TUGAS AKHIR
UJ I NILAI DAYA DUKUNG TANAH LEMPUNG YANG
DISTABILISASI SEMEN PORTLAND TIPE I DAN ABU
GUNUNG VULKANIK GUNUNG SINABUNG
Diajukan untuk melengkapi tugas–tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
IVAN FIRM AN STHEVANUS HUTAURUK 08 0404 105
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEM EN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUM ATERA UTARA M EDAN
ABSTRAK
Stabilisasi merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. Stabilisasi tanah sering sekali digunakan dalam proyek konstruksi guna memperbaiki struktural tanah di lapangan. Proses stabilisasi tanah tersebut dapat dilakukan dengan cara mencampurkan bahan stabilisator seperti gypsum, semen, bitumen,dan bahan-bahan olahan limbah pabrik seperti abu ampas tebu dan abu sekam padi.Pada penelitian ini bahan campuran yang digunakan adalah abu gunung vulkanik.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat penambahan 2% dan 4% PC dan abu gunung vulkanik pada tanah lempung, serta untuk
mengetahui kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined Compression
Test) akibat penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan abu gunung vulkanik
Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh bahwa sampel kadar air dari sampel tanah adalah 18,57%, berat jenis 2,63 dan termasuk pada lempung anorganik, batas cair 44,08%, batas plastis 14,4%, indeks plastisitas 29,08 dan kuat tekan tanah 1,532 kg/cm2. 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.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan 2% semen dan 8% abu gunung vulkanik dengan waktu pemeraman 7 hari memiliki kuat tekan tanah 2,166 kg/cm2. Penambahan 4% semen dan 4% abu gunung vulkanik dengan waktu pemeraman 7 hari
memiliki kuat tekan tanah 2,251 kg/cm2. Hal ini menunjukkan penambahan semen yang
lebih besar menghasilkan kuat tekan yang lebih besar juga karena proses pengikatan abu gunung vulkanik semakin dibantu oleh campuran semen yang lebih besar.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat
dan karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan
baik.
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 tuaku Bapak D. Hutauruk dan Ibu M. Tambunan yang dengan penuh
cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam merawat, mendidik, menjaga,
mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi kebutuhan
hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk menempuh pendidikan
yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi
beliau.
2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., sebagai dosen pembimbing dan sebagai orangtua
yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Anwar Harahap, dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, 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 Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas
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 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. Kepada adik- adikku, Ricardo Hutauruk dan Shela Hutauruk yang selalu
mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliahku.
10.Cathrine L. Tambunan sebagai orang yang dikasihi yang selalu memberi
dukungan, doa, semangat serta arahan kepada Penulis.
11.Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU, M. Iqbalsyah Pasaribu ,
Manimpan Lumbanraja, Jericho Sihotang, Wisman Sitorus, Yogi Rambe dan
Prince Sormin yang telah membantu dan memberikan penjelasan dalam
pengerjaan tugas akhir ini.
12.Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2008, Danny Siagian,ST , Andry Lumban
Gaol,ST , David Silalahi , Elis Sinaga , Rahmad Lubis , Ibnu Syifa , Maulana
Rizal , dan rekan- rekan yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang
telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
13.Sahabat- sahabat yang selalu memberi dukungan dan semangat dalam keadaan
apapun, Rama Miranda Pasaribu,ST , Yelena Depari,ST , dan Samuel
Nainggolan,ST.
14.Ryan Egia Sembiring,ST , Marhara Tua Marpaung,ST , Theresia Simatupang,ST ,
Tonggo Sormin,ST , dan seluruh abang – abang dan kakak – kakak stambuk 2005,
yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan
serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
15.Adik-adik stambuk 2011, Chandra, Devrin, Rio, Pieter, Maestoso, Aceh, Habibie,
dan yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang turut memberi
16.Kepada Torza Situmorang, Marisa Tambunan, Edo Situmorang, Jimmy
Simamora, Jefri Simatupang, Godlife Sirait,ST, Jimmy Aritonang, dan
teman-teman dari Naposobulung HKBP Glugur.
17.Kepada keluarga alm. F.Tambunan,SH dan ibu R.Panggabean atas dukungan dan
semangat yang telah diberikan kepada saya dalam menyelesaikan kuliah.
18.Kepada Ketua PD II FKPPI Sumut, Ir.Krisman Purba dan ibu M.Simanjuntak,SH
dan keluarga atas dorongan kepasa saya untuk menyelesaikan kuliah.
19.Kepada teman-teman dari SD.ST.Yoseph 1 , SMP Santo Thomas 1 Medan, dan
SMA Negeri 4 Medan, yang selalu memberi dukungan dan 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 Tugas Akhir ini.
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang
sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.
Medan, April 2015
Ivan Firman Sthevanus Hutauruk
DAFTAR ISI
Abstrak ... i
Kata Pengantar ... ii
Daftar Isi ... v
Daftar Gambar ... .. ix
Daftar Tabel ... .. xi
Daftar Notasi... .xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Uraian umum ... 1
1.2 Latar belakang ... 3
1.3 Rumusan masalah ... 3
1.4 Maksud dan tujuan penelitian ... 4
1.5 Metodologi penelitian ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1Tinjauan umum ... 7
2.1.1Tanah……….... 7
2.1.2Sifat-sifat fisik tanah……….8
2.1.2.2 Kadar air ( Moisture Content) ... 9
2.1.2.3 Angka pori (Void Ratio) ... 9
2.1.2.4 Berat volume (Unit Weight) ... 10
2.1.2.5 Berat volume kering (Dry Unit Weight) .. 10
2.1.2.6 Berat volume butiran padat ... 11
2.1.2.7 Berat jenis (Specific Gravity) ... 11
2.1.2.8 Derajat Kejenuhan (S) ... 12
2.1.2.9 Atterberg Limit (Atterberg Limit) ... 13
2.1.2.9.1. Batas cair (Liquid Limit) ... 14
2.1.2.9.2. Batas plastis (Plastic Limit) ... 15
2.1.2.9.3. Batas susut (Shrinkage Limit) ... 16
2.1.2.9.4. Indeks plastisitas (Plasticity Index) ... 16
2.1.2.10Klasifikasi Tanah ... 17
2.1.2.10.1. Klasifikasi Unified ... 18
2.1.2.10.2. Klasifikasi AASHTO... . 20
2.1.3Sifat-sifat mekanis tanah………. .21
2.1.3.1 Pemadatan tanah ... 21
2.1.3.2 PengujianUnconfined Compresion Test .. 22
2.1.3.3 Teori keruntuhan Mohr-Coulomb ... 25
2.1.3.4 Sensitifitas tanah lempung ... 26
2.2Bahan-bahan penelitian………30
2.2.1.1 Sifat umum tanah lempung ... 35
2.2.1.2 Pertukaran ion tanah lempung ... 39
2.2.2Semen………40
2.2.2.1 Umum ………... 40
2.2.2.2 Semen portland……… . 40
2.2.2.3 Jenis-jenis semen portland………. 41
2.2.3 Abu Gunung Vulkanik (AGV) ... . 45
2.3 Stabilisasi tanah………. 46
2.3.1 Stabilisasi tanah dengan semen ... . 47
2.3.2 Proses kimia pada stabilisasi tanah dengan semen ... . 47
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 48
3.1 Program penelitian……… 48
3.2 Pekerjaan persiapan……….. 50
3.3 Proses pengambilan sampling tanah………. 50
3.4 Pekerjaan laboratorium………. 51
3.4.1Uji sifat fisik tanah………... 51
3.4.2Uji sifat mekanis tanah ……… 52
3.4.2.1 Uji Proctor standar ... 52
3.4.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test) ... 53
3.5 Analisis data laboratorium……… 53
4.1 Pendahuluan ………. 54
4.2 Pengujian sifat fisik tanah………. 54
4.2.1Pengujian sifat fisik tanah asli……….. 54
4.2.2Pengujian sifat fisik tanah dengan bahan stablilisator ... 57
4.2.2.1 Batas cair………58
4.2.2.2 Batas plastis ... .59
4.2.2.3 Indeks plastisitas………... 60
4.3 Pengujian sifat mekanis tanah……….. 61
4.3.1Pengujian pemadatan tanah………. 61
4.3.2Pengujian pemadatan tanah (compaction) dengan bahan stabilisator ... 62
4.3.2.1 Berat isi kering maksimum ( γd maks ) ... 62
4.3.2.2 Kadar air maksimum campuran ... 63
4.3.3 .. Pengujian kuat tekan bebas ( Unconfined Compression Test) ... 64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 68
5.1 Kesimpulan ……….. 68
5.2 Saran ……… 69
Daftar Pustaka ... 71
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram fase tanah 8
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 15
Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan grooving tool 16
Gambar 2.4 Klasifikasi tanah sistem USCS 20
Gambar 2.5 Klasifikasi tanah sistem AASHTO 21
Gambar 2.6 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah 23
Gambar 2.7 Skema uji tekan bebas 24
Gambar 2.8 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan qu di atas 25
sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap
Gambar 2.9 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser 26
Gambar 2.10 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah remoulded 27
Gambar 2.11 Kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded 28
Gambar 2.12 Struktur atom mineral lempung 32
Gambar 2.13 Struktur kaolinite 33
Gambar 2.14 Struktur montmorillonite 34
Gambar 2.15 Struktur illite 35
Gambar 2.17 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda 38
Gambar 2.18 Kation dan anion pada partikel 40
Gambar 2.19 Grafik perbandingan unsur kimia dan jarak dari permukaan
partikel lempung 40
Gambar 3 Diagram alir penelitian 51
Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS 58
Gambar 4.2 Grafik analisa saringan 58
Gambar 4.3 Grafik batas cair ( liquid limit) , Atterberg Limit 59
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran PC dan AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 60
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran PC dan AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari 61
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai IP dengan variasi
campuran PC dan AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 62
Gambar 4.7 Kurva kepadatan tanah 64
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γd maks)
tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama
7 hari. 65
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt )
dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 66
dan tanah remoulded. 69
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Berat jenis tanah 13
Tabel 2.2 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah 14
Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah 18
Tabel 2.4 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan
konsistensinya 25
Tabel 2.5 Senstifitas lempung 29
Tabel 2.6 Aktivitas tanah lempung 36
Tabel 2.7 Persyaratan standart komposisi kimia Portland Cement 44
Tabel 2.8 Kandungan dalam abu gunung vulkanik 45
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah 57
Tabel 4.2 Data hasil uji Atterberg limit 60
Tabel 4.3 Data uji pemadatan tanah 63
Tabel 4.4 Data hasil uji Compaction 64
DAFTAR NOTASI
V Volume tanah
Vs Volume butiran padat
Vv Volume pori
Vw Volume air di dalam pori
Va Volume udara di dalam pori
W Berat tanah
Error! Reference source not found. Berat butiran padat
Error! Reference source not found. Berat air
Error! Reference source not found. Kadar air
Error! Reference source not found. Porositas
Error! Reference source not found. Angka pori
γb Berat volume basah
Error! Reference source not found. Berat volume kering
Error! Reference source not found. Berat volume butiran padat
Error! Reference source not found. Berat jenis tanah
S Derajat kejenuhan
SL Batas susut
Error! Reference source not found. Berat tanah kering oven
Error! Reference source not found. Volume tanah basah dalam cawan
Error! Reference source not found. Volume tanah kering oven
Error! Reference source not found. Berat jenis air
IP Indeks plastisitas
LL Batas cair
PL Batas plastis
Error! Reference source not found. Kuat geser
Error! Reference source not found. Tegangan utama
Error! Reference source not found. Kuat tekan bebas tanah
Error! Reference source not found. Kohesi
Ø Sudut geser tanah
Error! Reference source not found. Tegangan runtuh
St Sensitivitas
ε Regangan axial
∆L Perubahan panjang
Lo Panjang mula-mula
A Luas rata-rata pada setiap saat
Ao Luas mula-mula
σ Tegangan
P Beban
k Faktor kalibrasi proving ring
