADITHA YESIKA

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

ABSTRAK

Tanah mempunyai peranan yang sangat penting sebagai media pondasi untuk menyebarkan beban bangunan kedalamnya.Kondisi tanah di setiap tempat sangatlah berbeda karena tanah secara ilmiah merupakan material yang rumit dan sangat bervariasi.Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat lunak sehingga tidak sesuai untuk pembangunan, maka tanah tersebut sebaiknya distabilisasi.Bahantambahyangbiasadigunakanuntukstabilisasi

tanahantaralain,semen,kapur, abuterbang,abusekampadi,ataucampuran antara

duaatautigabahantambahtsb. Dalam penelitian ini, bahan tambah yang digunakan adalah semen dan limbah karbit.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat penambahan 2% PC dan variasi kadar limbah karbit pada tanah lempung, kemudian

untuk mengetahui nilai kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined

Compression Test) akibat adanya penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan limbah karbit

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penambahan bahan tersebut benar mempengaruhi index properties dan kuat tekan tanah. Tanah asli yang digunakan

dalam penelitian ini memiliki nilai kuat tekan bebas sebesar 1,43 kg/cm2. Setelah

tanah distabilisasi dengan berbagai variasi kadar limbah karbit diperoleh nilai kuat tekan bebas terbesar terjadi pada kadar penambahan 2% semen + 9% limbah karbit

yaitu sebesar 2,56 kg/cm2. Semakin banyak kadar limbah karbit yang digunakan,

daya dukung akan terus mengalami penurunan tetapi tetap di atas nilai kuat tekan tanah asli.

(3)

KATA PENGANTAR

Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat allah swt atas berkat,

rahmat, taufik dan hidayah-nya, penyusunan tugas akhir yang berjudul “Kajian

Efektifitas Penggunaan Semen dan Limbah Karbit Terhadap Stabilitas Tanah

Lempung Dengan Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)”,

dapat diselesaikan dengan baik.Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk melengkapi

persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik,

Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Penulisan dan penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan,

serta dukungan dari berbagai pihak.Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis

dengan senang hati ingin menyampaikan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua saya Bapak Eddi Faisal Djansiwar dan Ibu Syamsinur yang

selalu mendidik, merawat, membimbing, memotivasi, serta memberikan

dukungan penuh dengan kesabaran dan cinta kasih sehingga penulis dapat

melewati segala rintangan dengan baik di setiap jenjang pendidikan dan

kehidupan.

2. Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai dosen pembimbing yang telah sabar

memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada penulis untuk

menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

3. BapakProf. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE.dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT.,

sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik

(4)

5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara.

6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika Tanah

Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan

pengajaran kepada Penulis.

8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara.

9. Fauzi Irawan Djansiwar, Fahmi Djayadi Djansiwar, dan Ayu Suci Lestari,

selaku abang dan kakak tercinta yang tidak pernah bosan menyemangati

penulis untuk menyelesaikan tugas akhir sesegera mungkin.

10.Sahabat-sahabat penulis yaitu Cut Mita Khalisa yang tanpa henti memberikan

dukungan sembari menyelesaikan tugas akhir bersama-sama di universitas

masing-masing serta kak Fauziah Balqis yang selalu menghibur dan

menyemangati penulis dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.

11.Teman-teman PLAYGROUP yang beranggotakan Nate, Mingko, dan Yolong

yang selalu berhasil menaikkan mood dan semangat setiap kali penulis

merasa down dalam situasi apapun.

12.Nanda Imam Furqoni atas bantuan, doa dan dukungan yang diberikan selama

pengerjaan tugas akhir.

13.Teman-teman Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU, Jeriko, Joy,

Yogi, Thyo, Iqbal, Novra, Wisman, dan Manimpan yang telah membantu dan

(5)

14.Teman kelompok Tugas Akhir sekaligus sahabat baik Intan dan Adel yang

saling membantu dan menyemangati satu sama lain.

15.Senior-senior stambuk 2008 khususnya bang Ozi, bang Ucup, dan bang Ibnu

yang memberikan banyak masukan kepada penulis.

16.Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2011, Rozaqon, Rendra, Eky, Wahyu,

Ilham, Irene, Lini, Meita, Surya dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu

persatu yang telah memberi bantuan, dukungan serta semangat dalam

pengerjaan tugas akhir ini.

17.Adik-adik stambuk 2014, khususnya Ridho, Rajib, Arya, Deny, Darma,

Fahrurozi, dan lainnya yang telah meyumbangkan waktu dan tenaga untuk

membantu penulis dalam proses pengerjaan tugas akhir.

18.Seluruh teman-teman sub-jurusan geoteknik yang tidak dapat disebutkan satu

persatu atas doa, semangat, dukungan, serta motivasi yang diberikan.

Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan yang

disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya. Oleh karena

itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dariBapak dan Ibu Staf

Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, penulis ucapkan terima kasih dan berharap agar tugas akhir ini

dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Medan, Februari 2016

(6)

DAFTAR ISI

Daftar Notasi... .. xiv

Daftar Lampiran... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Umum ... 1

1.2 Latar Belakang ... 2

1.3 Tujuandan Manfaat Penelitian ... 4

1.4.1 Tujuan ... 4

1.4.2 Manfaat ... 4

1.4 PembatasanPenelitian ... 4

1.5 MetodologiPenelitian ... 5

1.6 SistematikaPenulisan ... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8

2.1 Tinjauan Umum ... 8

2.1.1 Tanah ... 8

2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ... 10

2.1.2.1 Kadar Air (Water Content)... 10

2.1.2.2 Angka Pori(Void Ratio)... 11

(7)

2.1.2.4 Berat Volume Basah (Unit Weight) ... 12

2.1.2.5 Berat Volume Kering (DryUnit Weight) ... 12

2.1.2.6 Berat Volume Butiran Padat (Soil Volume Weight) ... 13

2.1.2.7 Berat Jenis (Specific Gravity) ... 13

2.1.2.8 Derajat Kejenuhan ... 14

2.1.3 Uji Klasifikasi Tanah ... 15

2.1.3.1 Batas-Batas Atterberg ... 15

2.1.3.2 Gradasi Ukuran Butir ... 20

2.1.3.3 Analisa Hidrometer ... 21

2.1.4 Sistem Klasifikasi Tanah ... 22

2.1.4.1 Klasifikasi Berdasarkan Tekstur/Ukuran Butir Tanah... 22

2.1.4.2 Klasifikasi Sistem Kesatuan Tanah (Unified Soil Classification System) ... 23

2.1.4.3 Klasifikasi Sistem AASHTO (AASHTO Classification System) ... 25

2.1.5 Sifat-Sifat Mekanis Tanah ... 26

2.1.5.1Pemadatan Tanah (Compaction) ... 26

2.1.5.2Pengujian Uji Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ... 27

(8)

2.2 Bahan-Bahan Penelitian ... 31

2.2.1 Tanah Lempung ... 31

2.2.1.1 Defenisi Lempung ... 31

2.2.1.2 Lempung dan Mineral Penyusunnya ... 32

2.2.1.3 Sifat Umum Lempung ... 38

2.2.2 Semen ... 42

2.2.2.1 Umum ... 42

2.2.2.2 Semen Portland ... 43

2.2.2.3 Jenis-Jenis Semen Portland ... 44

2.2.3 Limbah Kalsium Karbida (CCR) ... 46

2.3 Stabilitas Tanah ... 47

2.3.1 Konsep Umum Stabilitas Tanah ... 47

2.3.2 Stabilisasi Tanah Dengan Semen ... 49

2.3.3 Stabilisasi Tanah Dengan Karbit ... 50

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 51

3.1 Program Penelitian ... 51

3.2 Pekerjaan Persiapan ... 51

3.3 Proses Pengambilan Sampling Tanah ... 53

3.4 Pekerjaan Laboratorium ... 54

3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah ... 54

3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah ... 54

(9)

3.4.2.2Uji UCT (Unconfined Compression Test) ... 55

3.5 Analisis Data Laboratorium ... 56

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 57

4.1 Pendahuluan ... 57

4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah ... 57

4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ... 57

4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Limbah Karbit ... 60

4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator ... 61

4.2.3.1Batas Cair (Liquid Limit) ... 62

4.2.3.2Batas Plastis (Plastic Limit) ... 63

4.2.3.3Indeks Plastisitas (Plasticity Index) ... 64

4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ... 65

4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli (Compaction) ... 65

4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator ... 66

4.3.2.1Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ... 67

4.3.2.2Kadar Air Optimum Campuran ... 68

4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ... 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 74

5.1 Kesimpulan ... 74

(10)

Daftar Pustaka ... xvii

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tiga Fase Elemen Tanah 9

Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 16

Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool 17

Gambar 2.4 Ayakan Untuk Pengujian Sieve Analysis 21

Gambar 2.5Alat Hidrometer Jenis ASTM 152H 22

Gambar 2.6Diagram Klasifikasi Tekstur 23

Gambar 2.7Klasifikasi Tanah Sistem Unified 25

Gambar 2.8Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 26

Gambar 2.9Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 27

Gambar 2.10Skema Uji Tekan Bebas 28

Gambar 2.11Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu Sebagai

Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap 29

Gambar 2.12Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser 31

Gambar 2.13Struktur AtomMineral Lempung 33

Gambar 2.14Struktur Kaolinite 35

Gambar 2.15StrukturMontmorillonite 36

(12)

Gambar 2.17SifatDipolarMolekulAir 40

Gambar 2.18Tarik Menarik Molekul Dipolar PadaLapisanGanda 41

Gambar 3.1Diagram Alir Penelitian 52

Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS 59

Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan 59

Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (liquid limit), Atterberg Limit 60

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi

campuran PC dan CCR 62

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi

campuran PC dan CCR 63

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan

variasi campuran PC dan CCR 64

Gambar 4.7 Kurva Kepadatan Tanah Asli 66

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)

tanah denganvariasi campuran 68

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )

(13)

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan

regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli

dan tanah remoulded. 71

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan denganvariasi

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Berat Jenis Tanah 14

Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 15

Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah 20

Tabel 2.4Hubungan Konsistensi Dengan Kuat Tekan Bebas Tanah

Lempung 29

Tabel 2.5Aktivitas Tanah Lempung 39

Tabel 2.6Persyaratan Standart Komposisi Kimia Semen Portland 46

Tabel 2.7Hasil Pengujian Analisis Kimia Limbah Karbit 47

Tabel 4.1Data Uji Sifat Fisik Tanah 58

Tabel 4.2Data Uji Sifat Fisik Limbah Karbit 60

Tabel 4.3Data Hasil Uji Atterberg Limits 61

Tabel 4.4Data Uji Pemadatan Tanah Asli 65

Tabel 4.5Data Hasil Uji Compaction 67

Tabel 4.6Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas 2% PC dengan Berbagai

Variasi Penambahan CCR 70

Tabel 4.7 Perbandingan Antara Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah

Remoulded 70

(15)

DAFTAR NOTASI

�� Berat butiran padat(gr)

�� Berat air(gr)

�� Berat volume butiran padat(gr/cm3)

�� Berat jenis tanah

S Derajat kejenuhan(%)

SL Batas susut

�1 Berat tanah basah dalam cawan percobaan(gr)

�2 Berat tanah kering oven(gr)

�1 Volume tanah basah dalam cawan

�2 Volume tanah kering oven

�� Berat jenis air

(16)

LL Batas cair(%)

PL Batas plastis(%)

�� Kuat geser(kg/cm2)

�1 Tegangan utama(kg/cm

2 )

�� Kuat tekan bebas tanah

�� Kohesi

Ø Sudut geser tanah (0)

�� Tegangan runtuh

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

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-1, Data UjiLaboratorium, Kadar Air danBeratJenis

Lampiran-2, Data UjiLaboratorium, AnalisaSaringan

Lampiran-3, Data UjiLaboratorium, Atterberg Limit

Lampiran-4, Data UjiLaboratorium, Compaction Test

Lampiran-5, Data UjiLaboratorium, Unconfined Compression Test

Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Limbah Karbit

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...