Stabilisasi Tanah Lempung dengan Menggunakan Semen Portland Tipe I dan Abu Vulkanik dengan Pengujian Kuat Tekan Bebas

15 

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Teks penuh

(1)

TUGAS AKHIR

STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN MENGGUNAKAN SEMEN PORTLAND TIPE I DAN ABU VULKANIK

DENGAN PENGUJIAN KUAT TEKAN BEBAS

Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana

Disusun Oleh :

IRENE MARGARETHA 11 0404 056

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

ABSTRAK

Tanah lempung yang mempunyai daya dukung dan kuat geser yang rendah perlu distabilisasi agar memenuhi syarat teknis untuk dijadikan sebagai tanah dasar. 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 abu gunung vulkanik.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai Index Propertis akibat penambahan 4% PC dan variasi kadar abu gunung vulkanik pada tanah lempung, kemudian untuk mengetahui nilai Kuat Tekan maksimum dengan pengujian Unconfined Compression Test akibat adanya penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan abu gunung vulkanik.

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah asli memiliki Kadar Air 17,89%; Berat Spesifik 2,65; Batas Cair 45,49% dan Indeks Plastisitas 30,30%. Kemudian nilai Kuat Tekan 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 berbagai variasi abu gunung vulkanik diperoleh kesimpulan bahwa material abu vulkanik paling maksimum terjadi pada variasi campuran 4% PC + 5% AGV yaitu dengan nilai Kuat Tekan Bebas sebesar 3,05 kg/cm².

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Mahas Esa yang telah

memberikan anugerah, berkat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya Tugas

Akhir ini dengan judul “Stabilisasi Tanah Lempung dengan Menggunakan

Semen Portland Tipe I dan Abu Vulkanik dengan Pengujian Kuat Tekan Bebas”. Tugas Akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana Teknik Sipil, Bidang Studi Geoteknik pada Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara.

Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas

dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya

ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing yang

telah memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis

untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST., MT., sebagai

Dosen Pembanding dan Penguji yang telah memberikan masukan dalam

pengerjaan Tugas Akhir ini.

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

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

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

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Ibu Ika Puji Hastuty, ST., MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika

Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera

(4)

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

Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengajaran

kepada Penulis selama menempuh masa studi.

7. Seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

8. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu

dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini terkhusus

Jeriko yang selalu dan tidak pernah bosan mengajari saya.

9. Keluargaku yang tercinta, kepada almarhum bapak saya Bapak S. Lumban

Raja, SE dan kepada ibu saya Ibu T. L. Manurung, S.Th yang telah sabar

dalam merawat, mendidik, menjaga, mendoakan saya hingga sampai saat

ini. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi

beliau.

10. Kedua abangku yaitu Roni Pranawa dan Budi Surya, SP atas doa,

dukungan dan bantuan dana dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.

11. Sepupu-sepupuku Bang Michael, Samuel, Daniel, Dicky, Martin, Marcel,

Jenni, dan Oci.

12. Sahabat - sahabat “Fantastic Engineer” yang terdiri dari Mien, Immaniar,

Stephany, Jeriko, Ronny dan Enrich yang selalu memberi dukungan dan

semangat dalam keadaan apapun, yang menjadi tempat bercerita, tertawa

bersama selama kuliah di Teknik Sipil USU.

13. Teman kelompok Tugas Akhir “PC + AGV”, Lini dan Michael yang selalu

bersemangat dan menghibur dengan leluconnya saat mengerjakan Tugas

(5)

14. Kakak kelompokku Kak Evi D. S. Napitupulu, S.T dan teman-teman

kelompokku Murydrischy dan Arifin atas doa dan dukungannya.

15. Rekan-rekan seperjuangan Stambuk 2011, Manimpan, Mario, Bang

Jannes, Manna, Selvia, Aldo, Adriansyah, Wenny, Elvan, Rozaqon, Alvin,

Meita dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya

yang telah memberi dukungan serta semangat.

16. Teman-teman Geoteknik, Evand, Ade, Sylda, Wilda, Valdi, Zuzu, Intan

Fara, Ovan, Anggi, Adel, Surya, Daniel, Wisman, Ari, Sormin dan Zul

Taufik.

17. Adik-adik Stambuk 2014, Banri, Erik, Roimer, Tonny, Eri, Ruben, Fera,

Cindy dan yang lainnya yang telah membantu dalam pengerjaan Tugas

Akhir ini.

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 dari para

pembaca.

Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini

dapat bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati.

Medan, Februari 2016

(6)

DAFTAR ISI

Abstrak ... i

Kata Pengantar ... ii

Daftar Isi... v

Daftar Gambar ... ... ix

Daftar Tabel ... .. xii

Daftar Notasi... .. xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 3

1.3.1 Tujuan ... 3

1.3.2 Manfaat ... 4

1.4 Pembatasan Penelitian ... 4

1.5 Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1 Tinjauan Umum ... 7

2.1.1 Tanah ... 7

2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ... 9

2.1.2.1 Angka Pori (Void Ratio)... 9

2.1.2.2 Porositas (Porosity) ... 9

2.1.2.3 Derajat Kejenuhan (S) ... 10

2.1.2.4 Kadar Air (Moisture Content) ... 11

(7)

2.1.2.6 Berat Volume Kering (Dry Unit Weight) .... 11

2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat (Soil Volume Weight) ... 12

2.1.2.8 Berat Jenis (Specific Gravity) ... 12

2.1.2.9 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit)... 14

2.1.2.9.1. Batas Cair (Liquid Limit) ... 15

2.1.2.9.2. Batas Plastis (Plastic Limit) ... 16

2.1.2.9.3. Batas Susut (Shrinkage Limit) ... 16

2.1.2.9.4. Indeks Plastisitas (Plasticity Index) .. 17

2.1.2.9.5. Indeks Kecairan (Liquidity Index)... 18

2.1.2.10Klasifikasi Tanah ... 19

2.1.2.10.1. Klasifikasi Unified ... 20

2.1.2.10.2. Klasifikasi AASHTO... ... 22

2.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah ... 24

2.1.3.1 Pemadatan Tanah ... 24

2.1.3.2 Pengujian Unconfined Compression Test .... 28

2.1.3.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb ... 31

2.1.3.4 Sensitifitas Tanah Lempung ... 32

2.2 Bahan-bahan Penelitian ... 35

2.2.1 Tanah Lempung ... 35

2.2.1.1 Lempung dan Mineral Penyusunnya ... 37

2.2.1.2 Sifat Umum Tanah Lempung ... 44

2.2.2 Semen ... 49

(8)

2.2.2.2Semen Portland ... 50

2.2.2.2.1 Hidrasi Semen ... 50

2.2.2.2.2 Jenis-jenis Semen Portland ... 51

2.2.3 Abu Gunung Vulkanik (AGV) ... 53

2.3 Stabilisasi Tanah ... 55

2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen ... 57

2.3.2 Proses Kimia Pada Stabilisasi Tanah dengan Semen ... 58

2.3.3 Stabilisasi Tanah dengan Abu Vulkanik ... 59

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 60

3.1 Program Penelitian ... 60

3.2 Pekerjaan Persiapan ... 60

3.3 Pembuatan Benda Uji ... 61

3.3.1 Benda Uji untuk Pengujian Water Content ... 62

3.3.2 Benda Uji untuk Pengujian Berat Spesifik dan Analisa Saringan ... 62

3.3.3 Benda Uji untuk Pengujian Batas-batas Atterberg .. 62

3.3.4 Benda Uji untuk Pengujian Compaction ... 62

3.3.5 Benda Uji untuk Pengujian Unconfined Compression Test ... 63

3.4 Pelaksanaan Pengujian ... 63

3.4.1 Tanah ... 63

3.4.1.1Tanah Asli ... 63

(9)

3.4.2 Abu Vulkanik ... 64

3.5 Analisis Data Laboratorium ... 64

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 66

4.1 Pendahuluan ... 66

4.2 Pengujian Sifat Fisik ... 66

4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ... 66

4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik ... 68

4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator ... 69

4.2.3.1Batas Cair ... 71

4.2.3.2Batas Plastis ... 72

4.2.3.3Indeks Plastisitas ... 73

4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ... 74

4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ... 74

4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator ... 75

4.3.2.1Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ... 76

4.3.2.2Kadar Air Optimum Campuran ... 77

4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ... 78

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 83

5.1 Kesimpulan ... 83

5.2 Saran ... 85

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah 8

Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 14

Gambar 2.3 Cawan Cassagrande dan Grooving Tool 15

Gambar 2.4 Kurva Pada Penentuan Batas Cair Tanah Lempung 16

Gambar 2.5 Hubungan Antara WP, WL dan WN Dalam Menghitung LI 19

Gambar 2.6 Klasifikasi Tanah Sistem USCS 22

Gambar 2.7 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 24

Gambar 2.8 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 27

Gambar 2.9 Skema Pengujian Tekan Bebas 29

Gambar 2.10 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu di Atas

Sebagai Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap 30

Gambar 2.11 Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser 31

Gambar 2.12 Grafik Sensitifitas Tanah Asli dan Tanah Remoulded 32

Gambar 2.13 Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah Remoulded 33

Gambar 2.14 Struktur Atom Mineral Lempung 39

Gambar 2.15 Struktur Kaolinite 41

(11)

Gambar 2.17 Struktur Montmorillonite 44

Gambar 2.18 Sifat Dipolar Molekul Air 46

Gambar 2.19 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda 47

Gambar 2.20 Kation dan Anion Pada Partikel 49

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 65

Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS 67

Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan Tanah Asli 68

Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (Liquid Limit), Atterberg Limit 68

Gambar 4.4 Grafik Analisa Saringan Abu Gunung Vulkanik 69

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair dengan Variasi

Campuran PC dan AGV 71

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Plastis dengan Variasi

Campuran PC dan AGV 72

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Nilai Indeks Plastisitas dengan

Variasi Campuran PC dan AGV 73

Gambar 4.8 Kurva Kepadatan Tanah Asli 75

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering Maksimum

(12)

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Optimum Tanah

(wopt ) dengan Variasi Campuran 78

Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Tanah (qu) dengan

Regangan (Strain) yang Diberikan Pada Sampel Tanah Asli

dan Tanah Remoulded. 80

Gambar 4.12 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan dengan Variasi

Campuran PC dan AGV 81

Gambar 4.13 Grafik Nilai Kuat Tekan 2% PC, 3% PC dan 4% PC dengan

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 10

Tabel 2.2 Berat Jenis Tanah 13

Tabel 2.3 Nilai n, e, w, d dan b Untuk Tanah Keadaan Asli Lapangan 14

Tabel 2.4 Indeks Plastisitas Tanah 18

Tabel 2.5 Simbol Klasifikasi Tanah Sistem USCS 21

Tabel 2.6 Pengujian Pemadatan Proctor 26

Tabel 2.7 Hubungan Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung Dengan

Konsistensinya 31

Tabel 2.8 Sensitifitas Lempung 34

Tabel 2.9 Aktivitas Tanah Lempung 45

Tabel 2.10 Persyaratan Standar Komposisi Kimia Portland Cement 53

Tabel 2.11 Komposisi Kimia Abu Vulkanik 55

Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah 66

Tabel 4.2 Data Uji Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik 69

Tabel 4.3 Data Hasil Uji Atterberg Limit 70

Tabel 4.4 Data Uji Pemadatan Tanah Asli 74

Tabel 4.5 Data Hasil Uji Compaction 76

Tabel 4.6 Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas 4% PC dengan Berbagai

Variasi Penambahan AGV 79

Tabel 4.7 Perbandingan Antara Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah

(14)

DAFTAR NOTASI

V Volume tanah (cm3)

Vs Volume butiran padat (cm3)

Vv Volume pori (cm3)

Vw Volume air di dalam pori (cm3)

Va Volume udara di dalam pori (cm3)

W Berat tanah (gr)

Berat butiran padat (gr)

Berat air (gr)

Kadar air

Porositas

Angka pori

γb Berat volume basah (gr/cm3)

Berat volume kering (gr/cm3)

Berat volume butiran padat (gr/cm3)

Berat jenis tanah

S Derajat kejenuhan

SL Batas susut

Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)

Berat tanah kering oven (gr)

Volume tanah basah dalam cawan (cm3)

(15)

IP Indeks plastisitas

LL Batas cair

PL Batas plastis

Kuat geser (kg/cm2)

Tegangan utama (kg/cm2)

Kuat tekan bebas tanah (kg/cm2) Kohesi (kg/cm2)

Ø Sudut geser tanah (0)

Tegangan runtuh (kg/cm2)

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

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...