TUGAS AKHIR
KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS STABILITAS TANAH LEMPUNG
DENGAN STABILIZING AGENTS SERBUK KACA DAN SEMEN
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
SRI WAHYUNI HUTAGALUNG
12 0404 011
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Stabilitas merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. Salah satu stabilisasi tanah yang biasa dilakukan yaitu dengan menambahkan bahan kimia pada tanah. Bahan kimia yang biasa digunakan berupa semen, fly ash, kapur dan lainnya. Dalam penelitian ini digunakan penambahan semen dan serbuk kaca yang mudah diperoleh di kota Medan dan serbuk kaca merupakan limbah yang selama ini masih kurang dimanfaatkan oleh masyarakat.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat penambahan 2% semen dan serbuk kaca pada tanah lempung, kemudian untuk mengetahui nilai kuat tekan maksimum akibat adanya penambahan variasi bahan stabilisasi dengan pengujian UCT (Unconfined Compression Test), serta mengetahui pengaruh waktu pemeraman (curring time) terhadap nilai kuat tekan bebas tanah yang distabilisasi.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah asli memiliki kadar air 12,53%; berat spesifik 2,65; batas cair 48,90% dan indeks plastisitas 33,74%. Kemudian nilai kuat tekan tanah asli 1,40 kg/cm2. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
Setelah tanah distabilisasi dengan 2% PC dan variasi serbuk kaca didapat kesimpulan bahwa material campuran paling efektif pada variasi campuran 2% PC + 9% SK dan nilai kuat tekan tanah campuran dengan waktu pemeraman lebih lama yaitu 14 hari lebih besar dibandingkan dengan 1 hari. Nilai kuat tekan pada waktu pemeraman 1 hari sebesar 2,72 kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari sebesar 2,79 kg/cm². Tanah yang telah dicampur material campuran paling efektif yaitu 2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis tanah CL menurut klasifikasi tanah berdasarkan USCS dan menurut klasifikasi tanah menurut AASHTO tanah campuran termasuk dalam jenis tanah A-6. Semakin banyak kadar serbuk kaca yang digunakan, daya dukung akan terus mengalami penurunan tetapi tetap di atas nilai kuat tekan tanah asli.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang
berjudul “Kajian Kuat Tekan Bebas Stabilitas Tanah Lembung Dengan Stabilizing Agents Serbuk Kaca Dan Semen”. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk
melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada
Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala,
tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua saya Bapak Syafril Hutagalung dan Ibu Jernih Awan
Sihombing dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam
merawat, mendidik, menjaga, serta mendoakan saya. Juga abang tersayang
Ngka yang memberikan banyak dukungan dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing yang
telah memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., dan
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
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
7. 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.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini khususnya
Prasetyo, Ade dan Iq bal yang paling banyak membantu penulis.
10.Kepada Abdiansyah Putra Siregar yang selalu memberikan semangat,
dukungan juga bantuan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Juga
rekan-rekan seperjuangan stambuk 2012, Beby, Titi, Muiz, Anshar, Ade, Iqbal,
Hafni, Novia dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu
namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan
tugas akhir ini.
11.Teman-teman Geoteknik Ridwan, Windy, Sintong, Alfon, Astrya, Hizkia,
dan Novita.
12.Kepada teman-teman SMA Tami, Fani, Dea, Sonia, Dina, Ridho, Rino dan
Ahmad yang selalu menyemangati dalam hal moral.
13.Seluruh abang – abang dan kakak – kakak stambuk 2009, yang telah
member dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
14.Adik-adik stambuk 2013 dan 2015, yang tidak dapat disebutkan satu
persatu namanya yang telah membantu serta memberikan semangat.
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
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.
Medan, Oktober 2016
Sri Wahyuni Hutagalung
DAFTAR ISI
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ... 8
2.1.2.1 Angka Pori ... 8
2.1.2.2 Porositas ... 8
2.1.2.3 Derajat Kejenuhan ... 9
2.1.2.5 Berat Volume ... 10
2.1.2.6 Berat Volume Kering ... 10
2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat ... 11
2.1.2.8 Berat Jenis ... 11
2.1.3 Batas- batas Atterberg ... 12
2.1.3.1 Batas Cair ... 13
2.1.3.2 Batas Plastis ... 14
2.1.3.3 Batas Susut ... 14
2.1.3.4 Indeks Plastisitas ... 15
2.1.4 Klasifikasi Tanah ... 15
2.1.4.1 Sistem Klasifikasi Unified Soil (USCS) ... 16
2.1.4.2 Sistem Klasifikasi AASHTO ... 20
2.1.5 Sifat-sifat Mekanis Tanah ... 22
2.1.5.1Pemadatan Tanah ... 22
2.1.5.2Uji Tekan Bebas ... 23
2.2 Bahan-bahan Penelitian ... 25
2.2.1 Tanah Lempung ... 25
2.2.1.1Sifat Umum Tanah Lempung ... 29
2.2.2 Semen ... 34
2.2.3 Serbuk Kaca ... 36
2.3 Stabilisasi Tanah ... 38
2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen ... 40
2.3.2 Stabilisasi Tanah dengan Serbuk Kaca ... 42
3.1 Program Penelitian ... 42
3.2 Pekerjaan Persiapan ... 42
3.3 Pembuatan Benda Uji ... 44
3.3.1 Benda Uji untuk Pengujian Batas-batas Atterberg ... 44
3.3.2 Benda Uji intuk Pengujian Compaction ... 44
3.3.3 Benda Uji untuk Pengujian UCT ... 44
3.4 Pelaksanaan Pengujian ... 45
3.4.1 Tanah ... 45
3.4.1.1 Tanah asli ... 45
3.4.1.2 Tanah yang telah distabilisasi ... 45
3.4.2 Serbuk Kaca ... 46
3.5 Analisis Data Laboratorium ... 46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 48
4.1 Pendahuluan ... 48
4.2 Pengujian Sifat Fisik Sampel ... 48
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ... 48
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Serbuk Kaca ... 50
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator ... 52
4.2.3.1Batas Cair ... 53
4.2.3.2Batas Plastis ... 54
4.2.3.3Indeks Plastis ... 55
4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ... 56
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator ... 57
4.3.2.1Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ... 59
4.3.2.2Kadar Air Optimum ... 62
4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ... 63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 70
5.1 Kesimpulan ... 70
5.2 Saran ... 72
Daftar Pustaka ... 73
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram fase tanah 6
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 13
Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool 13
Gambar 2.4 Grafik hubungan antara kadar air dan berat volume kering 22
Gambar 2.5 Skema uji tekan bebas 23
Gambar 2.6 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan qu di atas
sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap 24
Gambar 2.7 Struktur Kaolinite 26
Gambar 2.8 Struktur Ilite 27
Gambar 2.9 Struktur Montmorillonite 29
Gambar 2.10 Sifat dipolar molekul air 31
Gambar 2.11 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda 32
Gambar 2.12 Air partikel lempung 33
Gambar 2.13 Hubungan potensial elektrostatis kimia, dan sebagainya,
dengan jarak permukaan lempung 34
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian 47
Gambar 4.2 Grafik analisa saringan tanah asli 50
Gambar 4.3 Grafik batas cair (liquid limit), Atterberg Limit 50
Gambar 4.4 Grafik analisa saringan serbuk kaca 51
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK 53
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK 54
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK 55
Gambar 4.8 Kurva kepadatan tanah asli 57
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum tanah
dengan variasi campuran (1 hari) 61
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum tanah
dengan variasi campuran (14 hari) 61
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah
dengan variasi campuran (1 hari) 62
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah
dengan variasi campuran (14 hari) 63
regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli
dan tanah remoulded 66
Gambar 4.14 Grafik kuat tekan dengan variasib 2% PC dengan berbagai
variasi penambahan SK (1 hari) 67
Gambar 4.15 Grafik kuat tekan dengan variasib 2% PC dengan berbagai
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah 9
Tabel 2.2 Berat jenis tanah 12
Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah 15
Tabel 2.4 Simbol klasifikasi tanah sistem USCS 17
Tabel 2.5 Sistem klasifikasi tanah sistem UNIFIED 18
Tabel 2.6 Klasifikasi tanah menurut AASHTO 21
Tabel 2.7 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya 24
Tabel 2.8 Aktivitas tanah lempung 30
Tabel 2.9 Susunan unsur semen Portland 36
Tabel 2.10 Kandungan kaca 37
Tabel 2.11 Kandungan serbuk kaca 38
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah 48
Tabel 4.2 Data uji sifat fisik serbuk kaca 51
Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg Limit 52
Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli 57
Tabel 4.5 Data hasil uji compaction ( 1 hari ) 58
Tabel 4.6 Data hasil uji compaction ( 14 hari ) 59
Tabel 4.7 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca ( 1 hari ) 64
Tabel 4.8 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca ( 14 hari ) 65
Tabel 4.9 Perbandingan antara kuat tekan tanah asli dan tanah
DAFTAR NOTASI
Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
Berat tanah kering oven (gr)
Volume tanah basah dalam cawan
Volume tanah kering oven
IP Indeks plastisitas %
LL Batas cair %
PL Batas plastis %
�� Kuat geser (kg/cm2)
� Tegangan utama (kg/cm2)
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
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis
Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan
Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, Unconfined Compression Test
Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Serbuk Kaca
