BAB III
TES PEMBAGIAN BUTIR A. Tes Analisa Ayakan
3.1 Pendahuluan
3.1.1 Latar Belakang
Dalam pengelompokkan jenis tanah terdapat berbagai metode, mulai dari metode yang sederhana hingga membutuhkan alat-alat dan juga labotorium untuk mengujinya. Dari berbagai metode ini menghasilkan berbagai jenis data juga, semakin terkesan sederhana pengujiannya maka hasil yang akan didapat akan menjadi semakin sederhana juga, dalam artian pengelompokan jenis tanah dalam skala yang besar. Demikian pula dengan metode yang semakin rumit maka akan menghasilkan data yang semakin spesifik. Dengan begitu hasil dari pengelompokan dapat diolah sesuai dengan kebutuhan.
3.1.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah :
a) Untuk mendapatkan distribusi butiran dari suatu sampel tanah dengan menggunakan saringan
b) Mengetahui grafik distribusi butiran dari hasil tes saringan c) Mengetahui hasil dari tes analisa saringan
3.1.3 Manfaat
Manfaat dari praktikum tes pembagian butir adalah untuk mengetahui nilai distribusi dari suatu sampel tanah.
3.2 Tinjauan Pustaka 3.2.1 Dasar teori
Percobaan analisa saringan dipakai untuk diameter butiran tanah lebih besar dari 0,075 mm untuk standart ASTM, AASHTO, dan USCS. Sedangkan untuk standart MIT dipakai untuk diameter butiran lebih besar dari 0,06 mm.
Analisa saringan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu cara kering dan cara basah. Cara kering dilakukan dengan menggetarkan saringan, baik itu digetarkan dengan cara manual atau dengan alat penggetar. Cara basah dilakukan dengan mencampur tanah dengan air sampai menjadi lumpur encer dan dibasuh seluruhnya melewati saringan.
Hasil dari analisa saringan umumnya digambarkan dalam kertas semilogaritmik yang dikenal sebagai kurva distribusi ukuran-butiran (particle-size distribution curve). Diameter partikel (butiran) digambarkan dalam skala logaritmik, dan persentase dari butiran yang lolos ayakan digambarkan dalam skala hitung biasa.
3.3 Metode Pelaksanaan 3.3.1 Analisa Ayakan
a) Alat dan bahan No
.
Nama alat dan bahan Gambar
Dokumentasi
1. Timbangan dan neraca
2. Ayakan No. 4
3. Ayakan No. 10
4. Ayakan No. 20
5. Ayakan No. 40
6. Ayakan No. 100
7. Ayakan No. 200
8. Mangkok keramik
9. Oven
10. Mesin pengguncang ayakan
b) Langkah kerja
1. Keringkan contoh tanah yang akan dites di dalam oven. Apabila tanah tersebut mempunyai ukuran butir terbesar = 4,75 mm (ayakan nomor 4) berat contoh tanah yang dites harus banyak 500 gram sedangkan apabila ukuran butir terbesarnya adalah lebih besar dari 4,75 mm, berat contoh tanah yang dites harus lebih dari 500 gram.
2. Pecahkan gombalan tanah dengan menggunakan penumbuk berujung karet hingga butir-butir tanah terpisah satu sama lain. Perlu diperhatikan di sini bahwa butir-butir tanah tidak boleh pecah selama penumbukan ( diameter butiran tanah tidak boleh bertambah kecil) .
3. Tentukan berat tanah yang akan dites, (W1).
4. Susun rangkaian ayakan ayakan yang diperlukan berdasarkan urutan nomornya.
Ayah kan dengan ukuran lubang besar diletakkan di atas ayakan dengan ukuran lubang lebih kecil. Ayakan nomor 200 diletakkan paling bawah; lengser (pan) diletakkan di bawah ayakan nomor 200 untuk standar analisa ayakan; ayakan ayakan yang digunakan adalah nomor 4, 10, 20, 40, 60, 140 dan 200, kalau ayakan dengan nomor lain ingin ditambahkan, ayakan tersebut dapat disisipkan diantara ayakan- ayakan yang telah disusun berdasarkan nomor urutnya.
5. Katakan semua contoh tanah yang telah disiapkan pada langkah no 3 di dalam ayakan yang diletakkan paling atas dari susunan ayakan yang telah disiapkan pada langkah no 4.
6. Tutup ayakan yang telah diisi dengan contoh tanah (pada langkah no 5).
7. Dengan menggunakan mesin pengguncang, guncang susunan ayakan beserta contoh tanahnya selama 10 menit sampai dengan 15 menit.
8. Hentikan mesin pengguncang dan ambil susunan ayakan beserta contoh tanah yang diayak dari mesin pengguncang.
9. Tentukan berat dari contoh tanah yang tertahan pada masing-masing ayakan dan pada lengser.
10. Kalau contoh tanah yang tertahan pada ayakan nomor 200 cukup banyak, maka tanah yang tertahan pada ayakan tersebut harus dicuci dengan air. Pencucian dari tanah tersebut bisa dilakukan dengan mengalirkan air keran ke dalam ayakan nomor 200 tersebut. Kalau air yang melalui ayakan air bekas ayakan sudah cukup bening atau bersih pencucian contoh tanah bisa Dianggap. Pindahkan contoh tanah yang tertahan di atas ayakan ke dalam mangkok dengan cara mengalirkan air melalui bagian bawah dari ayakan. Contoh tanah yang telah ditaruh di dalam mangkok kemudian dikeringkan di dalam oven. Tentukan berat tanah yang telah dikeringkan di dalam oven, perbedaan berat antar tanah yang sudah di oven dan tanah yang tertahan di atas ayakan nomor 200 sebelum dicuci adalah berat tanah lolos lewat ayakan nomor 200.
c) Perhitungan
1. Prosentasi dari berat contoh tanah yang tertahan di atas ayakan nomor n (dihitung dari ayakan paling atas) :
Rn=berat tanah yang tertahan diatas ayakan
Berat tanahtotal × 100%
2. Prosentasi komulatif dari tanah yang tertahan di atas ayakan nomor n adalah :
¿
∑
i=1 i=n
× Rn
3. Prosentasi komulatif dari tanah yang lolos lewat ayakan nomor n adalah :
¿100
∑
i=1 i=n
× Rn
d) Perhitungan-perhitungan lain
1. Menentukan harga : D10, D30 dan D60
D10 = diameter dimana 10% dari total berat tanah terdiri dari butir-butir yang berdiameter sama dan lebih kecil dari diameter tersebut.
D30 = diameter dimana 30% dari total berat tanah terdiri dari butir-butir yang berdiameter sama dan lebih kecil dari diameter tersebut.
D60 = diameter dimana 60% dari total berat tanah terdiri dari butir-butir yang berdiameter sama dan lebih kecil dari berdiameter tersebut.
2. Menghitung uniformity cofficient (koefisien keseragaman), Cu dan coefficient of gradation (koefisien gradasi). Cc dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Cu=D60 D10
Cc= D30² D60× D10 3.4 Analisis data
No Saring an
Diame ter Saring
an (mm)
Berat Tanah yang Tertahan
pada Tiap Saringan
(gram)
% Tanah Tertahan
Tiap Saringan
(%)
% Lol os (%)
4 4,750 18,88 3,776 96,2
24 1
0 2,000 13,27 2,6
54 93,5
70 2
0 0,850 9,5 1,9
00 91,6
70 4
0
0,425 13,11 2,6
22
89,0 48 6
0 0,250 12,82 2,5
64 86,4
84 1
0 0
0,150 21,49 4,2
98
82,1 86
2 0,075 19,68 3,936 78,250
00
Juml ah
108,75
3.5 Analisis Perhitungan
Jumlah total tanah kering = 108,75 gr
Saringan no. 4
% Tanah Tertahan = (Berat Tanah Tertahan) x 100%
(Berat Total Tanah Kering)
= 18,88 x 100 = 17,360%
108,75
% Tanah Lolos = 100 % - % Tanah tertahan
= 100 % - 3,776 % = 96,224%
Saringan no. 10
% Tanah Tertahan = (Berat Tanah Tertahan) x 100%
(Berat Total Tanah Kering)
= 13,27 x 100 = 12,202%
108,75
% Tanah Lolos = %Tanah tertahan sebelumnya - % Kumulatif Tanah Tertahan
= 96,224 % - 2,654 % = 93,57%
Saringan no. 20
% Tanah Tertahan = 9,5 x 100 = 8,735 % 108,75
% Tanah Lolos = 93,57 % - 1,9 % = 91,67 %
Saringan no. 40
% Tanah Tertahan = 13,11 x 100 = 12,055 % 108,75
% Tanah Lolos = 91,67 % - 2,622 % = 89,048%
Saringan no. 60
% Tanah Tertahan = 12,82 x 100 = 11,788 % 108,75
% Tanah Lolos = 89,048 % - 2,564% = 86,484 %
Saringan no. 100
% Tanah Tertahan = 21,49 x 100 = 19,760 % 108,75
% Tanah Lolos = 86,484 % - 4,298 % = 82,186 %
Saringan no. 200
% Tanah Tertahan = 19,68 x 100 = 18,095 % 108,75
% Tanah Lolos = 82,186 % - 3,936 % = 78,25 %
3.6 Kesimpulan
Dari hasil praktikum analisa saringan ini dapat diperoleh tanah yang tertahan 3,936 % dan tanah yang lolos 78,25 %. Karena pada praktikum terdapat lebih dari 50% dari sampel tanah yang lolos saringan nomor 200, maka dapat disimpulkan bahwa sampel tanah menurut sistem klasifikasi USCS adalah jenis tanah lanau atau lempung.
3.7 Lampiran
B. Tes Analisa Hidrometer 3.8 Pendahuluan
3.8.1 Latar Belakang
Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur berat jenis (kepadatan relatif) dari cairan, yaitu rasio densitas cairan kepadatan air.
Hidrometer merupakan alat ukur yang dirancang oleh seorang ilmuwan berkebangsaan Perancis bernama Antoine Baume yang menggunakan aplikasi dari Hukum Archimedes yang digunakan untuk mengetahui massa jenis suatu zat cair.
Sebuah hidrometer biasanya terbuat dari kaca dan terdiri dari batang silinder dan bola pembobotan dengan merkuri atau tembakan timah untuk membuatnya mengapung tegak. Cairan yang akan diuji dituangkan ke dalam wadah tinggi, seringkali sebuah silinder lulus, dan hidrometer yang lembut diturunkan ke dalam cairan sampai mengapung bebas. Titik di mana permukaan cairan menyentuh batang hidrometer yang dicatat. Hidrometer biasanya mengandung skala di dalam batang, sehingga berat jenis dapat dibaca langsung. Berbagai skala ada, dan digunakan tergantung pada konteksnya.
Hidrometer dapat dikalibrasi untuk kegunaan yang berbeda, seperti lactometer untuk mengukur densitas (creaminess) dari susu, saccharometer untuk mengukur kepadatan gula dalam cairan, atau alkohol meter untuk mengukur tingkat alkohol yang lebih tinggi dalam roh. Dalam makalah ini akan disajikan secara lengkap mengenai hidrometer.
3.8.2 Tujuan
Menentukan distribusi butiran tanah (grain size distribution) dari suatu sample tanah yang memiliki diameter lebih kecil dari 0,074 mm (saringan no. 200 ASTM) dengan cara pengendapan (hidrometer).
3.8.3 Manfaat
Manfaat dari praktikum tes hidrometer, yaitu : 1. Mengetahui definisi Hidrometer
2. Mengetahui bagian-bagian Hidrometer 3. Mengetahui cara menggunakan Hidrometer
4. Mengetahui cara membaca hasil pengukuran dengan Hidrometer
3.9 Tinjauan Pustaka 3.9.1 Dasar teori
Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur berat jenis (kerapatan relatif) dari suatu cairan, yaitu rasio kepadatan cairan dengan densitas air. Hidrometer biasanya terbuat dari kaca dan terdiri dari sebuah batang silinder dan bola pembobotan dengan merkuri (raksa) untuk membuatnya mengapung tegak.
Cara kerja hydrometer didasarkan pada prinsip Archimedes dimana benda padat yang tersuspensi pada fluida (dalam praktikum ini, benda padat yang dimaksud adalah tanah) akan terkena gaya ke atas sebesar gaya berat fluida yang dipindahkan.
Dengan demikian, semakin rendah kerapatan zat tersebut, semakin jauh hidrometer tenggelam. Seberapa jauh hidrometer tersebut tenggelam dapat dilihat dari skala pembacaan yang terdapat dalam hydrometer itu sendiri.
Gambar 1: hydrometer dalam cairan
Dasar tes ini adalah hukum stokes untuk jatuhnya bola dalam cairan kental dimana kecepatan terminal jatuh tergantung dari diameter butir dan kepadatan tanah dalam suspensi dan cairan sehingga diameter butir dapat dihitung dari data tentang jarak dan waktu jatuh.
Hidrometer juga dapat menentukan berat jenis dari suspensi dan jika memungkinkan, persentase partikel dan diameter partikel tertentu setara untuk dihitung. Praktikum ini didasarkan pada hubungan antara kecepatan jatuh dari
suatu butiran didalam suatu larutan, diameter butiran, berat jenis butiran, berat jenis larutan dan kepekatan larutan tersebut. Hubungan tersebut dapat dijabarkan oleh hukum Stokes sebagai berikut:
dengan:
v = kecepatan jatuh dari butiran (cm/s) ys = berat jenis butiran (gr/cm3)
yw = berat jenis larutan (gr/cm3) 5 = kepekatan larutan (dyne.s/cm2) D = diameter butiran (cm)
Sedangkan Batasan dari Hukum Stokes adalah:
1. Hukum ini hanya berlaku jika : 0.0002 mm < D < 0.2 mm
2. Butiran yang lebih besar dari 0.2 mm akan menyebabkan turbulensi pada larutan, sedangkan butiran yang lebih dari 0.0002 mm cenderung akan melakukan gerak Brown (hal ini dipengaruhi oleh gaya tarik dan tolak antar partikel)
3. Jumlah sampel yang dipergunakan harus jauh lebih sedikit daripada butiran yang dipakai (±5 %) ini dilakukan agar tidak terjadi interferensi selama pengendapan berlangsung. Menurut Bowles, hydrometer tipe 152 H dikalibrasi untuk suspensi larutan yang mengandung 60 gram dalam 1000 ml air
4. Butiran tanah diasumsikan bundar, walaupun asumsi ini tidak 100 % benar.
Tanah–tanah yang akan dipakai harus diuraikan dengan bahan dispersi berikut:
⇒ untuk tanah yang bersifat alkali/basa diberi sodium metafosfat (NaPO )₃ dengan nama dagang Calgon
⇒ untuk tanah yang bersifat asam diberi sodium silikat (Na SiO ) dengan₂ ₃ nama dagang Water Glass
Kecepatan jatuh butiran dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:
dengan :
v = kecepatan jatuh dari butiran L = tinggi jatuh butiran
T = waktu
Vb = volume Bulb Hydrometer A = luas penampang Hydrometer
L1 = dapat dilihat pada tabel 6.5 sesuai pembacaan hydrometer tipe 152 H dan dikoreksi terhadap miniskus
Untuk yang sudah dikoreksi:
RC = Raktual – Zero Correction + CT dengan :
CT = koreksi terhadap temperatur yang dapat dilihat pada tabel 6.3 untuk GS = 2.65 rumus yang digunakan :
% finer = Rc x 100%
Ws
sedangkan untuk Gs ≥ 2.65 :
%finer =Rc.a x100%
Ws dimana :
Untuk memudahkan perhitungan :
Keterangan :
- satuan dalam L (cm) dan t (menit) - koefisien K dapat dilihat pada tabel 6.4
Setelah % finer dan D yang saling terkait telah dihitung, maka didapat suatu grafik distribusi butiran. Dari grafik ini akan didapat D10, D30 dan D60 dengan cara sebagai berikut:
D10 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak 10% (%finer = 10%)
D30 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak 30% (%finer = 30%)
D60 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak 60% (%finer = 60%)
Sehingga koefisien keseragaman (CU) kita bisa dapatkan dengan rumus:
Definisi koefisien keseragaman untuk beberapa nilai:
CU = 1 , tanah yang hanya memililki satu ukuran butiran 2 < CU < 3 , tanah yang gradasinya sangat buruk
CU > 15 , tanah bergradasi baik
Selain itu koefisien curvature (kelengkungan) CC kita bisa dapatkan dengan rumus:
1 < CC < 3, dapat dianggap suatu range untuk tanah yang bergradasi baik
3.10 Metode Pelaksanaan 3.10.1 Analisa Hidrometer
e) Alat dan bahan
No. Nama alat dan bahan Gambar Dokumentasi
1. Alat ukur hydrometer ASTM 152 H
2. Mixer
3. Gelas silinder dengan volume 1000 cc
4. Termometer
5. Bak/kolam air
6. Pisau spatula
7. Deflocculating agent
8. Beaker
9. Timbangan/Neraca
10. Botol plastik
11. Air suling
12. Gelas ukur
13. Karet penutup
f) Langkah kerja
1. Ambil 50 gram tanah yang sudah dikeringkan dari ditumbuk.
Kemudian masukkan kedalam gelas ukur.
2. Siapkan bahan kimia yang dapat digunakan untuk mencegah butir- butir tanah untuk berflocculasi (bahan kimia yang biasa digunakan untuk tujuan ini adalah 4% larutan calgon atau sodium hexametaphos phate). Larutan ini dapat dibuat dengan cara mencampur 40 gram calgon dengan 1000 cc air suling.
3. Ambil 125 cc dari larutan yang telah disiapkan pada langkah No. 2.
Tambahkan larutan tersebut kedalam gelas ukur yang telah disiapkan pada langkah No. 1. Biarkan campuran tanah dan larutan tersebut selama kira-kira 8 s/d 12 jam.
4. Ambil gelas silinder yang mempunyai volume 1000 cc dan isi dengan larutan yang telah disiapkan pada langkah No. 2; kemudian tambahkan air suling sebanyak kira-kira 75 cc. Campur / aduk larutan tersebut hingga betul-betul merata.
5. Gelas silinder beserta isinya yang telah disiapkan pada langkah No.
4 ditaruh di dalam bak air yang mempunyai temperatur tetap. Ukur temperatur air di bak tersebut (=T
̊
C ).6. Letakkan alat hydrometer di dalam silinder yang berisi larutan yang telah disiapkan pada langkah No. 5, dan catat pembacaan dari alat ukur hydrometer tersebut (dalam hal ini yang harus dibaca adalah batas dari meniscus air). Langkah No. 6 ini digunakan untuk menentukan zero corecction (Fz) yang harganya bisa positif atau negatif, dan untuk menentukan harga koreksi meniscus (Fm).
7. Dengan menggunakan pisau spatula, campur tanah yang telah disiapkan pada langkah No. 3 sampai benar-benar merata.
Pindahkan campuran tersebut kedalam gelas pengaduk (mixer- cup). Perlu diperhatikan disini bahwa selama proses pengadukan.
Sebagian tanah yang diaduk mungkin akan menempel pada sisi-sis beaker (kincir pengaduk); dengan menggunakan botol plastik yang diisi air suling, bersihkan semua tanah yang menempel pada beaker tersebut.
8. Tambahkan air suling kedalam mixer-cup (gelas pengaduk) sampai kira-kira 2/3 volume gelas. Dengan menggunakan mesin pengaduk, aduk campuran tersebut kira-kira 2 menit.
9. Pindahkan campuran tanah yang sudah dicampur (pada langkah No. 8) kedalam gelas silinder yang mempunyai volume 1000 cc (tidak boleh ada tanah yang tertinggal didalam gelas pengaduk).
Tambahkan air suling kedalam gelas silinder tersebut sampai volume larutan mencapai 1000 cc.
10. Tutup gelas silinder yang telah disiapkan pada langkah no 9 dengan karet penutup, dan kocok campuran tanah dan air tersebut dengan cara membolak-balik silinder.
11. Letakkan silinder yang telah disiapkan pada langkah no 10 didalam bak air yang mempunyai temperatur tetap, disamping silinder yang telah disiapkan pada langkah No. 5. Catat waktu testnya dengan segera (pada saat permulaan test, komulatif waktu t = 0) dan
kemudian masukkan alat ukur hydrometer kedalam silinder yang berisi larutan + air secara perlahan-lahan.
12. Catat pembacaan alat hydrometer pada waktu t = 0,25 ; 0,50 ; 1 dan 2 menit.
13. Setelah pengambilan bacaan pada saat t = 2 menit selesai, alat ukur hydrometer diambil dan dimasukkan kedalam silinder yang telah disiapkan pada langkah no 5. Perlu diperhatikan bahwa pengambilan alat ukur hydrometer dari silinder yang berisi larutan air + tanah, harus dilakukan secara hati-hati sipaya tidak mengacaukan larutan yang sudah mulai mengendap tersebut.
14. Pengambilan bacaan selanjutnya dilakukan pada saat t= 4,8,15,30 menit, 1, 2, 4, 8, 24, dan 48 jam. Setiap pengambilan selama tes, alat ukur hydrometer harus dimasukkan kedalam gelas silinder yang berisi campuran tanah + air selama kira-kira 30 detik sebelum pengambilan pembacaan. Setelah pengambilan bacaan selesai, alat ukur hydrometer diambil lagi dari dalam campuran tanah + air tersebut dan dimasukkan kembali kedalam gelas silinder yang disiapkan pada langkah no 5.
g) Perhitungan
h) Perhitungan-perhitungan lain
3.11 Analisis data
3.12 Kesimpulan
3.13 Lampiran
