TUGAS AKHIR
PENGARUH PENGGUNAAN KAPUR (CaO) DAN ABU VULKANIK SEBAGAI BAHAN STABILISASI PADA TANAH LEMPUNG DITINJAU
DARI NILAI CBR DAN PENGUJIAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST)
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
TRI ALBY SOFYAN 13 0404 106
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
i ABSTRAK
Kondisi tanah di Indonesia sangat bervariasi ditinjau dari segi kemampuan
dukungnya. Tanah merupakan salah satu material yang memegang peranan penting
dalam konstruksi atau pondasi, sehingga diperlukan tanah dengan sifat-sifat teknik
yang memadai. Dalam kenyataanya sering dijumpai sifat tanah yang tidak memadai
misalnya kompresibilitas, permeabilitas, maupun plastisitasnya.
Pada penelitian ini akan dibahas untuk mengetahui sifat fisis, sifat teknis, kuat
tekan bebas (UCT), nilai CBR (california bearing ratio), dan stabilisasi pada tanah
lempung dengan penambahan kapur dan abu vulkanik sebagai bahan stabilisator.
Kombinasi campurannya adalah 2%, 4%, 6%, 8% kapur dan abu vulkanik 2% sampai
dengan 24%.
Dari penelitian ini diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air 34,43%;
berat jenis 2,65; batas cair 47,33%; dan indeks plastisitas 29,88%. Berdasarkan
klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) yaitu lempung
anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang. Berdasarkan klasifikasi
AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6. Hasil nilai CBR tidak
terendam untuk tanah asli sebesar 6,29%. Sedangkan nilai CBR tidak terendam untuk
semua variasi yang paling optimum berada pada variasi campuran 8% kapur dan 4%
abu gunung vulkanik dimana nilai CBR 10,12%. Nilai kuat tekan bebas (UCT) untuk
tanah asli sebesar 1,42 kg/cm2. Sedangkan nilai kuat tekan bebas (UCT) untuk semua
variasi yang paling optimum berada pada variasi campuran 8% kapur dan 4% abu
gunung vulkanik dimana nilai kuat tekan bebas 3,28 kg/cm2.
KATA PENGANTAR
Alhamdulilah, segala puji dan syukur saya panjatkan kehadiran Allah SWT
atas berkat, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini
dengan judul “Pengaruh Penggunaan Kapur (CaO) dan Abu Vulkanik Sebagai
Bahan Stabilisasi Pada Tanah Lempung Ditinjau dari Nilai CBR dan Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)”. 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 yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua saya yang tercinta, kepada Ayah saya H. Sudirman dan
kepada Mama saya Hj. Ria Tarwiyah yang telah sabar dalam merawat,
mendidik, menjaga, mendoakan saya hingga sampai saat ini. Semoga Allah
Swt selalu melimpahkan kesehatan dan rezeki bagi orang tua saya yang
tiada putus-putusnya.
2. Kakak, abang, dan adikku yaitu Suci Anugrah Sari, Robbi Ramadhan dan
M. Sandy Fajar atas doa, dukungan dan bantuan semangat dalam
mengerjakan Tugas Akhir ini.
3. Ibu Ika Puji Hastuty, S.T, M.T., sebagai dosen pembimbing yang telah
memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk
4. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji yang telah memberikan masukan
dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
5. Ibu Ika Puji Hastuty, S.T, M.T., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
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
Prasetyo Ramadhan, Ade Indra Utama Lubis, M. Novratama Limbong,
Juanda Andika Siregar dan Yayang Haslika Dasopang yang selalu
membantu dan tidak pernah bosan mengajari saya.
9. Sahabat – sahabat saya yang terdiri dari Juanda, Novra, Syawali, Herru,
Fachruji, Fadel, Firman, Alif, Wawan, Akbar, Anugrah, dan Zharfan yang
selalu memberi dukungan dan semangat dalam keadaan apapun, yang
menjadi tempat bercerita, tertawa bersama selama kuliah di Teknik Sipil
USU.
10. Teman kelompok Tugas Akhir M. Novratama Limbong dan Dini Safitri
Andari yang selalu bersemangat dan menghibur saat mengerjakan Tugas
11. Rekan-rekan seperjuangan Stambuk 2013, Utama, Alfred, Rio, Paccuk,
Ary, Lintong dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu
namanya yang telah memberi dukungan serta semangat.
12. Adik-adik Stambuk 2015, Agung, Farid, Alya, Ayudita, Rekky, dan Yossi
yang telah membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
13. Adik-adik Stambuk 2016, Okta, Muammar, dan yang lainnya yang telah
membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini
14. Seluruh teman-teman sub-jurusan geoteknik yang tidak dapat disebutkan
satu persatu atas doa, semangat, dukungan, serta motivasi yang diberikan
15. Desy Jayanti Saragih atas bantuan, doa dan dukungan motivasi yang
diberikan selama pengerjaan tugas akhir.
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.
Medan, September 2017
Tri Alby Sofyan
v
Daftar Lampiran ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.5 Sistematika penelitian ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8
2.1 Tinjauan Umum ... 8
2.1.1 Tanah ... 8
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ... 10
2.1.2.1 Kadar Air (Water Content)... 10
2.1.2.2 Berat Jenis (Specific Gravity) ... 10
2.1.2.3 Derajat Kejenuhan (S) ... 11
vi
2.1.2.4.1 Batas Cair (Liquid Limit) ... 13
2.1.2.4.2 Batas Plastis (Plastic Limit) ... 15
2.1.2.4.3 Indeks Plastisitas (Plasiticity index) ... 15
2.1.2.4.4 Indeks Kecairan (Liquidity Index) ... 16
2.1.2.5 Gradasi Ukuran Butiran ... 17
2.1.3 Sistem Klasifikasi Tanah ... 20
2.1.3.1 Sistem Klasifikasi Unified Soil Classification System (USCS) ... 21
2.1.3.2 Sistem Klasifikasi AASHTO ... 25
2.1.3.3 Sistem Tanah Berdasarkan Tingkat Ekspansive ... 26
2.1.4 Sifat-sifat Mekanis Tanah ... 29
2.1.4.1 Pemadatan Tanah (Compaction) ... 29
2.1.4.2 Pengujian Caifornia Bearing Ratio (CBR) .. 33
2.1.4.3 Penguian Uji Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ... 35
2.1.4.4 Sensivitas Tanah Lempung ... 39
2.2 Bahan-bahan Penelitian ... 43
2.2.1 Tanah Lempung (clay) ... 43
2.2.1.1 Definisi Lempung... 43
2.2.1.2 Lempung dan Mineral Penyusunnya ... 45
vii
2.2.2 Kapur ... 55
2.2.3 Abu Gunung Vulkanik (AGV) ... 57
2.2.3.1 Umum ... 57
2.3 Stabilitas Tanah ... 59
2.3.1 Stabilitas Tanah dengan Kapur ... 61
2.3.2 Stabilats Tanah dengan Abu Gunung Vulkanik ... 62
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 63
3.1 Program Penelitian ... 63
3.2 Pekerjaan Persiapan ... 63
3.3 Pembuatan Benda Uji ... 64
3.3.1 Benda Uji untuk Pengujian Water Content ... 65
3.3.2 Benda Uji untuk Pengujian Berat Spesifik dan Analisa Saringan ... 65
3.3.3 Benda Uji untuk Pengujian Batas-batas Atterberg .. 65
3.3.4 Benda Uji untuk Pengujian compaction ... 65
3.3.5 Benda Uji untuk Pengujian Unconfined Compression Test ... 66
3.3.6 Benda Uji untuk Pengujian CBR Laboratorium ... 66
3.4 Pelaksanaan Pengujian ... 68
3.4.1 Tanah ... 68
3.4.1.1Tanah Asli ... 68
3.4.1.2Tanah yang Telah Distabilisasi ... 69
3.4.2 Kapur ... 69
viii
3.5 Analisis Data Laboratorium ... 70
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 72
4.1 Pendahuluan ... 72
4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah ... 72
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ... 72
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik kapur dan Abu Gunung Vulkanik ... 80
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator ... 82
4.2.3.1Batas Cair (liquid Limit) ... 85
4.2.3.2Batas Plastis (Plastic Limit) ... 86
4.2.3.3Indeks Plastisitas (Plasticity Indeks) ... 87
4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ... 88
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli (Compaction) ... 88
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator ... 89
4.3.2.1Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ... 92
4.3.2.2Kadar Air Optimum (Wopt ) ... 94
4.3.3 Pengujian CBR (California Bearing Ratio) ... 95
4.3.4 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ... 99
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 106
5.1 Kesimpulan ... 106
ix Daftar Pustaka ... xviii
x DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Elemen Tanah Dalam Keadaan Tanah Asli dan Tiga
Fase Elemen Tanah 9
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 13
Gambar 2.3 Alat Uji Batas Cair 14
Gambar 2.4 Kurva Pada Penentuan Batas Cair Tanah Lempung 14
Gambar 2.5 Hubungan Antara WP, WL dan WN Dalam Menghitung
LI atau IL 16
Gambar 2.6 Ayakan Untuk Pengujian Sieve Analysis 18
Gambar 2.7 Alat Hidrometer Jenis ASTM 152H 19
Gambar 2.8 Klasifikasi Tanah Sistem Unified 24
Gambar 2.9 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 26
Gambar 2.10 Klasifikasi Tanah berdasarkan tingkat ekspansif menurut
Prof. Seed 26
Gambar 2.11 Klasifikasi Tanah berdasarkan tingkat ekspansif
menurut Prof. William 27
Gambar 2.12 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 32
Gambar 2.13 Skema Uji Tekan Bebas 36
Gambar 2.14 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu Di
xi
Gambar 2.15 Grafik Sensitifitas Tanah Asli dan Tanah Remoulded 39
Gambar 2.16 Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah Remoulded 40
Gambar 2.17 Struktur Atom Mineral Lempung, silica tetrahedra,
silica sheet, aluminium oktahedra, lembaran oktahedra
(gibbsite) dan lembaran silika – gibbsite 46
Gambar 2.18 Diagram sistematik kolinite dan Struktur atom
kaolinite 48
Gambar 2.19 Diagram skematik struktur montmorrilonite dan
Struktur atom montmorrilonite 49
Gambar 2.20 Diagram Skematik Struktur Illite 51
Gambar 2.21 Sifat Dipolar Molekul Air 54
Gambar 2.22 Tarik Menarik Molekul Dipolar Pada Lapisan Ganda 55
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 71
Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS 74
Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan Tanah Asli 75
Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (Liquid Limit), Atterberg Limit 75
Gambar 4.4 Klasifikasi Tanah berdasarkan tingkat ekspansif
menurut Prof. Seed 76
Gambar 4.5 Klasifikasi Tanah berdasarkan tingkat ekspansif
xii
Gambar 4.6 Grafik Analisa Saringan Kapur 81
Gambar 4.7 Grafik Analisa Saringan Abu Gunung Vulkanik 82
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair (LL) dengan
Variasi Campuran Kapur dan Abu Gunung Vulkanik 85
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas plastis (PL)
dengan Variasi Campuran Kapur dan Abu Gunung
Vulkanik 86
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Nilai Indeks Plastisitas (IP)
dengan Variasi Campuran Kapur Abu Gunung
Vulkanik 87
Gambar 4.11 Kurva Kepadatan Tanah Asli 89
Gambar 4.12 Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering Maksimum
(Γd Maks) Tanah dengan Variasi Campuran Kapur dan
Abu Gunung Vulkanik 93
Gambar 4.13 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Optimum Tanah
(Wopt ) dengan Variasi Campuran Kapur dan Abu
Gunung Vulkanik 95
Gambar 4.14 Grafik Hubungan Nilai CBR dengan Variasi Persentase
xiii Gambar 4.15 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Tanah (qu)
dengan Regangan (Strain) yang Diberikan Pada Sampel
Tanah Asli dan Remoulded 103
Gambar 4.16 Grafik Grafik Kuat Tekan dengan Berbagai Variasi
xiv DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Berat Jenis Tanah 11
Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 12
Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah 16
Tabel 2.4 Simbol Klasifikasi Tanah Sistem USCS 23
Tabel 2.5 Klasifikasi tanah Ekspansif Berdasarkan Indeks Plastisitas
dan Batas 28
Tabel 2.6 Klasifikasi berdasarkan Indeks Plastisitas 28
Tabel 2.7 Klasifikasi Tanah Ekspansif Berdasarkan Persentasi Lolos
Ayakan No. 200, Batas Cair, dan SPT 28
Tabel 2.8 Klasifikasi Potensial Pengembangan Menurut Snethen. 29
Tabel 2.9 Pengujian Pemadatan Proctor 31
Tabel 2.10 Hubungan Konsistensi Dengan Kuat Tekan Bebas Tanah
Lempung 38
Tabel 2.11 Sensitivitas Lempung 41
Tabel 2.12 Aktivitas Tanah Lempung 53
Tabel 2.13 Komposisi Kimia Kapur 56
Tabel 2.14 Komposisi Kimia Abu Vulkanik 59
Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah 73
Tabel 4.2 Klasifikasi tanah Ekspansif Berdasarkan Indeks Plastisitas
dan Batas Susut 78
Tabel 4.3 Klasifikasi berdasarkan Indeks Plastisitas 78
Tabel 4.4 Klasifikasi Tanah Ekspansif Berdasarkan Persentasi Lolos
xv
Tabel 4.5 Klasifikasi Potensial Pengembangan Menurut Snethen. 79
Tabel 4.6 Data Uji Sifat Fisik Kapur 80
Tabel 4.7 Data Uji Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik 81
Tabel 4.8 Data Uji Hasil Uji Atterberg Limit 83
Tabel 4.9 Data Hasil Uji Pemadatan Tanah Asli 89
Tabel 4.10 Data Hasil Uji Pemadatan Tanah dengan Bahan Stabilisator 90
Tabel 4.11 Data Hasil CBR dengan Berbagai Variasi Penambahan
Kapur dan Abu Gunung Vulkanik 96
Tabel 4.12 Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas dengan Berbagai Variasi
Penambahan Kapur dan Abu Gunung Vulkanik 100
xvi
�� 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
xvii DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis
Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan
Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, CBR Laboratorium Test
Lampiran-6, Data Uji Laboratorium, Unconfined Compression Test
Lampiran-7, Data Komposisi Kimia Kapur
Lampiran-8, Data Komposisi Kimia Abu Gunung Vulkanik