i
KUAT TEKAN BEBAS TANAH CAMPURAN BUBUK CANGKANG TELUR DAN ABU AMPAS
TEBU PADA LIQUIDITY INDEX (LI) 1 DAN 1,25
Unconfined Compression Strength Soil Mixed Egg Shell Powder and Bagasse Ash at Liquidity Index (LI) 1 and 1,25
Skripsi
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
FRANSISKO XAVERIO WISNU MURDANI I0113049
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
Halaman Persetujuan
Kuat Tekan Bebas Tanah Campuran Bubuk Cangkang Telur dan Abu Ampas Tebu pada Liquidity Indac (LO 1dan 1,25
Unconlined Compr*sion Strength Soil Mixed Egg Shell Pa+der and Bagasse Ash at Liquidity Index(LI)
l
and 1,25Skripsi
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
FRANSISKd XAVERIO WISNU MURDANT r0113049
Telah disetujui untuk rligrertahankan dihadapan tim penguji pendadaran Program Srudi Teknik Sipil Fakultas Teknik universitas sebelas Maret Surakarta
Persetuj uan Dosen Pembimbing
Dosen Pembimbing I bimbing II
\D f ^r ,
Y-'H,4 rl
Dr. Niken Silmi Surjandari S.T. M.T.
}\rIP. 1 9690903 1997A22001
.T.M T.
NIP. 1 9680702t99502rc01 PhD.
Kuet Tekan'Bebas Tanah campuran Bubuk cangkang Telur den Abu Ampas Tebu pada Liqututity Indu {LI) I dan
ll5
Unconfined Comprc*sion Saength ,\oil Mixed Egg Shell Pot+der and Bagavse Ash ut I.iq*idity Ind* (LD I and I,2S
SKRIPSI Disusun oleh:
FRANSISKO XAVEBTO WISNU MURDANT I0113049
Telah dipertahankan dihadapaa Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada Hari Senrh, 15 Januari 2018
t. Dr. Niken Silni Suriandari S.T. M.T.
NIP. 19690X)3 1997022 A01
Yusep Mu-slih Pr.rwana S.T.M.T.. P.hD.
NIP. 196807A2 tW502
t
A}t1r. Noeeroho Dianilantj^ MT NIP. l956lu2 198403 2007 Dr. Bambang Setiawari S.T.. M.T.
NrP. 19690717 199702 I 001
1 001 2.
3.
lll
MOTTO
“The best preparation for tomorrow is doing your best today”
(H. Jackson Brown Jr.)
“Bukan kesulitan yang membuat kita takut, tapi sering ketakutanlah yang membuat jadi sulit. Jadi, jangan mudah menyerah”
(Joko Widodo)
PERSEMBAHAN
Bapak yang mendidik dengan sabar, disiplin, dan mendukung baik moril maupun
materil hingga sekarang.
Ibu yang memberikan rasa kasih sayangnya dengan mendidik secara disiplin dan
tegas.
Adik yang selalu menjadi adik yang bisa diajak berpikir dan bermain dan yang
selalu menjaga Bapak Ibu di rumah
Tim skripsi yang selalu membantu
Teman-teman angkatan 2013 yang telah banyak membantu dan kebersamaannya
selama lebih kurang empat tahun.
ABSTRAK
Fransisko Xaverio W.M., 2018. Kuat Tekan Bebas Tanah Campuran Bubuk Cangkang Telur dan Abu Ampas Tebu pada Liquidity Index (LI) 1 dan 1,25. Skripsi, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Tanah berbutir halus merupakan tanah yang mempunyai daya dukung tanah rendah apabila memiliki indeks plastisitas yang tinggi. Salah satu solusi memperbaiki tanah bermasalah yaitu stabilisasi tanah. Metode yang digunakan adalah tanah dicampurkan dengan salah satu bahan tambah yang dapat digunakan yang mudah diperoleh dan relatif murah. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan abu ampas tebu dan bubuk cangkang telur terhadap sifat fisik dan sifat mekanik tanah.
Stabilisasi tanah pada penelitian ini dilakukan dengan penambahan abu ampas tebu (AAT) dan bubuk cangkang telur (BCT). Sampel tanah merupakan tanah berbutir halus yang terdapat di Ngawi, Jawa Timur dengan kondisi air yang dikontrol yaitu pada Liquidity Index (LI) 1 dan 1,25.
Variasi campuran abu ampas tebu dan bubuk cangkang telur sebanyak 0%, 5%, 10%, 15%, 20%
dari berat kering sampel tanah dengan pemeraman selama tiga hari. Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah uji Index properties (IP), uji Unconfined Compressive Strength (UCS), dan uji Scanning Electron Microscopy (SEM).
Hasil penelitian menunjukkan adanya pengaruh yang cukup besar dari bahan tambah terhadap sampel tanah. Indeks plastisitas tanah menurun dari 67,28% menjadi 27,07% pada penambahan abu ampas tebu 10% dan 22,48% pada penambahan bubuk cangkang telur 10%. Penambahan abu ampas tebu dan bubuk cangkang telur membuat nilai kuat tekan bebas naik sebesar 45,56 kN/m2 pada penambahan abu ampas tebu 10% dan 10,72 kN/m2 untuk penambahan bubuk cangkang telur 10% pada LI = 1. Pada LI = 1,25 nilai UCS naik 7,29 kN/m2 untuk penambahan abu ampas tebu 5% dan 1,86 kN/m2 untuk penambahan bubuk cangkang telur 10%. Penelitian ini terbukti bahwa penambahan abu ampas tebu dan bubuk cangkang telur dapat meningkatkan kekuatan tekan pada tanah berbutir halus.
Kata kunci: abu ampas tebu, bubuk cangkang telur, tanah berbutir halus, UCS, SEM, LI
ABSTRACT
Fransisko Xaverio W.M., 2018. Unconfined Compression Strength Soil Mixed Egg Shell Powder and Bagasse Ash at Liquidity Index (LI) 1 and 1,25. Thesis, Civil Engineering Program, Engineering Faculty, Sebelas Maret University Surakarta.
Fine-grained soil is a soil that has a low soil carrying capacity if it has a high plasticity index.
One solution to fix a problem is soil stabilization. The method used is the soil mixed with one of the added ingredients that can be used which is easy to obtain and relatively cheap. The purpose of this research is to know the effect of addition bagasse ash and eggshell powder to physical and mechanical properties of soil.
Soil stabilization in this study was done with the addition of bagasse ash (BA) and eggshell powder (ESP). The soil sample is fine grained soil found in Ngawi, East Java with controlled water conditions at Liquidity Index (LI) 1 and 1,25. Variation of mixture of bagasse ash and eggshell powder as much as 0%, 5%, 10%, 15%, 20% of dry weight of soil samples with curing for three days. Tests conducted in this research are Index properties (IP) test, Unconfined Compressive Strength (UCS) test, and Scanning Electron Microscopy (SEM) test.
The result of the research shows that there is a big influence from the added material to the soil sample. The soil plasticity index decreased from 67.28% to 27.07% in the addition of 10% bagasse ash and 22.48% in the addition of egg shell powder 10%. The addition of bagasse ash and eggshell powder resulted in unconfined compression strength value of 45.56 kN/m2 in addition of 10%
bagasse ash and 10.72 kN/m2 for the addition of 10% egg shell powder at LI = 1. At LI = 1.25 UCS values increased 7.29 kN/m2 for the addition of 5% bagasse ash and 1.86 kN/m2 for the addition of 10% eggshell powder. This study proved that the addition of bagasse ash and egg shell powder can increase the compressive strength of fine grained soil.
Keywords: bagasse ash, egg shell, fine grained soil, UCS, SEM, and LI
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “Nilai Kuat Tekan Bebas pada Tanah Campuran Bubuk Cangkang Telur dan Abu Ampas Tebu Dalam Kondisi LI = 1 dan LI = 1,25”.
Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan akademik untuk meraih gelar sarjana pada program studi Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Ucapan terima kasih atas bantuan yang telah diberikan dari awal pelaksanaan hingga terselesaikannya skripsi ini, kepada :
1. Ir. Budi Utomo, S.T., M.T. selaku pembimbing akademik
2. Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T., M.T. dan Yusep Muslih Purwana, S.T., M.T., P.hD.selaku dosen pembimbing
3. Tim skripsi stabilisasi tanah berbutir halus Ngawi
4. Rekan rekan mahasiswa Teknik Sipil 2013 yang telah memberikan bantuan dan dorongan
5. Keluarga saya yang selalu memberi dukungan dalam penyusunan skripsi ini
6. Pihak pihak lain yang tidak bisa penyusun sebutkan satu per satu.
Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi segenap civitas akademika dalam menambah pengetahuan dalam menunjang pemahaman mengenai masalah keteknikan.
Surakarta, Desember 2017
Penyusun
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
HALAMAN MOTTO ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR PERSAMAAN ... xv
DAFTAR NOTASI ... xvi
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Tujuan Penelitian ... 3
1.5. Manfaat Penelitian ... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI... 4
2.1. Tinjauan Pustaka ... 5
2.2. Dasar Teori ... 11
2.2.1. Umum ... 11
2.2.2. Tanah Berbutir Halus ... 11
2.2.3. Klasifikasi Tanah ... 12
2.2.3.1 Atterberg Limit ... 12
2.2.3.2 Sistem Klasifikasi Unified ... 13
x
2.2.4. Stabilitas Tanah ... 15
2.2.5. Abu Ampas Tebu ... 15
2.2.6. Bubuk Cangkang Telur ... 16
2.2.7. Unconfined Compressive Strength (UCS) ... 16
2.2.8. Modulus Young (E) ... 18
BAB 3 METODE PENELITIAN ... 21
3.1. Uraian Umum ... 21
3.2. Alat dan Bahan yang Digunakan ... 21
3.2.1. Tanah ... 21
3.2.2. Abu ampas tebu (AAT) ... 22
3.2.3. Bubuk cangkang telur (BCT) ... 24
3.2.4. Alat ... 25
3.3. Pengujian Index Properties ... 25
3.3.1. Pengujian berat jenis tanah (Spesific Gravity) ... 25
3.3.2. Pengujian distibusi ukuran butiran tanah (Grain Size Analysis) .... 26
3.3.3. Pengujian batas konsistensi tanah (Atterberg Limit)... 26
3.4. Tahapan Pengujian Utama ... 26
3.4.1. Pengondisian kadar air tanah ... 26
3.4.2. Uji tekan bebas (Unconfined Compression Strength Test) ... 27
3.4.3. Pengujian SEM (Scanning Electron Microscopy) ... 28
3.4.4. Pengujian distribusi ukuran butiran tanah (Grain Size analysis).... 29
3.4.5. Pengujian batas konsistensi tanah (Atterberg Limit)... 29
3.5. Analisis dan Pembahasan ... 29
3.6. Hipotesa Penelitian ... 29
3.7. Diagram Alir Penelitian ... 30
BAB 4 HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 32
4.1. Pengujian Pendahuluan Tanah ... 32
4.1.1. Pengujian batas konsistensi tanah ... 32
4.1.2. Pengujian hidrometer dan analisis saringan ... 35
4.1.3. Pengujian kandungan mineral tanah, aat, dan bct ... 36
xi
4.2. Hasil Pengujian Unconfined Compressive Strength (UCS) ... 38
4.2.1. Pengujian UCS tanah sebelum penambahan bahan tambah ... 38
4.2.2. Hasil pengujian UCS tanah campuran bahan stabilisasi ... 38
4.2.3. Modulus elastisitas dari pengujian UCS ... 42
4.2.4. Pengujian Scanning Electron Microscopy ... 42
4.3. Pembahasan ... 44
4.3.1. Pengujian Atterberg Limit ... 45
4.3.2. Pengujian Unconfined Compress Strenght Test (UCS) ... 47
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 48
5.1. Kesimpulan ... 48
5.2. Saran ... 48
DAFTAR PUSTAKA ... 49 LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Hasil penelitian yang terkait ... 7
Tabel 2.2 Sistem klasifikasi tanah unified ... 14
Tabel 2.3 Nilai perkiraan modulus elastisitas tanah (Bowles, 1977) ... 20
Tabel 3.1 Matriks pencampuran abu ampas tebu dan bubuk cangkang telur .... untuk masa pemeraman nol dan tiga hari ...28
Tabel 4.1 Uji atterberg tanah asli ...32
Tabel 4.2 Uji Atterberg tanah dengan campuran AAT dan BCT ...33
Tabel 4.3 Hasil uji Grain Size Analysis ...35
Tabel 4.4 Hasil X-Ray Flourescence tanah ...37
Tabel 4.5 Hasil X-Ray Flourescense abu ampas tebu ...37
Tabel 4.6 Hasil X-Ray Flourescense bubuk cangkang telur ...37
Tabel 4.7 Hasil Uji UCS tanah asli ...38
Tabel 4.8 Hasil pengujian UCS ...38
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik platisitas untuk klasifikasi USCS ... 14
Gambar 2.2 Metode perhitungan modulus young ... 19
Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan Tanah... 22
Gambar 3.2 Abu Ampas Tebu Hasil Pembakaran ... 23
Gambar 3.3 Abu Ampas Tebu Lolos Saringan No. 200... 23
Gambar 3.4 Cangkang Telur yang Telah Dicuci dan Dikeringkan ... 24
Gambar 3.5 Bubuk Cangkang Telur Lolos Saringan no. 200 ... 25
Gambar 3.6 Kondisi Tanah pada Kadar Air (a) LI = 1 dan (b) LI = 1,25 ... 27
Gambar 3.7 Diagram Alir ... 30
Gambar 4.1. Grafik USCS untuk menentukan karakter tanah ... 32
Gambar 4.2 Pengaruh bahan tambah pada sampel tanah terhadap batas cair ... 33
Gambar 4.3 Pengaruh bahan tambah pada sampel tanah terhadap batas plastis ... 34
Gambar 4.4 Pengaruh bahan tambah pada sampel tanah terhadap indeks plastisitas ... 34
Gambar 4.5 Grafik grainsize abu ampas tebu ... 35
Gambar 4.6 Grafik grainsize bubuk cangkang telur ... 36
Gambar 4.7 Uji UCS tanah dengan penambahan aat pada LI 1 ... 39
Gambar 4.8 Uji UCS tanah dengan penambahan bct pada LI 1 ... 39
Gambar 4.9 Uji UCS tanah dengan penambahan aat pada LI 1,25 ... 40
Gambar 4.10 Uji UCS tanah dengan penambahan bct pada LI 1,25 ... 40
Gambar 4.11 Perbandingan Grafik UCS aat dan bct pada Setiap Kondisi LI ... 41
Gambar 4.12 Perbandingan Nilai Modulus Elastisitas ... 42
Gambar 4.13 SEM Tanah Asli ... 43
Gambar 4.14 SEM Tanah Campuran AAT 10% ... 43
Gambar 4.15 SEM Tanah campuran BCT 10% ... 44
Gambar 4.16 Perbandingan Nilai Batas Plastis ... 45
xiv
Gambar 4.17 Perbandingan Nilai Batas Plastis ... 45 Gambar 4.18 Perbandingan Nilai Indeks Plastisitas ... 46 Gambar 4.19 Perbandingan Nilai UCS ... 47
xv
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1 Indeks Plastisitas...12
Persamaan 2.2 Indeks Likuiditas ...13
Persamaan 2.3 Kuat Geser Tanah ...17
Persamaan 2.4 Kuat Tekan Bebas (UCS) ...17
Persamaan 2.5 Kuat Geser Undrained ...17
Persamaan 2.6 Modulus Young ...18
xvi
DAFTAR NOTASI
c = Nilai Kohesi Tanah ( kN/m2 ) E = Modulus Young ( kN/m2 )
∆𝜎 = Perubahan Tegangan (kg/cm2)
∆𝜀𝑎 = Perubahan Regangan (%)
Gs = Specific gravity
SiO2 = Silikat
Al2O3 = Aluminat Fe2O3 = Ferit
PI = Indeks Plastisitas (%)
LL = Batas Cair (%)
PL = Batas Plastis (%) LI = Liquiditay Index
W = Water Contain Tanah (liter)
sat = Berat Volume Tanah Jenuh ( kN/m3 )
b = Berat Volume Tanah Basah ( kN/m3 )
d = Berat Volume Tanah Kering ( kN/m3 ) qu = Kuat Tekan Bebas (kN/m2)
s
u/c
u = Kuat Geser Undrained / Kohesi Undrained (kN/m2) σ = Tegangan Tanah ( kN/m2 )W tanah = Berat Tanah (kg)
v = Volume Mould UCS (cm3)
49
DAFTAR PUSTAKA
Ahmed, B., Rahman, A., dan Das, J., 2015, “Improvement of Subgrade CBR Value by using Bagasse Ash and Eggshell Powder”, International Journal of Advanced Structures and Geotechnical Engineering, Vol 4. ISSN 2319- 5347.
Amu,O.O, Fajobi, A.B, dan Oke,B.O. 2005, “Effect of Eggshell Powder on the Stabilizing Potential of Lime on an Expansive Clay Soil”.,Jurnal of Applied Sciences 5 (8). Pp. 1474 – 1478.
Andrian, L. 2012, “Berkenalan dengan Tegangan, Regangan, Modulus Elastisitas
dan Daktalitas Material”,
http://kampustekniksipil.blogspot.co.id/2012/07/berkenalan-dengan- tegangan-regangan.html, Diakses pada 14 Oktober 2017 pukul 02.28 Arunav, C., Archita, B., and Debangana, S., 2016, “Stabilization of Expansive Soil
using Sugarcane Straw Ash (SCSA)” ADBU-Journal of Engineering Technology, Volume 4(1). ISSN: 2348-7305.
Barasa, P., K., Jonah, T., K., dan Mulei, 2015, “Stabilization of Expansive Clay using Lime and Sugarcane Baggase Ash”, Mathematical Theory and Modeling, Vol.5. ISSN 2224804.
Bowles, J.E., 1986, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), Diterjemahkan oleh Johan K. Hainin. Jakarta: Erlangga.
Budiman, N.A., 2013, Pengaruh Penambahan Abu Ampas Tebu terhadap Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Tanah Lempung Ekspansif., Jurnal Ilmiah Teknik Sipil.
Vol. 17. Pp.1
Chen, F.H. 1975. Foundation on Expansive Soils, Elsevier Scientific Publishing Company, New York
Dang, L.C., dkk, 2016, “Enhancing The Engineering Properties of Expansive Soil Using Bagasse Ash and Hydrated Lime”, International Journal of GEOMATE. Vol. 11, Issue 25, pp. 2447-2454.
Das, B., M., 1995, Mekanika Tanah 1 (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis), Diterjemahkan oleh Noor Endah, dan Indrasurya B. Mochtar, Jakarta:
Erlangga.
Destamara, A., A., 2013, Pengaruh Penambahan Abu Ampas Tebu Terhadap Karakteristik Tanah Lempung Ekspansif di Bojonegoro. Skripsi Program Studi Sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Malang.
Gandhi, K.S, 2012. “Expansive Soil Stabilization Using Bagasse Ash”.
International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT).
Vol.1. ISSN: 2278-0181.
Hardiyatmo, H.C., 2010. Mekanika Tanah I.Yogyakarta: Gajah Mada University Press.
Hardiyatmo, H.C., 2010. Mekanika Tanah II.Yogyakarta: Gajah Mada University Press.
Hardiyatmo, H.C.,,2014, Mekanika Tanah 1, Yogyakarta : Gajah Mada University Press.
Hatmoko, J.T, dan Lulie, Y., 2007. UCS Tanah Lempung Ekspansif yang Distabilisasi dengan Abu Ampas Tebu dan Kapur. Jurnal Teknik Sipil.
Vol.8, pp. 64 – 77
Ja'afar, A., S., Joshua, O., dan Bunyamin A.S,. 2016, “Effect of Used Oil Contamination and Bagasse Ash on Some Geotechnical Properties of Lateritic Soil”, Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies, Issue 08, pp. 119-136.
Jitno, H., 2001, Tanah Ekspansif : Masalah dan Solusinya, Bandung: Institut Teknologi Bandung.
Maricar, M., H., Samang, L., Pallu, M., S., dan Tjaronge, W., 2010, Kajian Eksperimental Kesesuaian Antara Sifat Indeks dan Hasil X-Ray Diffraction Tanah Ekspansif. Makassar: Universitas Hasanuddin.
Rajakumaran, K., 2015, “An Experimental Analysis on Stabilization of Expansive soil with Steel Slag and Fly Ash”, International Journal of Advances in Engineering & Technology (IJAET), ISSN: 22311963.
Sudjianto, A., T., 2007, Stabilisasi Tanah Lempung Ekspansif dengan Garam Dapur (NaCl), Jurnal Teknik Sipil. Vol.8. pp. 53-65.
Vananda, E., 2008, Evaluasi Uji Triaksial Metode Multitahap Terhadap Metode Konvensional pada Batu Andesit, Bandung: Institut Teknologi Bandung.
Venkaramuthyalu P., Ramu K., Prasada R. G. V. R., 2012,” Study on performance of chemically stabilized expansive soil”, International Journal of Advances in Engineering & Technology (IJAET), pp. 139-148.
Yunashirson, N.F, 2015, Stabilisasi Tanah Lempung Plastisitas Tinggi pada Indeks Likuiditas 1 dan 1,25 Menggunakan Semen dengan Variasi Faktor Air Semen
