TUGAS AKHIR ELISABETH KRISTIN RUMAHORBO

(1)

NILAI KUAT TEKAN BEBAS DENGAN PENGUJIAN UNCONFINED COMPRESSION TEST (UCT) TANAH GAMBUT DESA LAU MULGAP

KECAMATAN MARDINGDING KABUPATEN KARO

TUGAS AKHIR

diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

ELISABETH KRISTIN RUMAHORBO 17 0404 067

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2021

(2)

(3)

(4)

tumbuhan serta bangkai makhluk hidup disekitarnya yang telah membusuk akibat pengaruh cuaca dalam kurun waktu yang lama. Oleh sebab itu bahan-bahan organik sangat banyak terkandung di dalamnya. Tanah gambut dapat ditemukan pada lapisan tanah yang paling atas yang ketebalannya 50 cm dari permukaan tanah. Tanah ini biasanya berada di daerah-daerah yang basah, seperti rawa, dan pantai.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat-sifat fisik (index properties), menentukan klasifikasi tanah gambut, mengetahui nilai California Bearing Ratio (CBR) laboratorium dengan parameter tanah gambut yang mengalami pemadatan dan perendaman selama 2 hari, 4 hari, dan 6 hari, serta untuk mengetahui nilai kuat tekan bebas tanah gambut dari pengujian Unconfined Compression Test (UCT).

Tanah gambut Desa Lau Mulgap Kecamatan Mardingding Kabupaten Karo memiliki kadar air sebesar 492,50%; berat spesifik sebesar 1,30; angka pori sebesar 2,64; berat volume basah sebesar 1,19 gr/cm³; berat volume kering sebesar 0,20 gr/cm³; kadar abu sebesar 0,57% dan kadar organik sebesar 99,43%

yang tergolong dalam tanah gambut low ash peat; dan memiliki kandungan pH sebesar 4,00 yang tergolong dalam tanah gambut highly acidic peat. Adapun nilai CBR pada tanah asli sebesar 1,80% untuk pengujian CBR tidak terendam (unsoaked), sedangkan untuk nilai CBR 2 hari perendaman (soaked) sebesar 1,70%, nilai CBR 4 hari perendaman (soaked) sebesar 1,50%, dan nilai CBR 6 hari perendaman (soaked) sebesar 1,30%. Nilai kuat tekan bebas yang didapat dari pengujian UCT untuk tanah asli atau undisturbed adalah 0,07 kg/cm²

Kata kunci: tanah gambut, california bearing ratio, soaked, unsoaked, unconfined compression test

(5)

karunia–Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul

“PENGARUH LAMA WAKTU PERENDAMAN TERHADAP NILAI CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR) SERTA TINJAUAN NILAI KUAT TEKAN BEBAS DENGAN PENGUJIAN UNCONFINED COMPRESSION TEST (UCT) TANAH GAMBUT DESA LAU MULGAP KECAMATAN MARDINGDING KABUPATEN KARO”. Penulisan Tugas Akhir ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Dalam Tugas Akhir ini, penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak luput dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada beberapa pihak penting, yaitu:

1. Kedua orang tua penulis Bapak Drs. Sanris Rumahorbo dan Ibu Dra. Ruji Tampubolon serta kakak saya Eva Rosalina Rumahorbo, S.St yang dengan penuh rasa sayang, kesabaran, dalam mendidik, menjaga, mendukung, mendoakan serta berjuang dengan keras agar penulis dapat terus melanjutkan studinya sampai akhir

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., selaku Dosen Pembimbing yang telah memberi bimbingan, arahan, saran, kepercayaan serta dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T., dan Ibu Ika Puji Hastuti, S.T., M.T., selaku Dosen Pembanding dan Penguji penulis di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Alm. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, S.T., M.T., Ph.D, selaku Kepala Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Dr. M. Ridwan Anas, S.T., M.T., selaku Plt. Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

(6)

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 Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membantu dan memberikan pengarahan kepada penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

10. Abangda Yogi alumni Teknik Sipil yang telah memberikin izin penulis untuk melakukan pengujian di Laboratorium CV Lima Saudara dan Abangda Febriansyah yang telah membantu dan memberika penjelasan kepada penulis selama melakukan pengujian di Laboratorium CV Lima Saudara.

11. Yoga Permana Putra Ambarita, Josua Simatupang, Dandi Wenly Silaen, Yogi Octavianda Surbakti dan William Edward Sihombing yang telah berjuang bersama-sama dengan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

12. Sahabat penulis Novrelda Anggraini Sembiring, M. Wahyu Awi Srg., Ignatia Jessica Megawati Simamora, Benantha Dzikry Ginting yang selalu ada untuk penulis di dalam suka maupun duka serta menjadi tempat untuk mencurahkan kesulitan yang dihadapi penulis dalam melaksanakan Tugas Akhir ini

13. Teman penulis Christian Vandinata Silaban yang telah membantu penulis dalam pengambilan sampel untuk Tugas Akhir ini

14. Seluruh keluarga besar sipil stambuk 2017 yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah memberikan bantuan, dukungan dan semangat penulis dari awal hingga akhir perkuliahan di Teknik Sipil

15. Untuk para member EXO Kim Min Seok, Kim Jun Myeon, Zhang Yixing, Byun Baek Hyun, Kim Jong Dae, Park Chan Yeol, Do Kyung Soo, Kim Jong In, dan Oh Se Hun terimakasih karena telah come back di saat penulis sedang melaksanakan Tugas Akhir dan terimakasih juga untuk semua lagu-lagu

(7)

16. Untuk teman-teman EXO-L, terutama Putri Anggini Purba dan Giskanamberi Milla C. yang selalu membuat penulis tertawa disaat saya sedang merasa kesulitan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini

17. Abangda Alfonsus Hasugian, Yongkrisman Zebua dan Daniel Stephanes Siregar yang telah membantu dan memberikan penjelasan kepada penulis selama pekerjaan Tugas Akhir ini

18. Kepada adik-adik stambuk 2019, terutama Endrico, Paul, Albert, Rayhan dan Amanda yang membantu penulis selama pengambilan sampel untuk Tugas Akhir ini

19. Seluruh pihak yang mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik serta 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, Juli 2021

Elisabeth Kristin Rumahorbo 17 0404 067

(8)

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR NOTASI ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Batasan Masalah ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Tanah ... 6

2.2 Tanah Gambut ... 7

2.2.1 Definisi tanah gambut ... 7

2.2.2 Klasifikasi tanah gambut ... 8

2.2.3 Karakteristik tanah gambut ... 12

2.2.4 Sifat-sifat fisik tanah gambut ... 13

2.2.4.1 Kadar air (warter content) ... 13

2.2.4.2 Berat spesifik (specific gravity) ... 13

2.2.4.3 Berat volume (unit weight) ... 14

2.2.4.4 Berat volume kering (dry unit weight)... 15

2.2.4.5 Berat volume tanah jenuh air (saturated unit weight) ... 15

2.2.4.6 Berat volume butiran tanah ... 15

(9)

2.3 Pemadatan Tanah (Compaction) ... 17

2.3.1 Pemadatan di laboratorium ... 18

2.4 California Bearing Ratio (CBR) ... 20

2.4.1 CBR laboratorium ... 20

2.4.2 CBR lapangan (CBR field) ... 22

2.5 Pengembangan (swelling) ... 22

2.6 Unconfined Compression Test (UCT) ... 23

2.7 Studi Literatur ... 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 28

3.1 Metode Penelitian ... 28

3.2 Flowchart Penelitian ... 29

3.3 Lokasi Penelitian dan Pengambilan Sampel ... 30

3.3.1 Lokasi penelitian tanah gambut ... 30

3.3.2 Lokasi pengambilan sampel tanah gambut ... 30

3.4 Prosedur Pengambilan dan Persiapan Sampel ... 32

3.4.1 Instalasi alat soil sampling ... 32

3.4.2 Prosedur pengambilan sampel ... 32

3.4.3 Persiapan sampel tanah ... 35

3.5 Pengujian di Laboratorium ... 36

3.5.1 Pengujian sifat fisik tanah (index properties) ... 36

3.5.2 Pengujian pemadatan (standard proctor) ... 38

3.5.3 Pengujian CBR ... 39

3.5.4 Pengujian UCT ... 42

3.6 Analisis Hasil Uji Laboratorium ... 42

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 43

4.1 Pendahuluan ... 43

4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ... 43

4.3 Klasifikasi Tanah Gambut ... 44

4.4 Unsur Mineral Tanah Gambut ... 44

(10)

Desa Palupake dan Desa Pulo Tagor Baru ... 46

4.7 Hubungan Kadar Air Terhadap Nilai CBR ... 47

4.8 Hubungan Berat Volume Terhadap Nilai CBR ... 48

4.9 Hubungan Berat Volume Terhadap Kadar Air ... 49

4.10 Hubungan Berat Volume Kering Terhadap Kadar Air ... 50

4.11 Hubungan Angka Pori Terhadap Waktu Perendaman ... 51

4.12 Hubungan Angka Pori Terhadap Kadar Air ... 52

4.13 Hubungan Angka Pori Terhadap Nilai CBR ... 53

4.14 Hubungan Waktu Perendaman Terhadap Pengembangan (swelling) ... 54

4.15 Hubungan Waktu Perendaman Terhadap Nilai CBR ... 55

4.16 Hasil Pengujian Unconfined Compression Test (UCT) ... 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 59

5.1 Kesimpulan ... 59

5.2 Saran ... 60

DAFTAR PUSTAKA ... 61

LAMPIRAN ... 64

(11)

BAB II

Tabel 2.1 Klasifikasi tanah gambut menurut ASTM D 1969 ... 8

Tabel 2.2 Klasifikasi tanah gambut menurut ASTM D 1969 (lanjutan) ... 9

Tabel 2.3 Klasifikasi gambut berdasarkan skala humufikasi ... 9

Tabel 2.4 Klasifikasi gambut berdasarkan skala humufikasi (lanjutan) ... 10

Tabel 2.5 Klasifikasi gambut berdasarkan skala humufikasi (lanjutan) ... 11

Tabel 2.6 Nilai berat jenis ... 14

Tabel 2.7 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah ... 17

Tabel 2.8 Perbedaan pemadatan standar dan pemadatan modifikasi ... 18

Tabel 2.9 Klasifikasi nilai CBR tanah... 21

BAB IV Tabel 4.1 Data uji sifat fisk tanah (index properties)... 43

Tabel 4.2 Hasil pengujian pH, kadar abu dan kadar organik tanah gambut ... 44

Tabel 4.3 Hasil pengujian kandungan mineral tanah gambut ... 45

Tabel 4.4 Perbandingan sifat fisik tanah gambut Desa Lau Mulgap, Desa Palupake dan Desa Pulo Tagor Baru ... 46

Tabel 4.5 Perbandingan klasifikasi tanah gambut Desa Lau Mulgap, Desa Palupake dan Desa Pulo Tagor Baru ... 46

Tabel 4.6 Perbandingan unsur mineral tanah gambut Desa Lau Mulgap, Desa Palupake dan Desa Pulo Tagor Baru ... 47

Tabel 4.7 Hubungan nilai kadar air dengan nilai CBR ... 47

Tabel 4.8 Hubungan nilai berat volume basah dengan nilai CBR ... 48

Tabel 4.9 Hubungan nilai berat volume basah dengan nilai kadar air ... 49

Tabel 4.10 Hubungan nilai berat volume kering dengan nilai kadar air ... 50

Tabel 4.11 Hubungan nilai angka pori dengan waktu perendaman ... 51

Tabel 4.12 Hubungan nilai angka pori dengan nilai kadar air ... 52

Tabel 4.13 Hubungan nilai angka pori dengan nilai CBR ... 53

Tabel 4.14 Hubungan waktu perendaman dengan nilai pengembangan (swelling) ... 54

(12)

(13)

BAB I

Gambar 1.1 Peta tanah gambut Indonesia ... 1

BAB II Gambar 2.1 Tanah gambut ... 8

Gambar 2.2 Karakteristik warna tanah gambut... 12

Gambar 2.3 Kurva hubungan kadar air dengan berat isi tanah kering ... 20

Gambar 2.4 Contoh alat CBR laboratorium ... 22

Gambar 2.5 Skema uji tekan bebas ... 23

BAB III Gambar 3.1 Flowchart penelitian ... 29

Gambar 3.2 Peta Kabupaten Karo ... 30

Gambar 3.3 Peta lokasi pengambilan sampel ... 30

Gambar 3.4 Model 3D lokasi pengambilan sampel ... 31

Gambar 3.5 Kondisi lapangan lokasi pengambilan sampel ... 31

Gambar 3.6 Proses pembersihan top soil ... 32

Gambar 3.7 Proses pengeboran tanah ... 33

Gambar 3.8 Proses pemasukan sampel ke dalam tabung ... 34

Gambar 3.9 Proses pemasangan lilin pada ujung tabung ... 34

Gambar 3.10 Proses pengambilan sampel disturbed ... 35

Gambar 3.11 Proses pengeringan tanah ... 36

BAB IV Gambar 4.1 Grafik uji pemadatan standar ... 45

Gambar 4.2 Grafik Hubungan nilai kadar air dengan nilai CBR ... 48

Gambar 4.3 Grafik Hubungan nilai berat volume basah dengan nilai CBR ... 49

Gambar 4.4 Grafik Hubungan nilai berat volume basah dengan nilai kadar air .... 50

Gambar 4.5 Grafik Hubungan nilai berat volume kering dengan nilai kadar air ... 51

Gambar 4.6 Grafik Hubungan nilai angka pori dengan waktu perendaman ... 52

(14)

Gambar 4.9 Grafik Hubungan waktu perendaman dengan nilai pengembangan (swelling) ... 55 Gambar 4.10 Grafik Hubungan waktu perendaman dengan nilai CBR ... 56 Gambar 4.11 Grafik perbandingan kuat tekan tanah (qu) dengan regangan ... 58

(15)

V Volume (cm³)

Vs Volume butiran padat (cm³) Vv Volume pori (cm³)

Vw Volume air (cm³) Vm Volume Tabung (cm³)

W Berat (gr)

𝑊_𝑠 Berat butiran tanah(gr) 𝑊_𝑤 Berat air (gr)

𝑊_𝑚 Berat tabung (gr) 𝛾 Berat volume (gr/cm³) 𝛾_𝑑 Berat volume kering (gr/cm³) 𝛾_𝑠𝑎𝑡 Berat tanah jenuh air(gr/cm³) 𝛾_𝑠 Berat volume butiran padat (gr/cm³) 𝛾_𝑤 Berat volume air (gr/cm³)

𝛾_𝑡 Berat isi (gr/cm³) 𝐺_𝑠 Berat jenis tanah

𝑒 Angka pori

𝑤 Kadar air (%)

𝑛 Porositas (%)

S Derajat kejenuhan (%) CBR California Bearing Ratio (%)

f Kuat geser (kg/cm²)

1 Tegangan utama (kg/cm²) qu Kuat tekan bebas tanah (kg/cm²) cu Kohesi (kg/cm²)

 Regangan aksial (%)

 Tegangan normal (kg/cm²) UCT Unconfined Compression Test

(16)

LAMPIRAN A : SUMMARY RESULT

LAMPIRAN B : SIFAT FISIK TANAH B-1 Kadar Air (Water Content)

B-2 Berat Spesifik (Spesific Gravity) B-3 Angka Pori (Void Ratio)

LAMPIRAN C : DATA UJI KEPADATAN TANAH (COMPACTION TEST) C-1 Uji kepadatan tanah (Compaction Test)

LAMPIRAN D : DATA PENGUJIAN CBR

D-1A Pemeriksaan CBR Laboratorium Perendaman 0 Hari Percobaan 1 (10 Tumbukan)

D-1B Pemeriksaan CBR Laboratorium Perendaman 0 Hari Percobaan 1 (30 Tumbukan)

D-1C Pemeriksaan CBR Laboratorium Perendaman 0 Hari Percobaan 1 (65 Tumbukan)

(17)

LAMPIRAN E : HUBUNGAN CBR DAN KEPADATAN TANAH E-1 Hubungan Nilai Kepadatan dan CBR Perendaman 0 Hari

E-2 Hubungan Nilai Kepadatan dan CBR Perendaman 2 Hari

(18)

LAMPIRAN F : DATA UJI SWELLING F-1 Pengembangan (Swelling)

LAMPIRAN G : DATA UJI KUAT TEKAN BEBAS UCT G-1 Pengujian Sampel 1

G-2 Pengujian Sampel 2 G-3 Pengujian Sampel 3

LAMPIRAN H : ASTM

LAMPIRAN I : DOKUMENTASI LAMPIRAN J : SURAT-SURAT

(19)

1.1 Latar Belakang

Tanah adalah salah satu material yang memiliki peran penting dalam suatu pekerjaan konstruksi sipil, yaitu sebagai penopang bangunan. Bangunan yang baik adalah bangunan yang memiliki penopang yang baik pula. Untuk itu maka diperlukanlah tanah yang memiliki karakteristik serta daya dukung yang baik. Tanah memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda-beda. Tidak semua tanah memiliki kondisi seperti yang kita inginkan. Terdapat berbagai macam jenis tanah di Indonesia, seperti halnya di daerah Sumatera Utara yang mana salah satu jenis tanahnya adalah tanah gambut atau dengan kata lain peat.

Tanah gambut atau peat merupakan tanah yang terbentuk dari penumpukan residu tumbuhan disekitarnya yang telah melapuk dan busuk akibat pengaruh cuaca dan topografi dalam jangka waktu yang lama. Maka dari itu, tanah gambut mengandung bahan-bahan organik dalam jumlah yang besar. Tanah gambut biasanya berada di daerah yang terdapat lahan-lahan basah, misal di daerah rawa dan pantai. Tanah gambut dapat ditemukan pada lapisan tanah yang paling atas yang ketebalannya 50 cm dari permukaan.

Gambar 1.1 Peta Tanah Gambut Indonesia

(Sumber: Ritung et al, 2011)

(20)

sangat tergantung pada pengaruh lingkungan disekitarnya. Untuk dapat memahami sifat dan karakteristik tanah gambut, terlebih dahulu kita harus memiliki pengetahuan tentang mineral. Hal ini dikarenakan mineralogi yang terdapat pada tanah gambut adalah faktor utama dalam mengontrol segala sifat, baik bentuk, ukuran serta sifat fisik dan sifat kimia dari tanah gambut.

Dalam melakukan suatu pekerjaan konstruksi, mengetahui kekuatan dasar tanah (sub-grade) adalah suatu hal yang penting, karena tanah dasar akan mendukung seluruh beban yang berada diatasnya. Tanah gambut mempunyai sifat yang kurang menguntungkan bagi konstruksi bangunan sipil, sebab mempunyai kadar air dan angka pori yang tinggi sehingga kemampuan daya dukungnya rendah. Daya dukung tanah dasar (sub-grade) dipengaruhi oleh tingkat kepadatan, kadar air, dan lain-lain. Oleh karena itu, untuk mengetahui kekuatan dasar tanah gambut dan daya dukung tanah gambut ini perlu dilakukan pemeriksaan California Bearing Ratio (CBR) dan uji Unconfined Compression Test (UCT). California Bearing Ratio (CBR) adalah perbandingan antara beban penetrasi suatu lapisan tanah atau perkerasan terhadap bahan standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. Uji kuat tekan bebas (Unconfined Compresion Test) adalah pengujian untuk mengukur seberapa kuat tanah menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah tersebut terpisah dari butiran- butirannya. Nilai daya dukung tanah dikategorikan baik adalah apabila nilai CBR pada keadaan terendam sebesar ≥ 4% dan pada keadaan kering sebesar ≥ 6%.

Penelitian ini dilakukan dengan perbedaan hari perendaman sehingga diketahui perbedaan nilai CBR dan nilai kuat tekan bebasnya.

Oleh karena itu, perlu ditinjau nilai CBR tanpa perendaman (unsoaked) dan setelah perendaman (soaked) serta nilai kuat tekan tanah gambu di Desa Lau Mulgap Kecamatan Mardingding Kabupaten Karo untuk menambah pengetahuan tentang pelaksanaan konstruksi di atas tanah gambut dengan mengetahui perilaku tanah gambut tersebut.

(21)

a. Bagaimana sifat-sifat indeks (index properties) dan klasifikasi dari tanah gambut?

b. Berapa nilai kadar air optimum dan berat isi kering maksimum tanah gambut dengan uji pemadatan Standard Proctor?

c. Bagaimana perbandingan nilai California Bearing Ratio (CBR) tanah gambut pengujian langsung tanpa perendaman (unsoaked) dengan nilai California Bearing Ratio (CBR) setelah perendaman (soaked)?

d. Berapa besar nilai kuat tekan tanah gambut asli (undisturbed) ditinjau dari pengujian Unconfined Compression Test (UCT)?

1.3 Tujuan Penelitian

a. Mengetahui sifat- sifat indeks (index properties) pada tanah gambut serta klasifikasi tanah gambut

b. Mencari nilai kadar air optimum dan berat isi kering maksimum dengan uji pemadatan Standard Proctor

c. Mengetahui pengaruh lama perendaman terhadap nilai CBR laboratorium

d. Mengetahui kuat tekan bebas daripada tanah gambut dengan melakukan pengujian UCT

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penilitian ini adalah:

a. Sebagai dasar acuan untuk perancang konstruksi di atas tanah gambut, mengamati dan memprediksi besarnya penurunan dan daya rembes tanah gambut akibat pembebanan.

b. Dapat memberikan informasi mengenai sifat-sifat umum pada tanah gambut.

c. Pihak-pihak yang memerlukan informasi dan mempelajari hal-hal yang dibahas dalam laporan tugas akhir.

(22)

di lakukan batasan masalah yang hanya dilakukan dalam penelitian ini.

Adapun batasan masalah tersebut antara lain:

a. Tanah gambut yang digunakan diambil dari Desa Lau Mulgap, Kecamatan Mardingding, Kabupaten Karo

b. Pengujian sifat fisis (tahap pemeriksaan) yang dilakukan:

• Kadar air (3 sampel tanah undisturbed)

• Berat jenis (2 sampel tanah undisturbed)

• Angka Pori (2 sampel tanah disturbed)

• Kadar abu (1 sampel tanah disturbed)

• Kadar organik (1 sampel tanah disturbed)

• pH (1 sampel undisturbed)

• Kandungan Mineral (1 sampel disturbed)

c. Pengujian CBR dilakukan dengan variasi waktu perendaman 0 hari, 2 hari, 4 hari, dan 6 hari.

d. Pengujian UCT menggunakan 3 sampel undisturbed.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini terdiri dari lima bab, dengan uraian sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang kajian dari berbagai literatur serta hasil studi yang relevan mengenai tanah gambut, pemadatan tanah, pengujian CBR, pengujian UCT dan studi literatur.

(23)

tahap persiapan, tahap pengambilan sampel, tahap pengujian di laboratorium, tahap pengolahan dan penyajian data, serta tahap analisa data yang diperoleh.

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini memaparkan hasil dan pembahasan dari pengujian index properties, pengujian pemadatan, pengujian CBR, pengujian UCT, pembahasan mengenai pengaruh pembebanan terhadap parameter tanah, pembahasan mengenai pengaruh variasi waktu perendaman terhadap kepadatan tanah, serta kajian nilai kuat tekan bebas.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Berisikan kesimpulan-kesimpulan yang diperoleh dari bab-bab sebelumnya serta memberikan saran-saran yang penting untuk dijadikan masukan dalam tugas akhir ini.

(24)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanah

Tanah adalah kumpulan butiran mineral alami (agregat) yang bisa dipisahkan dengan mengaduk agregat tersebut dalam air. Sedangkan batuan (rock) merupakan agregat mineral yang satu sama lainnya diikat oleh gaya kohesif yang permanen dan kuat (Terzaghi dan Peck: 1967, dalam Nugroho:

2014).

Tanah merupakan material yang terdiri dari agregat (butiran) padat yang tersementasi satu sama lain dan dari bahan bahan organik yang telah melapuk disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang – ruang kosong diantara partikel padat tersebut. (Das, 1988). Tanah didefinisikan secara umum adalah kumpulan dari bagian-bagian yang padat dan tidak terikat antara satu dengan yang lain (diantaranya mungkin material organik) rongga-rongga diantara material tersebut berisi udara dan air (Verhoef, 1994).

Ikatan antara butiran yang relatif lemah dapat disebabkan oleh karbonat, zat organik, atau oksida-oksida yang mengendap diantara partikel partikel.

Ruang diantara partikel-partikel dapat berisi air, udara, ataupun yang lainnya (Hardiyatmo, 1992).

Sedangkan pengertian tanah menurut Bowles (1984) adalah campuran partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berikut:

a. Berangkal (boulders) adalah potongan batuan yang besar, biasanya lebih besar dari 250 sampai 300 mm dan untuk ukuran 150 mm sampai 250 mm, fragmen batuan ini disebut kerakal (cobbles/pebbles)

b. Kerikil (gravel) adalah partikel batuan yang berukuran 5 mm sampai 150 mm c. Pasir (sand) adalah partikel batuan yang berukuran 0,074 mm sampai 5 mm,

yang berkisar dari kasar dengan ukuran 3 mm sampai 5 mm sampai bahan halus yang berukuran < 1 mm

d. Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002 mm sampai 0,0074 mm

(25)

e. Lempung (clay) adalah partikel mineral yang berukuran lebih kecil dari 0,002 mm yang merupakan sumber utama dari kohesi pada tanah yang kohesif f. Koloid (colloids) adalah partikel mineral yang diam dan berukuran lebih kecil

dari 0,001 mm.

2.2 Tanah Gambut

2.2.1 Definisi tanah gambut

Menurut Andriesse (1992) dalam Noor (2001), gambut adalah tanah organik tetapi tidak berarti bahwa tanah organik adalah tanah gambut.

Gambut terbentuk dari timbunan sisa-sisa tanaman yang telah mati, baik yang sudah lapuk maupun belum. Timbunan akan terus bertumbuh karena proses dekomposisi yang terhambat oleh kondisi anaerob dan/atau kondisi lingkungan lainnya yang menyebabkan rendahnya tingkat perkembangan biota pengurai.

(Hardjowigeno, 1986).

Tanah gambut adalah agregat agak berserat yang berasal dari serpihan makroskopik dan mikroskopik tumbuh-tumbuhan (Terzaghi, 1987). Tanah gambut merupakan salah satu jenis tanah yang mana material serta bahan organik yang tertimbun secara alamiah memiliki kadar air yang banyak dan bersifat tidak mampat. Namun bukan berarti seluruh tanah yang mengandung banyak air merupakan tanah gambut.

Luas lahan gambut di Indonesia diperkirakan sekitar 14,95 juta hektar tersebar di pulau Sumatera, Kalimantan dan Papua serta sebagian kecil di Sulawesi (Wahyunto, 2013). Lahan gambut di Indonesia memiliki ketebalan mencapai 1 sampai 12 meter, bahkan ada pula yang mencapai hingga 20 meter.

Pemanfaatan tanah gambut bermacam-macam, yaitu sebagai perkebunan kelapa sawit, pertanian dan permukiman, dan sebagainya.

Tanah gambut merupakan tanah yang terbentuk dari penumpukkan sisa- sisa tumbuhan disekitarnya yang telah membusuk dengan waktu yang lama.

Maka dari itu, tanah gambut mengandung bahan-bahan organik dalam jumlah yang besar. Tanah gambut merupakan salah satu jenis tanah yang bersifat lemah, yang terbentuk secara ilmiah dari proses alluvial yang terdapat di dataran alluvial, rawa dan danau.

(26)

Gambar 2.1 Tanah Gambut

(Sumber: Google, 2021)

2.2.2 Klasifikasi tanah gambut

Ada berbagai jenis tanah gambut di Indonesia. Adapun beberapa jenis klasifikasi yang umum digunakan, yaitu:

1. Klasifikasi tanah gambut berdasarkan ASTM 1969 (D 2607) Tabel 2.1 Klasifikasi tanah gambut

No. Nama Keterangan

1. Sphagnum Moss Peat (Peat Moss)

Apabila dikeringkan pada suhu 105°C, kandungan serat dari sphagnum moss minimum 66 2/3%

2. Hypnum Moss Peat

Apabila dikeringkan pada suhu 105°C, kandungan seratnya minimum 33 1/3%, dimana lebih dari 50% dari serat-serat tersebut berasal dari bermacam-macam jenis hypnum moss

3. Reed Sedge Peat

Apabila dikeringkan pada suhu 105°C, kandungan seratnya 33,3%, dimana 50%

dari reed-sedge dan dari non-moss yang lain

(27)

Tabel 2.2 Klasifikasi tanah gambut (lanjutan)

No. Nama Keterangan

4. Peat Humus Apabila dikeringkan pada suhu 105°C, kandungan seratnya kurang dari 33,3%

5. Peat-peat yang lain

Gambut yang dikelompokkan disini adalah semua jenis tanah gambut yang tidak termasuk dalam 4 kelompok di atas.

(Sumber: ASTM, 1969)

2. Klasifikasi gambut berdasarkan skala humufikasi

Tabel 2.3 Klasifikasi gambut berdasarkan skala humufikasi

Skala Von Post Keterangan

H1

Kondisi gambut sama sekali belum berubah, gambut belum membusuk mengeluarkan air cukup jernih.

Sisa-sisa tumbuhan yang ada akan dengan mudah diidentifikasikan. Dan tidak ada material amorf yang terlihat.

H2

Kondisi gambut yang hampir seluruhnya belum mengalami pembusukan sama sekali, mengeluarkan air cukup jernih atau sedikit kekuning-kuningan. Dan tidak ada material amorf yang terlihat.

H3

Kondisi gambut sangat sedikit mengalami pembusukan, mengeluarkan air keruh dan berwarna kecoklatan, tetapi jika diremas tidak ada bagian gambut yang melalui sela-sela jari. Serta, sisa-sisa tumbuhan yang ada masih dapat dengan mudah diidentifikasi dan tidak ada material amorf yang terlihat.

H4

Kondisi gambut yang mengalami sedikit pembusukan, mengeluarkan air berwarna gelap dan sangat keruh. Apabila diremas, tidak ada bagian

(28)

Tabel 2.4 Klasifikasi gambut berdasarkan skala humufikasi (lanjutan)

gambut yang melalui sela-sela jari.

H5

Kondisi gambut yang mengalami pembusukan sedang, mengeluarkan air yang sangat keruh dan apabila diremas ada sedikit butiran gambut amorf melalui sela-sela jari. Struktur dari sisa-sisa tumbuhan agak sukar dikenali, sisa-sisa tumbuhan tersebut hampir seluruhnya berbentuk bubur.

H6

Kondisi gambut yang hampir separuhnya mengalami pembusukan dengan struktur tambahan yang sukar untuk dikenali. Apabila diremas sekitar sepertiga bagian dari gambut akan keluar melalui sela-sela jari.

Sisa-sisa tumbuhan hampir seluruhnya berbentuk seperti bubur dan menunjukkan struktur tumbuhan yang lebih mudah untuk dikenali dibandingkan sebelum diremas.

H7

Kondisi gambut yang lebih dan separuhnya telah membusuk. Mengandung banyak material amorf dan struktur tumbuhan yang sukar dikenali. Apabila diremas, sekitar setengah bagian dari gambut keluar melalui sela-sela jari, dan berwarna gelap.

H8

Kondisi gambut yang hampir seluruhnya membusuk dengan jumlah material amorf dan stuktur tumbuhan sukar dikenali. Apabila diremas, sekitar dua pertiga bagian dari gambut akan melalui sela-sela jari.

Sejumlah kecil sisa-sisa tumbuhan akan tertinggal ditangan berupa sisa-sisa akar dan serat yang membusuk.

(29)

Tabel 2.5 Klasifikasi gambut berdasarkan skala humufikasi (lanjutan)

H9

Kondisi gambut yang telah membusuk seluruhnya dimana hampir tidak ada lagi sisa-sisa struktur tumbuhan yang dapat dilihat. Apabila diremas, hampir seluruh gambut akan keluar melalui sela-sela jari dalam bentuk pasta yang hampir seragam.

H10

Kondisi gambut yang telah membusuk sempurna tanpa ada struktur tumbuhan yang dapat dilihat.

Apabila diremas, seluruh bagian gambut yang basah akan keluar melalui sela-sela jari.

(Sumber: Von Post, 1924, dalam Wust dkk. 2003)

3. Klasifikasi tanah gambut berdasarkan kedalamannya

• Gambut dangkal ( 50 - 100 cm )

• Gambut sedang ( 100 - 200 cm )

• Gambut dalam ( 200 - 300 cm )

4. Klasifikasi tanah gambut berdasarkan ASTM D4427, 2018 a. Kadar Abu diukur dengan metode uji ASTM D2974, 2014:

• Low ash-peat : Kadar abu < 5%

• Medium ash-peat : Kadar abu 5-15%

• High ash-peat : Kadar abu > 15%

b. Kadar Serat

• Fibric peat : Kadar serat > 67%

• Hemic peat : Kadar serat 33-67%

• Sapric peat : Kadar serat < 33%

c. Tingkat keasaman yang diukur dengan metode uji ASTM D2976, 2015:

• Highly acidic : pH < 4,5

• Moderatly acidic : pH 4,5 – 5,5

(30)

• Slightly acidic : pH > 5,5 dan < 7

• Basic : pH ≥ 7

d. Tingkat absorsi yang diukur dengan metode uji ASTM D2980, 2018:

• Extremely absorbent : kapasitas penampung air > 1500%

• Highly absorbent : kapasitas penampung air 800-1500%

• Moderately absorbent : kapasitas penampung air > 300% dan < 800%

• Slightly absorbent : kapasitas penampung air ≤ 300%

2.2.3 Karakteristik Tanah Gambut

Karakteristik gambut yang paling utama, yaitu memiliki warna coklat sampai kehitaman (Gambar 2.2). Tanah gambut juga berserat karena berasal dari dekomposisi sisa-sisa tumbuhan sehingga memiliki tekstur dan aroma yang khas. Tanah ini terdapat pada daerah yang berair seperti rawa, sehingga memiliki kandungan air yang tinggi, yaitu berkisar 100-1.300% dari berat keringnya.

Maka itu tanah gambut dapat menyerap air sampai 13 kali bobotnya.

Gambar 2.2 Karakteristik warna tanah gambut

(Sumber: Google, 2021)

(31)

2.2.4 Sifat-sifat fisis (index properties) tanah gambut 2.2.4.1 Kadar air (water content)

Tanah gambut memiliki sifat yang mampu menyerap serta menyimpan air dengan sangat tinggi. Kadar air dari tanah gambut memiliki variasi yang rentangnya sangat besar, yaitu lebih dari 600%. Besar kadar air tanah gambut dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah jenis tumbuhan yang berada di lingkupan gambut serta proses dekomposisi dari tanah gambut tersebut.

Kadar air dapat ditentukan dengan cara menimbang tanah, kemudian dikeringkan di dalam oven dengan suhu antara 105°C-110°C selama 24 jam, kemudian tanah ditimbang kembali. Maka, perbandingan antara berat air dengan berat padat butiran yang sudah dikeringkan dalam oven tersebut disebut dengan kadar air (w). Untuk menghitung kadar air dapat digunakan persamaan berikut:

𝑤 (%) = ^𝑊𝑤

𝑊𝑠 =^{𝑊−𝑊𝑠}

𝑊𝑠 × 100 (2.1)

Dimana:

𝑤 = Kadar air (%) 𝑊w = Berat air (gr)

𝑊s = Berat butiran padat tanah (gr)

2.2.4.2 Berat spesifik (specific gravity)

Berat jenis (Gs) adalah perbandingan antara berat volume padat dengan berat volume air murni. Menurut Mac Farlane (1969) harga specific gravity rata- rata tanah gambut adalah 1,5 atau 1,6 dan Noor Endah (1996) juga menyatakan specific gravity untuk tanah gambut yaitu lebih besar dari 1,0. Spesific gravity tidak mempunyai satuan atau dimensi. Untuk menghitung berat jenis dapat digunakan persamaan berikut:

𝐺_𝑠 = ^𝛾^𝑠

𝛾_𝑤 (2.2)

Dimana:

𝐺_𝑠 = Berat Jenis

γs = Berat volume butiran padat tanah (gr/cm³) γw = Berat volume air (gr/cm³)

(32)

Untuk mendapat nilai berat jenis setiap tanah haruslah dilakukan pengujiannya di laboraotium mekanika tanah. Besarnya nilai berat berat jenis suatu tanah tergantung dari jenisnya. Untuk nilai Gs masing-masing jenis tanah ditunjukkan pada Tabel 2.6 dibawah ini:

Tabel 2.6 Nilai Berat Jenis

Macam Tanah Berat Spesifik (Gs)

Kerikil 2,65 - 2,68

Pasir 2,65 - 2,68

Lanau anorganik 2,62 - 2,68 Lempung organik 2,58 - 2,65 Lempung anorganik 2,68 - 2,75

Humus 1,37

Gambut 1,25 - 1,80

(Sumber: Hardiyatmo, 2002)

2.2.4.3 Berat volume (unit weight)

Salah satu sifat fisis tanah yang paling sering ditentukan adalah berat volume tanah. Berat volume tanah memiliki keterkaitan yang erat dengan kemudahan penetrasi akar di dalam tanah serta sifat fisis lainnya. Kadang-kadang para ahli tanah menyebut berat volume (unit weight) menjadi berat volume basah (moist unit weight). Berat volume tanah gambut berkisar antara 0,9 t/m³ –1,25 t/m³. Berat volume adalah berat tanah per satuan volume, dengan persamaan:

𝛾 = ^𝑊

𝑉 = ^𝑊^𝑠^(1+𝑤)

𝑉 (2.3)

Dimana:

𝛾 = Berat volume (gr/cm³) 𝑊 = Berat total (gr)

𝑉 = Volume total (cm³)

𝑊s = Berat butiran padat tanah (gr) 𝑤 = Kadar air (%)

(33)

2.2.4.4 Berat volume kering (dry unit weight)

Perbandingan antara berat butiran dengan volume total tanah disebut berat volume kering (dry unit weight). Untuk menghitung berat volume kering dapat digunakan persamaan berikut:

γd = ^𝑊𝑠

𝑉 (2.4)

Dimana:

γd = Berat volume kering (gr/cm³) 𝑊s = Berat butiran padat tanah (gr) 𝑉 = Volume total tanah (cm³)

2.2.4.5 Berat volume tanah jenuh air (saturated unit weight)

Tanah dikatakan jenuh air (saturated) apabila ruang pori terisi penuh oleh air. Perbandingan antara berat butiran tanah dan berat air dengan volume total tanah adalah pengertian dari volume tanah jenuh air. Berat volume tanah jeuh air dapat dihitung dengan persamaan:

γsat = ^𝑊

𝑉 = ^{𝑊𝑠 + 𝑊𝑤}

𝑉 (2.5)

Dimana:

γsat = Berat volume tanah jenuh air (gr/cm³) 𝑊 = Berat total tanah (gr)

𝑉 = Volume total tanah (cm³) 𝑊s = Berat butiran padat tanah (gr) 𝑊w = Berat air (gr)

2.2.4.6 Berat volume butiran padat

Perbandingan antara berat butiran padat tanah dengan volume butiran padat tanah disebut berat volume butiran tanah. Untuk menghitung nilai berat volume butiran padat dapat digunakan persamaan:

γs = ^𝑊𝑠

𝑉𝑠 (2.6)

Dimana:

γs = Berat volume butiran padat (gr/cm³)

(34)

𝑊s = Berat butiran padat tanah (gr) 𝑉s = Volume butiran padat tanah (cm³)

2.2.4.7 Angka pori (e)

Angka pori adalah perbandingan antara volume ruang kosong dan volume partikel padat. Tanah gambut berserat memiliki angka pori yang sangat besar, namun tanah gambut tidak berserat mempunyai angka pori sangat kecil sekitar 2,00. Semakin besar nilai dari angka pori suatu tanah, maka daya dukung tanah semakin kecil. Untuk menghitung angka pori dapat digunakan persamaan:

𝑒 = ^𝑉𝑣

𝑉𝑠 (2.7)

Dimana:

𝑒 = Angka pori

𝑉𝑣 = Volume pori (cm³)

𝑉𝑠 = Volume butiran padat (cm³)

2.2.4.8 Derajat kejenuhan (degree of saturation)

Derajat kejenuhan didefinisikan sebagai perbandingan antara volume air dengan volume total rongga tanah. Untuk menghitung nilai derajat kejenuhan dapat digunakan persamaan:

𝑆 =

^𝑉𝑤

𝑉𝑣 (2.8)

Dimana:

S = Derajat kejenuhan (%) Vw = Volume air (cm³) Vv = Volume pori (cm³)

Derajat kejenuhan (S) tanah menurut kondisi tanahnya dapat dilihat pada Tabel 2.7.

(35)

Tabel 2.7 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah Kondisi Tanah Derajat Kejenuhan (S)

Tanah kering 0

Tanah agak lembab > 0 - 0.25

Tanah lembab 0,26 - 0,50

Tanah sangat lembab 0,51 - 0,75

Tanah basah 0,76 - 0,99

Tanah jenuh air 1

(Sumber : Hardiyatmo, 2002)

2.3 Pemadatan Tanah (Compaction)

Pemadatan tanah (compaction) didefinisikan sebagi proses dimana berkurangnya volume pori tanah sehingga partikel-partikel tanah tersusun lebih rapat. Proses compaction meliputi keluarnya udara yang ada dalam pori tanpa adanya perubahan yang signifikan terhadap kadar air. Untuk mencapai kepadatan tertentu, pemadatan harus dilakukan lapis demi lapis sesuai dengan jenis tanah dan alat yang digunakan. Jika kadar air tanah rendah, maka tanah tersbut sulit untuk dipadatkan, sebaliknya jika kadar air dinaikkan dengan menambah air, air tersebut berfungsi seolah-olah sebagai pelumas antara butiran tanah sehingga mudah dipadatkan. Tetapi, apabila kadar air tanah terlalu tinggi maka kepadatannya akan menurun.

Soedarmo dan Purnomo (1997) menerangkan tujuan dari pemadatan tanah adalah untuk memperbaiki sifat-sifat teknik massa tanah, yaitu:

1. Menaikkan kekuatannya

2. Memperkecil pemampatannya dan daya rembes airnya 3. Memperkecil pengaruh air terhadapnya

Proctor dalam Budi (2011) mendefinisikan bahwa pemadatan tanah ditentukan oleh 4 hal, yaitu:

1. Usaha pemadatan (energi)

2. Jenis tanah (gradasi, kohesif atau tidak, ukuran butri dan sebagainya) 3. Kadar air

4. Angka pori atau berat isi kering

(36)

2.3.1 Pemadatan di laboratorium

Pemadatan tanah di laboraturium ditemukan pertama kali oleh R.R.

Proctor pada tahun 1933, dinamakan dengan Test Pemadatan Proctor. Test ini dilakukan untuk mendapatkan kurva pemadatan yang mencerminkan hubungan antara berat jenis kering (d) dan kadar air optimum (w).

Terdapat 2 macam pemadatan tanah:

1. Percobaan pemadatan proctor standar (standard compaction test) 2. Percobaan pemadatan proctor modifikasi (modified compaction test)

Perbedaan spesifikasi antara pemadatan proctor standard dan pemadatan proctor modifikasi ditunjukkan dalam Tabel 2.8.

Tabel 2.8 Perbedaan pemadatan standar dan pemadatan modifikasi

Uraian Standar

(ASTM D698)

Modifikasi (ASTM D1557)

Palu 24,5 N (5,5 lb) 44,5 N (10 lb)

Tinggi jatuh palu 304,8 mm (12 in) 457,2 mm (18 in)

Jumlah lapisan 3 3

Jumlah tumbukan per

lapisan 25 25

Volume cetakan 1/30 ft³ 1/30 ft³

Tanah Saringan no.4 Saringan no.4

Energi pemadatan (CE)

595,2 kJ/ m³ (12375 lb ft/ft³)

2693,25 kJ/ m³ (56250 lb ft/ft³)

(Sumber: Soedarmo dan Purnomo, 1997)

Berat isi tanah basah/asli (wet/natural density) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

γt = ^(𝑊^𝑠^+𝑊^𝑚^)−𝑊^𝑚

𝑉_𝑚 (2.9)

γs = ^𝑊^𝑠

𝑉𝑚 (2.10)

Jika, Vm = Vs, maka

(37)

γs = ^𝑊^𝑠

𝑉𝑚 (2.11)

Sebagian sampel tanah bagian dalam diambil untuk dihitung kadar airnya.

Sesudah didapat nilai kadar airnya, maka berat isi kering tanah dapat dihitung dengan persamaan berikut:

γd = ^100𝛾^𝑡

100+𝑤 (2.12)

w = dalam % γd = ^𝛾^𝑡

1+𝑤 (2.13)

w = dalam desimal Dimana:

γt = Berat isi tanah/asli Ws = Berat tanah basah/asli Wm = Berat tabung

Vs = Isi tanah basah/asli Vm = Isi tabung

γd = Berat Isi tanah Kering w = Kadar Air

Hasil dari percobaan diatas dibuat kedalam sebuah kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air dan berat isi tanah kering. Dari hubungan tersebut akan didapat kadar air optimum (optimum moisture content) dan berat isi tanah kering maksimum (maximum dry density). Kurva hubungan kadar air dan berat isi tanah kering dapat dilihat pada Gambar 2.3.

(38)

Gambar 2.3 Kurva hubungan kadar air dengan berat isi tanah kering (Das, 1995)

2.4 California Bearing Ratio (CBR)

Menurut SNI 1744 (2012) California Bearing Ratio (CBR) adalah perbandingan antara beban penetrasi suatu jenis material dan beban standar pada kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. California Bearing Ratio (CBR) adalah percobaan daya dukung tanah yang dikembangkan oleh California State Highway Departement, Bina Marga Negara bagian California pada tahun 1928, penemu metode ini bernama O. J. Porter.

Tujuan dilakukan pengujian CBR ini adalah untuk mengetahui nilai CBR pada variasi kadar air pemadatan. Untuk menentukan kekuatan lapisan tanah dasar dengan cara percobaan CBR diperoleh nilai yang kemudian dipakai untuk menentukan tebal perkerasan yang diperlukan di atas lapisan yang nilai CBRnya tertentu (Wesley, 1977).

2.4.1 CBR laboratorium

Pengujian nilai CBR suatu tanah dapat dilakukan di laboratorium. CBR laboratorium disebut jugat sebagai CBR rencana titik. Makin tinggi nilai CBR suatu tanah (subgrade) maka lapisan perkerasan diatasnya akan semakin tipis.

(39)

Begitu pula semakin kecil nilai CBR maka daya dukung tanah redah dan lapisan perkerasan di atasnya semakin tebal sesuai beban yang akan dipikulnya, Klasifikasi nilai CBR tanah ditunjukkan pada Tabel 2.9.

Tabel 2.9 Klasifikasi nilai CBR tanah

CBR (%) Tingkatan Umum Kegunaan

0 - 3 Very poor Subgrade

3 - 7 Poor to fair Subgrade

7 - 20 Fair Subbase

20 – 50 Good Base or subbase

> 50 Exelent Base

(Sumber: Bowles, 1992)

CBR laboratorium dapat dibedakan menjadi atas dua macam, yaitu:

1. CBR terendam (soaked design CBR)

Pengujian CBR ini dilakukan untuk mengantisipasi keadaan terburuk yang akan terjadi di lapangan. Untuk mencapai kondisi ini, sampel CBR akan direndam di dalam bak perendam selama beberapa hari sebelum pengujian.

2. CBR tak terendam (unsoaked design CBR)

CBR tak terendam merupakan pengujian CBR yang menginterpretasikan keadaan normal di lapangan. Untuk mencapai kondisi ini, sampel CBR yang telah dipadakan akan langsung diuji.

Ada dua macam pengukuran CBR, yaitu:

a. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada 0.254 cm (0,1”) terhadap penetrasi standar yang besarnya 70,37 kg/cm² (1000 psi).

Harga CBR (%) = ^{𝑃𝐼 (𝐾𝑔/𝐶𝑚}²⁾

70,37 x 100% (2.14)

b. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada 0,508 cm (0,2”) terhadap penetrasi standar yang besarnya 105,56 kg/cm²(1500 psi)

Harga CBR % = = ^{𝑃𝐼 (𝐾𝑔/𝐶𝑚}²⁾

105,56 x 100% (2.15)

(40)

Hasil dari dua perhitungan diatas dibandingkan sesuai dengan SNI 1744 (2012), maka digunakan nilai CBR yang terbesar. Contoh alat CBR laboratorium yang digunakan ditunjukan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Contoh alat CBR laboratorium

(Sumber : Laboratorium Mekanika Tanah FT USU, 2021)

2.4.2 CBR lapangan (CBR field)

CBR lapangan dilakukan untuk mendapatkan nilai CBR langsung ditempat (in place) yang berfungsi untuk perencanaan tebal perkerasan dan lapis tambah perkerasan (overlay). Tujuan pengujian CBR lapangan, yaitu:

a. Memperoleh nilai CBR asli di lapangan

b. Memeriksa apakah kepadatan yang diperoleh sesuai dengan yang diinginkan.

2.5 Pengembangan (Swelling)

Pengembangan (swelling) adalah proses pertambahan ukuran sampel tanah yang diakibatkan penambahan air pada sampel tanah karena proses perendaman.

Nilai pengembangan memiliki peran penting dalam proses stabilisasi tanah. Jika terlalu besar akan membawa dampak yang kurang baik bagi lapisan perkerasan

(41)

yang ada diatasnya.

Nilai swelling dapat dihitung berdasarkan persentase tinggi benda uji sesudah direndaman terhadap tinggi benda uji sebelum direndam. Adapun persamaannya sebagi berikut:

Swelling = ^{(ℎ1−ℎ2)}

ℎ1 x 100 % (2.16)

Dimana:

h1 = Tinggi benda uji semula

h2 = Tinggi benda uji setelah perendaman 2.6 Unconfined Compression Test (UCT)

Unconfined Compression Test (UCT) atau disebut juga sebagai uji tekan bebas adalah suatu pengujian yang dilakukan untuk menentukan besar kuat tekan bebas dari suatu sampel dalam keadaan asli (undisturbed) ataupun buatan (remoulded). Kekuatan tekan bebas adalah beban aksial persatuan luas saat sampel uji yang mengalami keruntuhan pada saat regangan aksialnya mencapai 20%. Pengujian ini juga berfungsi untuk menentukan parameter kuat geser tanah.

Gambar skematik dari pengujian kuat tekan bebas dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Skema uji tekan bebas

Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji ditambah berangsur- angsur sampai benda uji mengalami keruntuhan. Keruntuhan terjadi karena 3 = 0, maka persamaannya sebagai berikut:

(42)

𝜏

_𝑓

=

^𝜎¹

2

=

^𝑞^𝑢

2

= 𝑐

_𝑢

(2.17)

Dimana:

f = Kuat geser (kg/cm²)

1 = Tegangan utama (kg/cm²) qu = Kuat tekan bebas tanah (kg/cm²) cu = Kohesi (kg/cm²)

Ada beberapa syarat yang harus diperhatikan saat berlangsungnya pengujian kuat tekan bebas, yaitu :

1. Penekan

Kecepatan regangan berkisar antara 0,5% - 2% per menit 2. Keruntuhan tanah

Suatu sampel tanah sudah dikatakan runtuh apabila:

a. Bacaan proving ring turun tiga kali berturut-turut

b. Bacaan proving ring tiga kali berturut-turut hasilnya sama

c. Ambil pada ε = 20% dari contoh tanah, Sr = 1% permenit, berarti waktu maksimum runtuh adalah 20 menit.

Untuk menghitung nilai tegangan aksial pada uji tekan bebas dapat digunakan persamaan berikut:

𝜀 =

^∆𝐿

𝐿_𝑜 (2.18)

Dimana:

 = Regangan aksial (%)

L = Perubahan Panjang sampel tanah (cm) L0 = Panjang mula-mula sampel tanah (cm)

Besarnya luas penampang rata-rata pada setiap saat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

𝐴 =

^𝐴^𝑜

1−𝜀 (2.19)

(2.20)

(43)

Dimana:

A = Luas rata-rata penampang pada setiap saat (cm²) Ao = Luas penampang mula-mula sampel tanah (cm²)

 = Regangan aksial (%)

Untuk menghitung besarnya tegangan normal yang dihasilkan pada pengujian tekan bebas, maka dapat digunakan persamaan berikut:

𝜎 =

^𝑃

𝐴

=

^𝑘.𝑁

𝐴

(2.20)

(2.21)

Dimana:

 = Tegangan normal (kg/cm²) P = Beban (kg)

A = Luas penampang sampel tanah (cm³) k = Faktor kalibrasi proving ring

N = Nilai pembacaan proving ring

2.7 Studi Literatur

Pada penelitian Ansor, 2014 menjelaskan tentang pengaruh lama waktu curing terhadap nilai CBR dan Swelling pada tanah lempung ekspansif di Bojonegoro dengan campuran 6% abu sekam dan 4% fly ash dari penelitian ini dapat disimpulkan hasil nilai CBR terendam (soaked) pada sampel tanah baik tanah asli maupun tanah dengan campuran additive (6% abu sekam dan 4% fly ash) memiliki nilai yang lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai CBR sampel tanah tanpa perendaman. Hal ini dikarenakan kandungan air pada sampel tanah meningkat sehingga kekuatan tanah mengalami penurunan. Pengembangan (swelling) pada sampel tanah ini menunjukkan perbandingan perubahan tingginya terhadap tinggi semula yang dinyatakan dalam persen, untuk sampel tanah asli dengan waktu perendaman 52 jam menunjukkan pengembangan (swelling) sebesar 3,841%.

Pada penelitian Dika, 2015 mengenai pengaruh waktu perendamanan terhadap nilai CBR tanah gambut Bolungkut Kecamatan Merbau Kabupaten Labuhan Batu Utara dapat disimpulkan bahwa nilai CBR mengalami penurunan

(44)

pada setiap perendaman, semakin lama waktu perendaman yang diberikan semakin rendah nilai CBR nya, nilai CBR terendah diperoleh pada perendaman 28 hari sebesar 0,090 %. Semakin lama waktu perendaman semakin besar pula nilai pengembangan (swelling) nilai swelling terbesar diperoleh pada perendaman 28 hari sebesar 23,22 %. Waktu perendaman juga berpengaruh terhadap nilai kadar air, berat volume basah dan kering.

Berdasarkan penelitian Roesyanto & Manik, 2018 tentang Pengaruh Waktu Perendaman Terhadap Nilai CBR (California Bearing Ratio) Tanah Gambut Perkebunan IV Ajamu Panai Hulu Labuhan Batu Utara dapat disimpulkan lamanya waktu perendaman sangat berpengaruh terhadap nilai kadar air, berat volume basah dan nilai CBR. Semakin lamanya waktu perendaman maka kadar air dan berat isi volume basah akan meningkat sedangkan berat isi volume kering dan nilai CBR menurun. Nilai CBR tanah terendam 1 hari sebesar 2,200 % ; 3 hari 1,830 % ; 7 hari 1,800 % ; 10 hari 1,500 %.

Pada penelitian Roesyanto & Taminta, 2020 tentang Tinjauan Nilai CBR (California Bearing Ratio) Tanah Gambut Perkebunan Paya Pinang Kecamatan Laut Tador Kabuparen Batubara disimpulkan bahwa hasil nilai CBR tanah unsoaked adalah sebesar 1,222 % lebih besar dari pada Nilai CBR tanah terendam (soaked) 3 hari sebesar 1,360 % dan tidak memenuhi syarat jika digunakan sebagai bahan material subgrade, berdasarkan klasifikasi nilai CBR tanah menurut Bowles (1992) karena nilai CBR minimum pada kondisi kering adalah 6

% dan kondisi terendam air adalah 4%.

Pada penelitian Roesyanto & Lestari, 2019 tentang Kajian Nilai CBR (California Bearing Ratio) Tanah Gambut Desa Pertahanan Kecamatan Sei Kepayang Kabupaten Asahan disimpulkan hasil nilai CBR tanah unsoaked adalah sebesar 6,750 % lebih besar dari pada Nilai CBR tanah terendam (soaked) 3 hari sebesar 2,800 % dan tidak memenuhi syarat jika digunakan sebagai bahan material subgrade karnea berdasarkan klasifikasi nilai CBR tanah menurut Bowles (1992) adalah berklasrifikasi very poor dan persyaratan nilai CBR minimum pada kondisi kering adalah 6 % dan kondisi terendam air adalah 4%.

(45)

Penelitian Astuti, 2019 dari Universitas Sriwijaya mengenai Peningkatan Daya Dukung Tanah Gambut dengan Variasi Panjang dan Diameter Kolom Deep Soil Mixing (Tanah Lempung+3% Limbah Karbit) menyimpulkan bahwa Tanah gambut memiliki daya dukung tanah yang sangat rendah sehingga perlu dilakukan perbaikan terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai lokasi berdirinya suatu konstruksi. Salah satu metode perbaikan pada tanah gambut adalah dengan perkuatan menggunakan metode Deep Soil Mixing (DSM). Pemodelan DSM pada penelitian ini menggunakan variasi kolom berdiameter 3,2 cm dengan panjang masing-masing 40 cm, 46 cm, dan 53 cm serta kolom dengan panjang 53 cm berdiameter masing-masing 3,2 cm, 4,2 cm, dan 4,8 cm. Peningkatan nilai daya dukung ultimit (qu) minimum terjadi pada variasi kolom dengan panjang 53 cm berdiameter 3,2 cm dimana nilai daya dukung ultimit (qu) yang dicapai adalah sebesar 7,6 kPa, nilai CBR sebesar 1,444, dan persentase peningkatan nilai CBR sebesar 44,4%.

Berdasarkan penelitian Hasugian, 2020 dapat disimpulkan lamanya waktu perendaman sangat berpengaruh terhadap nilai kadar air, berat volume basah dan nilai CBR. Dari Hasil penelitian ini didapat bahwa tanah gambut Desa Nagasaribu Kecamatan Lintong Nihuta Kabupaten Humbang Hasundutan memiliki kadar air sebesar 618,52%. Nilai CBR pada tanah asli sebesar 3,50%

untuk pengujian CBR tidak terendam (unsoaked), sedangkan untuk nilai CBR 2 hari perendaman (soaked) sebesar 2,50%, dan nilai CBR 4 hari perendaman (soaked) sebesar 1,60%.

(46)

3.1 Metode Penelitian

Metode penelitian adalah proses, tahap-tahap atau alur kerja untuk mendapatkan tujuan dari penelitian yang akan dilaksanakan. Metode yang dipakai dalam penelitian ini ialah metode eksperimental. Faktor yang diteliti dalam pengujian ini adalah nilai CBR dan nilai kuat tekan bebas suatu sampel tanah gambut.

Penelitian ini dilakukan di CV Lima Saudara dan Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penelitian akan dilakukan sesuai tahapan berikut :

1. Mengidentifikasi masalah

2. Melakukan studi literatur dan mengumpulkan informasi-informasi 3. Menyusun konsep penelitian

4. Survey lokasi

5. Pengambilan sampel 6. Pengujian sampel

7. Pengambilan data dana pengolahan data hasil pengujian 8. Analisa data dan kesimpulan

9. Selesai

(47)

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian

Survey Lokasi

Pengujian Sifat Fisis Tanah:

• Kadar air (2 sampel)

• Berat jenis (2 sampel)

• pH (1 sampel)

Pengujian Sifat Fisis Tanah:

• Kadar abu (1 sampel)

• Kadar serat (1sampel)

• Kadar organik (1 sampel)

• Angka Pori (2 sampel)

Memenuhi Syarat Ya

Tidak

Pengujian pemadatan dengan metode Standard Proctor

Pengujian UCT (Unconfined Compression Test)

(3 sampel)

Pengujian CBR (California Bearing Ratio) Instalasi Alat

Pengambilan Sampel

Undisturbed Disturbed

Tidak terendaman (unsoaked)

(6 sampel)

Terendam (soaked)

2 hari (6 sampel)

4 hari (6 sampel)

6 hari (6 sampel)

Pengumpulan dan Pengolahan Data Hasil Pengujian

Analisa Hasil Pengujian

Penarikan Kesimpulan dan Saran

Selesai

(48)

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium CV Lima Saudara dan Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.3.2 Lokasi pengambilan sampel tanah gambut

Sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari Desa Lau Mulgap Kecamatan Mardingding Kabupaten Karo. Peta lokasi pengambilan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.

Gambar 3.2 Peta Kabupaten Karo

(Sumber: id.wikipedia.org, 2021)

Gambar 3.3 Peta lokasi pengambilan sampel

(Sumber: Google Earth, 2021)

(49)

Gambar 3.5 Kondisi lapangan lokasi pengambilan sampel

(50)

Proses pengambilan sampel tanah tidak terganggu (undisturbed sample) dilakukan dengan menggunakan bor tangan (hand bore) yang diputar hingga mendapatkan muka air tanah lalu memasukkan tabung berukuran ± 50 cm yang ditekan menggunakan hammer. Proses pengambilan sampel tanah terganggu (disturbed sample), diambil dari tanah yang berada ± 10 cm dari muka tanah, hal ini dimaksudkan agar akar-akar tanaman tidak terikut dengan tanah yang akan diambil.

3.4.2 Prosedur pengambilan sampel

Ada dua jenis contoh tanah yang akan diambil dari lokasi, yaitu sampel tanah yang terganggu (disturbed sample) dan sampel yang tidak terganggu (undisturbed sample). Sampel tanah dikatakan terganggu apabila struktur tanah tersebut sebagian atau seluruhnya sudah termodifikasi dan rusak. Contoh sampel tidak terganggu adalah contoh tanah dimana struktur asli dari tanah tersebuh masih tetap terjaga. Adapun tahapan pengambilan sampel, yaitu:

1. Membersihkan tempat pengambilan sampel

Sebelum melakukan pengambilan sampel, dilakukan pembersihan top soil pada tanah sedalam 10-20 cm menggunakan cangkul. Hal ini dilakukan agar alat yang digunakan untuk pengambilan sampel tidak terhalang oleh serat-serat kayu ataupun rumput-rumput yang berada di atas permukaan tanah.

Gambar 3.6 Proses pembersihan top soil

(Sumber: Dokumen Pribadi)

(51)

Alat yang digunakan dalam pengambilan sampel undisturbed yaitu hand bore, hammer dan tabung sampel berbentuk silinder. Berikut akan dijelaskan tahap-tahap pengambilan sampel undisturbed.

i. Pemboran tanah dan pemasukan sampel ke dalam tabung

Pemboran tanah dilakukan dengan cara memutar dan menekan hand bore sampai kedalaman ± 10 cm dari permukaan tanah. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Proses pengeboran tanah

ii. Pemasukan sampel ke dalam tabung

Setelah tanah di bor sampai ke kedalaman tertentu, pasang alat hammer menyatu dengan seperangkat alat hand bore serta ganti mata bor dengan tabung sampel. Setelah selesai terpasang, jatuhkan hammer. Maka tabung akan tertekan dan tanah akan terisi ke dalam tabung. Kemudian, angkan perlahan lahan tabung dengan stang boru harus tegak lurus dan diputar searah jarum jam. Hal ini bertujuan agar sampel tanah yang telah berada dalam tabung padat dan tidak keluar dari tabung. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 3.8.

(52)

iii. Tahap Akhir

Setelah pengambilan sampel selesai, tabung uang sudah diangkat kemudian diberi lilin pada kedua ujung tabung untuk menjaga kadar air sampel tidak berubah. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Proses pemasangan lilin pada ujung tabung