BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yaitu melakukan pengujian tanah sampel subgrade yang dicampur dengan kapur di Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
3.2 Sampel
Sampel yang merupakan material subgrade berasal dari material timbunan dari PT. Perkebunan Nusantara II Kecamatan Patumbak Kabupaten Deli Serdang Provinsi Sumatera Utara.
Menurut Cohen, et.al, (2007) semakin besar sampel maka semakin baik, akan tetapi ada jumlah batas minimal yang harus diambil oleh peneliti yaitu sebanyak 30 sampel. Sebagaimana dikemukakan oleh Baley dalam Mahmud (2011) yang menyatakan bahwa untuk penelitian yang menggunakan analisis data statistik maka ukuran sampel minimum adalah 30. Senada dengan pendapat tersebut, Roscoe dalam Sugiono (2012) menyarankan tentang ukuran sampel untuk penelitian adalah sebagai berikut:
Ukuran sampel yang layak dalam penelitian adalah antara 30 sampai
dengan 500.
Bila sampel dibagi dalam kategori maka jumlah anggota sampel setiap
Bila dalam penelitian akan melakukan analisis dengan multivariate
(korelasi atau regresi ganda misalnya), maka jumlah anggota sampel minimal 10 kali dari jumlah variabel yang diteliti. Misalnya variable penelitiannya ada 5 (independen + dependen), maka jumlah anggota sampel = 10 x 5 = 50
Untuk penelitian eksperimen yang sederhana, yang menggunakan
kelompok eksperimen dan kelompok kontrol, maka jumlah anggota sampel masing-masing antara 10 s/d 20.
Pada penelitian ini jumlah sampel yang akan diuji adalah sebanyak 30 sampel.
3.3 Tahap Persiapan
Pada tahap ini dipersiapkan material yang akan diuji dan alat pengujian yang akan digunakan di Laboratorium. Material yang dipersiapkan adalah :
1. Tanah, diambil secara acak dari quarry Patumbak Sumatera Utara, harus tidak mengandung akar-akar tanaman dan humus. Tanah yang akan digunakan sebagai sampel harus memiliki persyaratan IP > 10. Oleh karena itu terlebih dahulu dilakukan permeriksaan Atterberg Limits yang dilakukan pada tahap ini. Satu sampel bahan uji membutuhkan berat kurang lebih 11 kg.
Gambar 3.1 Kanan : Sampel Tanah yang akan diuji ; Kiri : Kapur yang diayak menggunakan ayakan No.200
(Sumber: Dokumentasi pribadi)
3.4 Tahap Pembuatan Benda Uji
Benda uji adalah campuran tanah dengan 3% kapur sebanyak 30 sampel.
3.5 Tahap Pengujian Benda Uji
Pada tahap ini dilakukan pengujian laboratorium yang terdiri dari pengujian sifat fisik (index properties) meliputi:
1. Water Content Test (ASTM D 2216-92)
2. Sieve Analysis Test (ASTM C 136-95a,AASTHO T-27)
3. Atterberg Limit Test (ASTM D 4318-95,AASTHO T-89 & -90) 4. Specific Gravity Test (ASTM D 854-92, AASTHO T-100) 5. Compaction Test Standar Proctor (AASTHO T 99)
3.6 Tahap Pengolahan Data
parameter kompaksi untuk ke-30 sampel. Keseluruhan data hasil pengujian tersebut kemudian ditabulasi untuk memudahkan perhitungan pada tahap estimasi.
3.7 Tahap Estimasi Hubungan Parameter Kompaksi dengan Indeks Properties
Estimasi hubungan Parameter Kompaksi dengan indeks properties dan pencampuran kapur dilakukan dengan menggunakan model Goswami.
Pada tahap estimasi dengan menggunakan model Goswami data yang diperlukan adalah persen butiran halus saja. Kemudian masing-masing hasil estimasi tersebut dapat dikelompokkan berdasarkan nilai klasifikasi tanahnya.
3.8 Tahap Analisa Hasil Estimasi
Menganalisa hasil estimasi dengan model Goswami, dimana persamaan yang diperoleh menunjukkan hubungan parameter kompaksi dengan nilai fines (persen butiran halus) saja. Kemudian dilihat tingkat kepercayaan dengan cara validasi, yakni untuk mendapatkan korelasi positif tingkat kepercayaannya.
Nilai parameter kompaksi estimasi yang diperoleh dengan model Goswami tersebut kemudian diperbandingkan dengan nilai parameter kompaksi yang diperoleh dari Laboratorium. Nilai parameter kompaksi estimasi juga dianalisa berdasarkan klasifikasi tanah yang diperoleh.
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian Tahap Persiapan
Tahap Pengujian di Laboratorium
1. Uji Kadar Air 2. Uji Berat jenis 3. Uji Atterberg
4. Analisa Saringan 5. Uji Proctor Standar
Tahap Analisa
Kesimpulan dan Saran
Selesai Mulai
Tahap Estimasi Hubungan Parameter Kompaksi dengan Index Properties
Tahap Pengolahan Data Tahap Pembuatan Benda Uji
BAB IV
HASIL DAN ANALISA DATA
4.1 Hasil Penelitian
Hasil penelitian merupakan hasil yang diperoleh dari pengujian di laboratorium dan hasil estimasi parameter kompaksi.
4.1.1 Hasil Pengujian Tanah Asli di Laboratorium
Pengujian tanah yang dilakukan di laboratorium bertujuan untuk menentukan indeks propertis dan parameter kompaksi tanah pada kondisi awal. Sampel tanah yang diuji sebanyak 3 sampel untuk setiap pengujian agar data yang diperoleh lebih akurat. Dari pengujian di laboratorium diperoleh hasil sebagaimana terlihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Indeks Tanah Asli di Laboratorium
Sampel Tanah Asli 1 2 3 Rata-rata
Water content (%) 33,15 33,24 34,46 33,87
Specific Gravity (SG) 2,65 2,65 2,65 2,65
Liquid Limit (LL) (%) 38,26 41,64 40,97 40,29
Plastic Limit (PL) (%) 20,11 22,81 25,73 22,88
Plasticity Index (PI) (%) 18,15 18,83 15,24 17,41
Fines (Passing No.200) (%) 48,19 52,59 50,63 50,39
AASHTO A-6 (5) A 7-6 (7) A 7-6 (5) A-6 (6)
USCS SC ML CL CL
Maximum Dry Density (γdmax)(gr/cm3) 1,529 1,536 1,523 1,529
4.1.2 Hasil Pengujian Tanah+Kapur di Laboratorium
Hasil pengujian Indeks Propertis di laboratorium terhadap tanah yang dicampur dengan 3% kapur dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Atterberg Limit
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Persen Butiran Halus
Sedangkan hasil pengujian kompaksi di laboratorium terhadap tanah yang dicampur dengan 3% kapur dapat dilihat pada Tabel 4.4. Rangkuman hasil keseluruhan pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kompaksi
Tabel 4.5 Rangkuman Hasil Pengujian di Laboratorium
No. Sampel LL (%) PL (%) PI (%) FINES (%) γmax (gr/cm
3
) wopt (%)
1 1 37,19 25,33 11,86 49,52 1,415 24,02
2 2 35,52 24,69 10,83 52,29 1,423 24,21
3 3 37,17 24,12 13,05 54,23 1,332 25,16
4 4 35,55 24,71 10,84 53,44 1,349 25,51
5 5 34,27 24,37 9,90 53,10 1,356 25,53
6 6 35,86 24,77 11,09 52,25 1,373 25,32
7 7 34,30 24,23 10,07 47,99 1,402 24,92
8 8 30,44 24,39 6,05 46,65 1,412 23,97
9 9 34,23 23,25 10,98 48,38 1,404 24,71
10 10 36,06 24,05 12,01 53,13 1,387 25,94
11 11 34,72 24,41 10,31 56,06 1,428 23,43
12 12 36,72 23,50 13,22 55,07 1,421 24,53
13 13 34,27 24,04 10,23 54,92 1,422 24,38
14 14 32,83 22,28 10,55 53,27 1,383 25,16
Tabel 4.5 Rangkuman Hasil Pengujian di Laboratorium (lanjutan)
No. Sampel LL (%) PL (%) PI (%) FINES (%) γmax (gr/cm
3
) wopt (%)
16 16 33,10 22,86 10,24 52,24 1,396 25,69
17 17 40,90 26,52 14,38 50,61 1,416 24,66
18 18 34,02 22,56 11,46 56,45 1,410 24,66
19 19 34,50 21,68 12,82 56,65 1,437 24,61
20 20 39,25 23,27 15,98 56,09 1,412 24,67
21 21 33,40 24,30 9,10 52,65 1,306 25,69
22 22 33,95 22,43 11,52 55,67 1,436 24,63
23 23 33,21 23,18 10,03 51,37 1,393 25,09
24 24 35,16 22,59 12,57 50,88 1,394 25,04
25 25 32,89 22,40 10,49 56,36 1,428 24,53
26 26 33,16 22,27 10,89 55,61 1,334 15,46
27 27 34,05 23,74 10,31 53,51 1,392 25,20
28 28 33,33 22,42 10,91 58,82 1,435 23,69
29 29 38,78 22,42 16,36 52,52 1,367 25,34
4.1.3 Hasil Estimasi Hubungan Parameter Kompaksi dengan Nilai indeks Propertis
Berdasarkan grafik hubungan Berat Isi Kering Maksimum laboratorium dengan Log G diperoleh konstanta m dan k untuk persamaan Goswami (Pers 2.6). Dari Gambar 4.1 diperoleh nilai m = -0,1686 dan nilai k = 1,8434.
Gambar 4.1 Hubungan Berat Isi Kering Maksimum (γdmaks) dengan Log G
Begitu pula untuk hubungan Kadar Air Optimum laboratorium dengan Log G diperoleh konstanta m = 2,9178 dan k = 17,086 sebagaimana terlihat pada
2,60 2,62 2,64 2,66 2,68 2,70 2,72 2,74
γdm
2,600 2,620 2,640 2,660 2,680 2,700 2,720 2,740 wopt
(%
)
Log G
Sebagaimana diketahui besaran nilai G merupakan konstanta gradasi yang dipengaruhi oleh besaran nilai fines (F) dan % berat tertahan pada saringan tertentu. Besaran nilai F diambil = 1 karena semua sampel memiliki nilai indeks plastisitas (IP) > 10% dan % lewat saringan 0,075 mm diantara 41-60.
Kemudian, nilai m dan k serta nilai parameter kompaksi laboratorium digunakan pada persamaan model Goswami untuk memperoleh Berat Isi Kering Maksimum estimasi (γdmax#) sebagaimana terlihat pada Tabel 4.6 dan Kadar Air
Optimum Estimasi (wopt #
) sebagaimana terlihat pada Tabel 4.7.
Tabel 4.8 Hasil Estimasi Parameter Kompaksi Model Goswami
No Sampel AASHTO USCS LL(%) PL(%) PI(%) FINES(%) γdmax(gr/cm3) γdmax#(gr/cm3) wopt(%) wopt#(%)
1 1 A-6 (3) SM 37,19 25,33 11,86 49,52 1,415 1,388 24,02 25,84
2 2 A-6 (3) ML 35,52 24,69 10,83 52,29 1,423 1,392 24,21 25,78 3 3 A-6 (5) CL 37,17 24,12 13,05 54,23 1,332 1,395 25,16 25,73
4 4 A-6 (4) ML 35,55 24,71 10,84 53,44 1,349 1,394 25,51 25,75 5 5 A-4 (3) ML 34,27 24,37 9,90 53,10 1,356 1,393 25,53 25,76 6 6 A-6 (3) ML 35,86 24,77 11,09 52,25 1,373 1,392 25,32 25,78
7 7 A-4 (2) SM 34,30 24,23 10,07 47,99 1,402 1,386 24,92 25,88 8 8 A-4 (1) SM 30,44 24,39 6,05 46,65 1,412 1,384 23,97 25,91 9 9 A-6 (3) SC 34,23 23,25 10,98 48,38 1,404 1,387 24,71 25,87 10 10 A-6 (4) CL 36,06 24,05 12,01 53,13 1,387 1,393 25,94 25,76
11 11 A-4 (4) ML 34,72 24,41 10,31 56,06 1,428 1,398 23,43 25,68 12 12 A-6 (5) CL 36,72 23,50 13,22 55,07 1,421 1,396 24,53 25,71 13 13 A-4 (4) ML 34,27 24,04 10,23 54,92 1,422 1,396 24,38 25,71
Tabel 4.8 Hasil Estimasi Parameter Kompaksi Model Goswami (Lanjutan)
No Sampel AASHTO USCS LL(%) PL(%) PI(%) FINES(%) γdmax(gr/cm
3
) γdmax #
(gr/cm3) wopt(%) wopt #
(%)
Pengujian rentang kepercayaan dapat dilakukan dengan menghitung koefisien korelasi berdasarkan distribusi data untuk menguji hipotesa Ho : u = 0 lawan H1 : u ≠ 0. Dari hasil uji rentang kepercayaan untuk kedua parameter kompaksi estimasi diketahui sebagai berikut :
a) Nilai berat isi kering maksimum estimasi (γdmax#) model Goswami
berdasarkan data Tabel 4.8 untuk rentang kepercayaan 95% diperoleh korelasi positif yang nyata dengan Berat Isi Kering Maksimum (γdmax)
laboratorium. Ho ditolak dan H1 diterima, t hitung > t tabel atau nilai signifikansi <0,05. Rentang kepercayaan 95% diperoleh dari 100%-95% = 5% (=0,05). Nilai signifikansi yang didapat sebesar 0,002 pada tingkat signifikansi 0,05 sehingga dapat disimpulkan bahwa 0,002 < 0,05 maka H1 diterima. Untuk melihat hubungan berat isi kering laboratorium (γdmax)
dengan berat isi kering maksimum estimasi (γdmax#) dapat dilihat pada
Gambar 4.3.
Tabel 4.9 Perhitungan t hitung dan t tabel berat isi kering Model Goswami
Klasifikasi A4, A-6 dan A-7
Koefisien Korelasi 0,306
t hitung 3,514
Gambar 4.3.
Hubungan berat isi kering laboratorium (ᵞd) dengan berat isi kering estimasi model Goswami (ᵞd#)
b) Nilai kadar air optimum estimasi(wopt#) model Goswami berdasarkan data
Tabel 4.8 diperoleh rentang kepercayaan 95% didapat korelasi positif yang nyata dengan Kadar Air Optimum (Wopt) hasil laboratorium. Ho ditolak
dan H1 diterima, t hitung > t tabel atau nilai signifikansi <0,05. Rentang kepercayaan 95% diperoleh dari 100%-95% = 5% (=0,05). Nilai signifikansi yang didapat sebesar 0,005 pada tingkat signifikansi 0,05 sehingga dapat disimpulkan bahwa 0,005 < 0,05 maka H1 diterima. Untuk melihat hubungan kadar air optimum laboratorium (wopt) dengan kadar air
optimum estimasi (wopt#) dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Tabel 4.10 Perhitungan t hitung dan t tabel kadar air optimum Model Goswami
Klasifikasi A-4, A-6 dan A-7
Koefisien Korelasi 0,252
t hitung 3,068
T tabel 95% rentang kepercayaan 1.699
Gambar 4.4.
Hubungan kadar air optimum laboratorium (wopt ) dengan kadar air optimum estimasi (wopt# )
4.2 Analisa
Hasil penelitian yang dilakukan di laboratorium menunjukkan penambahan kapur sebanyak 3% mengakibatkan perubahan indeks propertis tanah, yaitu penurunan indeks plastisitas (IP) sebesar 17,41% menjadi 10,27%, penurunan Batas Cair (LL) dari 40,29% menjadi 34,85%, dan penurunan nilai Berat Isi Kering Maksimum dari 1,529gr/cm3 menjadi 1,394gr/cm3. Kebalikannya, Batas Plastis (PL) meningkat dari 22,88% menjadi 23,56%, persen butiran halus meningkat dari 50,39% menjadi 53,36% dan Kadar Air Optimum meningkat dari 21,57% menjadi 24,87%. Hal ini membuktikan pernyataan Neubauer dan Thomson (1972) serta penelitian Australia Stabilisation Pavement Recycling And Stabilisation Association memiliki hasil yang sama. Pengaruh penambahan 3% kapur terhadap nilai indeks plastisitas dapat dilihat pada Gambar 4.5 dan pengaruh terhadap parameter kompaksi dapat dilihat pada Gambar 4.6.
Gambar 4.5 Pengaruh penambahan kapur terhadap nilai Indeks Plastisitas(IP) tanah
Gambar 4.6 Pengaruh penambahan kapur terhadap parameter kompaksi tanah
Dari hasil penelitian juga didapat tingkat akuransi untuk rentang kepercayaan 95% terhadap model Goswami memberikan hasil korelasi positif yang nyata, namun model ini hanya digunakan pada tanah untuk tanah golongan A-4, A-6, dan A-7 atau SL, ML dan CL dan untuk penambahan kapur 3% saja.
Kemudian, untuk hasil estimasi menggunakan model Goswami dengan hasil penelitian terkait diperoleh hasil yang cukup relatif sama dan tidak jauh beda. Hanya dalam penelitian terkait melakukan pengujian dengan nilai Atterberg Limit
dan persen butiran halus (Fines), sedangkan dalam penelitian ini hanya menggunakan nilai persen butiran halus (Fines). Berikut ini adalah metode-metode yang digunakan dalam penelitian terkait:
Penelitian Al-Khafaji (1993) melakukan pengujian yntuk memprediksi
nilai kompaksi dengan nilai pemadatan. Dimana metode yang dihasilkan yaitu:
MDD = 2.44 – 0.22PL – 0.008LL
OMC = 0.24LL + 0.63PL – 3.13
Dalam penelitian ini R2 adalah sebagai acuan tingkat kepercayaan.
Penelitian B Metacalf et.al (2008) melakukan pengujian untuk
memprediksi nilai kompaksi dengan nilai batas plastis, dan modulus plastis. Dimana metode yang dihasilkan metode yang dihasilkan yaitu: MDD (t/m3) = 2,0513 – 0,0513*PL – 0,000016*PM + 0,2901*GR2 R2 = 0,81; Standard Error = 0.074 (t/m3)
OMC (%) = 9,4169 + 0,0041*PM – 0,3095*GC + 0,3107*PL R2 = 0,78; Standard Error = 2,46 (%)
Dalam penelitian ini R2 adalah sebagai acuan tingkat kepercayaan dimana MDD menghasilkan nilai R2 0,81 dan OMC menghasilkan nilai R2 0,78. Hasil ini menunjukkan tingkat kepercayaannya dikategorikan baik.
Penelitian Blotz, et.al (1998) melakukan pengujian untuk memprediksi
nilai kompaksi dengan nilai pemadatan. Dimana metode yang dihasilkan yaitu:
Metode ini hanya digunakan pada tanah pada nilai Plastic Limit 17 dan Liquid Limit 70.
Penelitian Ugbe (2012) melakukan pengujian untuk memprediksi nilai
kompaksi dengan nilai persentase butiran halus, batas cair dan berat jenis. Dimana metode yang dihasilkan metode yang dihasilkan yaitu:
MDD = 15.665SG + 1.526LL-4.313F + 2011.960 R2 = 0.895
OMC = 0.129F-0.0196LL-1.4233SG + 11.399 R2 =0.795
Penelitian yang digunakan Ugbe (2012) memiliki range yang cukup besar yakni mencapai angka 80% untuk MDD dan 90% untuk OMC.
Dari hubungan diatas dapat disimpulkan indeks properties sangat signifikan dapat mempengaruhi parameter kompaksi. Guerrero (2001) mangatakan bahwa jenis tanah dalam bentuk distribusi ukuran butiran, bentuk dari butiran, persentase dari butiran halus, memberikan pengaruh yang besar terhadap parameter kompaksi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa berdasarkan hubungan antara berat isi kering maksimum (γdmax) dan kadar air optimum (wopt) dengan nilai klasifikasi tanah (persen butiran
halus) yang distabilisasi dengan 3 % kapur diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. Nilai kadar air optimum, batas plastis, dan persen butiran halus meningkat
setelah ditambahkan kapur sedangkan nilai berat isi kering maksimum, batas cair, dan indeks plastisitas menurun setelah ditambahkan 3 % kapur. 2. Estimasi dengan Model Goswami menunjukkan hubungan Log G dengan
berat isi kering maksimum (γdmax) menghasilkan konstanta m dan k, yaitu
m = -0,1686 dan k = 1,8434.
3. Estimasi dengan Model Goswami menunjukkan hubungan Log G dengan kadar air optimum (wopt) menghasilkan konstanta m dan k, yaitu m =
2,9178 dan k = 17,086.
4. Estimasi dengan Model Goswami jelas terlihat lebih mudah dan lebih efektif karena hanya membutuhkan nilai persen butiran halus (Fines). 5. Berdasarkan nilai klasifikasi diperoleh jenis tanah A4, A6 dan A7.
6. Dari hubungan berat isi kering maksimum (γdmax) dengan berat isi kering
maksimum estimasi (γdmax*) memberikan korelasi positif yang nyata untuk
7. Dari hubungan kadar air optimum (wopt) dengan kadar air optimum
estimasi (wopt*) memberikan korelasi positif yang nyata untuk rentang
kepercayaan 95%.
8. Berat isi kering maksimum (γdmax) dan kadar air optimum (wopt) memiliki
hubungan yang signifikan terhadadap persen butiran halus (Fines).
5.2 Saran
1. Nilai korelasi dapat ditingkatkan dengan cara menambah jumlah data yang akan diteliti dan mewakili kondisi yang sebenarnya dilapangan.
