DEPARTEMEN SIPIL

Halaman Judul

TUGAS AKHIR

ANALISIS KUAT GESER DAN PERMABILITAS TERHADAP PENAMBAHAN GARAM KALSIUM KLORIDA PADA TANAH

LEMPUNG YANG MENGANDUNG ASAM FOSFAT

Oleh

SUARDI 45 12 041 064

UNIVERSITAS BOSOWA MAKASSAR

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN SIPIL

MAKASSAR

2019

F A K U L T A S T E K N I K JalanUripSumihardjo Km. 6 Gd. 2 Lt.7 Makassar – Sulawesi Selatan 90231 Telp. 0411 452901- 452789 ext. 116 Fax. 0411 424568

http://www.universitasbosowa.ac.id

DEPARTEMEN SIPIL

P R O G R A M S T U D I T E K N I K S I P I L

LEMBAR PENGAJUAN

LEMBAR PENGAJUAN TUGAS AKHIR Tugas Akhir :

" ANALISIS KUAT GESER DAN PERMABILITAS TERHADAP PENAMBAHAN GARAM KALSIUM KLORIDA PADA TANAH LEMPUNG YANG MENGANDUNG

ASAM FOSFAT "

Disusun dan diajukan oleh : Nama Mahasiswa : SUARDI No. Stambuk : 45 12 041 064 Program Studi : TEKNIK SIPIL Pada Tanggal : 20 Maret 2018

Skripsi sebagai Salah Satu Syarat, untuk memperoleh Gelar Sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar.

Telah disetujui oleh Komisi Pembimbing

Pembimbing I : Dr.Ir. Andi Rumpang Yusuf, MT (………..) Pembimbing II : Nurhadijah Yunianti, ST. M (………..)

Mengetahui : Dekan Fakultas Teknik

Dr. Ridwan, ST., M.Si NIDN : 09 101271 01

Ketua Program Studi Jurusan Sipil

Dr.Ir. Andi Rumpang Yusuf, MT NIDN : 000 1056502

F A K U L T A S T E K N I K JalanUripSumihardjo Km. 6 Gd. 2 Lt.7 Makassar – Sulawesi Selatan 90231 Telp. 0411 452901- 452789 ext. 116 Fax. 0411 424568

http://www.universitasbosowa.ac.id

DEPARTEMEN SIPIL

P R O G R A M S T U D I T E K N I K S I P I L

HALAMAN PENGESAHAN

Berdasarkan Surat Keputusan Dekan Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar, No 987/JS-FT/UNIBOS/VIII/2019 tanggal 22 bulan Agustus Tahun Dua Ribu Sembilan Belas, perihal Pembentukan Panitia dan Tim Penguji Tugas Akhir, maka : Pada hari / tanggal : Selasa, 29 Agustus 2019

Nama : SUARDI

No. Stambuk : 45 12 041 064 Program Studi : TEKNIK SIPIL

Judul : “ ANALISIS KUAT GESER DAN PERMABILITAS TERHADAP PENAMBAHAN GARAM KALSIUM KLORIDA PADA TANAH LEMPUNG YANG MENGANDUNG ASAM FOSFAT ”

Dinyatakan diterima dan disahkan oleh Panitia Ujian Sarjana Fakultas Teknik Universitas Bosowa setelah dipertahankan di depan tim penguji Sarjana Strata satu (S1), untuk memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Sipil Fakultas Teknik dengan susunan sebagai berikut :

Panitia Ujian Tugas Akhir

Ketua : Dr.Ir. Andi Rumpang Yusuf, MT (………..)

Sekretaris : Nurhadijah Yunianti, ST.MT (………..) Anggota :

1. Ir. Fauzy Lebang, MT.

2. Savitri Prasandi Mulyani, ST, MT

(………..) (………..) Mengetahui :

Dekan Fakultas Teknik

Dr. Ridwan, ST., M.Si NIDN : 09 101271 01

Ketua Program Studi Jurusan Sipil

Dr.Ir. Andi Rumpang Yusuf, MT NIDN : 000 1056502

iv

“Analisis Kuat Geser Dan Permeabilitas Terhadap Penambahan Garam Kalsium Klorida Pada Tanah Lempung Yang Mengandung

Asam Fosfat”

0leh :

Suardi ^1),Ir. A. Rumpang Yusuf, MT^2),Nurhadijah Yunianti, ST.,MT ²⁾ 1. Mahasiswa Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Bosowa 2. Dosen Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Bosowa

Abstrak

Tanah adalah bagian yang paling struktur sebagai yayasan yang mendukung pembangunan di atasnya. Kualitas dan daya tahan konstruksi tidak dapat dipisahkan dari sifat tanah, beberapa dari mereka mungkin menyebabkan masalah. Masalah-masalah ini biasanya terjadi karena kondisi tanah yang labil. Penyelesaian yang telah dilakukan sejauh ini adalah untuk memperbaiki lapisan atas jalan tapi itu tidak memecahkan masalah penyebab jalan tidak stabil tidak hanya struktur di jalan tetapi juga pada tanah dasar. Penelitian ini menganalisis tentang perilaku dari tanah lempung yang diperoleh maksimum kepadatan tanah yang mengandung asam (fosfat) dan kadar air optimum dengan selisih fosfat asam sebagai 7,5% dari tanah, dan kemudian melakukan uji kuat geser dan permeabilitas. Dari penelitian sesuai dengan Unifed Klasifikasi Tanah System (USCS) tanah tersebut di daerah ini termasuk dalam kategori OH, sedangkan menurut American Association of State Highway sebuah Pejabat Transportasi (AASHTO) tanah tersebut termasuk dalam kategori A-7-5 . Campuran tanah dengan asam fosfat kenaikan dibanding tanah asli menunjukkan bahwa limid cair (LL) dan limid plastik (PL) mengalami penurunan, itu berarti indeks plastik (IP) cenderung menurun, itu berarti indeks plastik (IP) cenderung menurun. Hasil pengujian Geser Langsung (Direct Shear Test) pada tanah mempunyai kecenderungan peningkatan pada kohesi dan peningkatan pada nilai sudut geser pada tanah seiring dengan persentase penambahan Kalsium klorida (7,5%+0%, 7,5%+3%, 7,5%+6%, 7,5%+9%, 7,5%+12%) dengan peningkatan optimum 35%

pada Kohesi tanah terhadap tanah asli sedangakan nilai sudut geser tanah kecenderungan kembali pada posisi awal seiring dengan penambahan persentase komposisi bahan adiktif. Sedangkan uji permeabilitas dengan persentase penambahan Kalsium klorida (7,5%+0%, 7,5%+3%, 7,5%+6%, 7,5%+9%, 7,5%+12%) cenderung mengalami penurunan.

kata kunci: tanah lempung, asam fosfat, garam kalsium clorida, kuat geser, permeabilitas.

v

Abstrak

Land is the lowest part of the foundation that supports the above development. The quality and durability of construction cannot separate from the nature of the soil, some of them might cause problems. These problems usually occur due to unstable soil conditions. Settlement is done to improve the top layer of the road but not solve the problem of unstable roads not only in the structure of the road but also in the subgrade. This study analyzes the role of clay that is obtained maximum from acidic (phosphate) soils and optimal water content with a phosphate acid difference of 7.5% from the soil, and then tests shear strength and permeability. From the research in accordance with the Unifed Soil Classification System (USCS) land in this area is included in the OH category, whereas according to the United States Road Association Transportation Officials (AASHTO) the land is included in the A-7-5 category. The mixture of soil with phosphoric acid increased compared to the original soil which showed liquid limousine (LL) and plastic limidine (PL) increasing, that means the plastic index (IP) increased, it meant that the plastic index (IP) tended to increase. Direct Shear test results (direct shear test) on the soil have an increase in cohesion and an increase in the angle value in the soil according to the increase in Calcium chloride (7.5%

+ 0%, 7.5% + 3%, 7.5% + 6 %, 7.5% + 9%, 7.5% + 12%) with an optimal increase of 35% in the soil cohesion of the original soil while the permeability test with the percentage of Calcium chloride (7.5% + 0%, 7.5% + 3%, 7.5% + 6%, 7.5% + 9%, 7.5% + 12%) required decreasing decline.

Keywords: clay soils, phosphoric acid, calcium chloride salts, shear strength, permeability

vi

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Saya yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : Suardi

Nomor Stambuk : 45 12 041 064

Judul Tugas Akhir : Analisis Kuat Geser Dan Permabilitas Terhadap Penambahan Garam Kalsium Klorida Pada Tanah Lempung Yang Mengandung Asam Fosfat

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil penelitian pemikiran, dan pemaparan asli dari diri saya sendiri, baik unutk naskah laporan maupun kegiatan Programming yang trcantum sebagai bagian dari skripsi ini. Jika tersebut karya orang lain,saya akan mencantumkan sumber yang jelas.

Pernyataan ini saya buat dengan sesunguhnya dan apa bila di kemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidak benaran dalam pernyataan ini maka saya bersedia menerima sangsi akademik berupa pencabutan gelar yang telah di peroleh karnakarya tulis ini dan sangsi lain sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Bosowa.

Deminkian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tampa paksaan dari pihak manapun.

Makassar, Februari 2019 Yang membuat pernyataan

Suardi NIM. 45 12 041 064

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dipersembahkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan berkah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “ANALISIS KUAT GESER DAN PERMEABILITAS TERHADAP PENAMBAHAN GARAM KALSIUM KLORIDA PADA TANAH LEMPUNG YANG MENGANDUNG ASAM FOSFAT” yang merupakan salah satu syarat diajukan untuk menyelesaikan studi S1 pada Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa di dalam tugas akhir ini banyak kendala yang dihadapi serta memerlukan proses yang tidak singkat. Perjalanan yang dilalui penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak lepas dari tangan-tangan berbagai pihak yang senantiasa memberikan bantuan, baik berupa materi maupun dorongan moril.Oleh karena itu, dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, ucapan terimakasih.Penghormatan serta pengahrgaan yang setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu, yaitu kepada:

1. Kedua orang tua tercinta, yaitu Ayahanda Rahin dan Diana atas segala kasih sayang, cinta dan segala dukungan yang selama ini diberikan, baik spiritual maupun materil.

2. Kepada kakak-kakak, dan adek ku satu-satunya Safri serta seluruh keluarga atas segala semangat dan dorongan motivasi yang selalu diberikan.

viii

3. Bapak Rektor Universitas Bosowa prof.Saleh Pallu M.Eng.beserta para dosen dan seluruh karyawan / staf pegawai atas bantuan yang diberikan selama penulis mengikuti studi

4. Bapak Dr. Ridwan, ST, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bosowa

5. Ibu Nur hadijah Yunianti, ST, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Jurusan Sipil, Fakultas Teknik Universitas Bosowa

6. Bapak Ir. A. Rumpang Yusuf,. MT selaku dosen pembimbing I dan selaku penasehat akademik, yang telah banyak memberikan bimbingan ,Nasehat dan arahan kepada penulis.

7. Ibu Nur hadijah Yunianti, ST, MT selaku dosen pembimbing II, atas segala keikhlasannya untuk selalu memberi motivasi dan pengarahan mulai dari awal penelitian hingga selesainya penulisan tugas akhir ini.

8. Seluruh dosen, asisten lab dan asisten tugas besar serta staf Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa atas segala arahan dan bantuannya.

9. Safar ST dan Yunus, selaku satu kampong saya yang menemani suka duka saya dan membantu kehidupan (makan) saya selama proses menyusun.

10. Hernawati, Spd yang selalu mendukung memotisasi saya

11. Teman-Teman Seperjuangan (Maasri RL, Riska. ST, Muhammad ikbal, Muhammad arham, Muhammad saiful) serta seluruh saudara-saudari

ix

ku angkatan 2012 yang senantiasa memberikan dukungan dan semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Makassar, ………… 2019 Penulis

SUARDI

x DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGAJUAN ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

ABSTRAK ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR NOTASI ... xvi BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Rumusan Masalah ... I-4 1.3 Tujuan Dan Manfaat ... I-4 1.3.1. Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: ... I-4 1.3.2. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut: ... I-4 1.4 Pokok Bahasan dan Batas Masalah ... I-5

xi

1.4.1. Pokok Bahasan ... I-5 1.4.2. Batasan Masalah ... I-5 1.5 Sistematika Penulisan ... I-5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanah ... II-1 2.1.1. Pengertian Tanah ... II-1 2.1.2. Warna Tanah ... II-2 2.2 Sistem Klasifikasi Tanah ... II-3 2.2.1. Sistem UnifiedSoil Clasification System (USCS) ... II-4 2.2.2. Sistem Klasifikasi Tanah AASTHO ... II-7 2.2.3. Segitiga Tekstur Tanah ... II-10 2.2.4. Restorasi Sifat Fisik Tanah ... II-11 2.3 Stabilisasi Tanah ... II-12 2.4 Tanah Lempung ... II-14 2.4.1. Karakteristik Tanah Lempung ... II-15 2.4.2. Susunan Tanah Lempung ... II-18 2.5 Asam Fosfat ... II-19 2.5.1. Sifat-sifat asam fosfat ... II-20 2.5.2. Reaksi Asam Fosfat dengan Tanah ... II-21 2.6 Garam kalsium klorida (CaCl2) ... II-23

xii

2.6.1. Kegunaan Kalsium Klorida ... II-24 2.7 Kuat Geser Tanah ... II-27 2.7.1. Uji Kuat Geser Tanah ... II-28 2.7.3. Faktor – faktor Yang Mempengaruhi Besarnya Tegangan Geser

Tanah ... II-30 2.8 Permeabilitas Tanah ... II-31 2.8.1. Hubungan Permeabilitas dengan Angka Pori Tanah Granuler ... II-35 2.8.2. Prosedur Pengujian Permeabilitas ... II-36 2.9 Pengujian Terdahulu ... II-38 BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alur Penelitian... III-1 3.2 Jensi Pengujian Material ... III-2 3.3 Variabel Penelitian ... III-2 3.4 Jumlah dan Notasi Sampel ... III-4 3.4.1. Jumlah Sampel Pengujian Kuat Geser Langsung ... III-4 3.4.2. Jumlah Sampel Pengujian Permaebilitas ... III-5 3.4.3. Notasi Sampel Kuat Geser Langsung ... III-6 3.4.4. Notasi Sampel Permaebilitas ... III-7 3.5 Metode Analisis ... III-8

xiii BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pemeriksaan Karakteristik Tanah... IV-1 4.1.1. Pemeriksaan Kadar Air Tanah ... IV-2 4.1.2. Analisa Saringan & Analisa Hidrometer ... IV-2 4.1.3. Berat Jenis ... IV-4 4.1.4. Batas-batas Atterberg ... IV-4 4.1.5. Pemeriksaan Kompaksi ... IV-5 4.2 Pengujian Kuat Geser Langsung ... IV-7 4.2.1. Kuat Geser ... IV-8 4.2.3. Nilai Kohesi ... IV-10 4.3 Permeabilitas (Rembesan) ... IV-12 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... V-1 5.2 Saran... V-1 Daftar Pustaka

LAMPIRAN DOKUMENTAS

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Sistem Klasifikasi Tanah Unified ... II - 6 Tabel 2. 2 Sistem Klasifikasi Tanah AASTHO ... II - 9 Tabel 2. 3 Proporsi Fraksi menurut Kelas Tekstur Tanah ... II - 11 Tabel 2. 4 Berat Jenis mineral Tanah Lempung ... II - 18 Tabel 2. 5 Kofisien Permeabilitas ... II - 33 Tabel 2. 6 Koefisien permeabilitas pasir seragam Madison ... II - 35 Tabel 3. 1 Pengujian karakteristik tanah ... III - 2 Tabel 3. 2 Jumlah sampel dalam setiap pengujian kuat geser langsung III -

4

Tabel 3. 3 Jumlah sampel dalam setiap pengujian Permaebilitas ... III - 5 Tabel 3. 4 Jumlah notasi dalam setiap pengujian kuat geser langsung III - 6 Tabel 3. 5 Jumlah notasi dalam setiap pengujian Permaebilitas... III - 7 Tabel 4. 1 Rekapitulasi hasil pemeriksaan karakteristik tanah asli ... IV - 1 Tabel 4. 2 Klasifikasi tanah (Sistem AASHTO) ... IV - 3 Tabel 4. 3 Berat Jenis Dari Beberapa Jenis Tanah ... IV - 4 Tabel 4. 4 Hubungan Mineral Tanah dengan Aktifitas ... IV - 6 Tabel 4. 5 Kelompok Aktivitas Tanah dan Nilai Swelling ... IV - 7 Tabel 4. 6 Hasil Pengujian Kuat Geser ... IV - 8 Tabel 4. 7 Hasil Pengujian Sudut Geser ... IV - 9 Tabel 4. 8 Hasil Pengujian Nilai Kohesi ... IV - 10 Tabel 4. 9 Rakapitulasi Koefisien permeabilitas... IV - 12

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Grafik plastisitas untuk klasifikasi tanah sistem AASHTO (Das,1994) ... II - 8 Gambar 2. 2 Segitiga Tekstur Tanah ... II - 10 Gambar 2. 3 Kalsium Klorida ... II - 23 Gambar 2. 4 Skema Pengujian Falling Ead Test ... II - 36 Gambar 3. 1 Diagram Alur Penelitian ... III - 1 Gambar 4. 1 Grafik Pengujian Kompaksi ... IV - 5 Gambar 4. 2 Grafik hasil uji hubungan antara persentasi butiran lempung

dan aktifitas ... IV - 7 Gambar 4. 3 Grafik hubungan Kuat geser ... IV - 8 Gambar 4. 4 Grafik hubungan Sudut geser ... IV - 9 Gambar 4. 5 Grafik hubungan Nilai Kohesi ... IV - 11 Gambar 4. 6 Grafik Gabungan Penurunan Nilai Rembesan ... IV - 13

xvi

DAFTAR NOTASI

A Luas penampang

ASTM American Society for Testing and Material

AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials

C Cohesi

Clay Lempung

zo Zeolith

Gs Berat Jenis

IP Indeks Plastis

CaCl2 Kalsium Klorida

LL Batas Cair

MMD Kadar air maksimum OMC Kadar air optimum

PL Batas Plastis

Slit Lanau

Subgrade Tanah Dasar Swelling Pengembangan

T Tanah

TA Tanah Asli

Va Volume udara

Vs Volume butiran padat

Vw Volume air

xvii

W Kadar air

Ws Berat butiran padat

Ww Berat air

b Berat volume basah

d Berat volume kering

s Berat isi butir

w Berat isi air

c kohesi

 Sudut geser

t Kuat Geser

I - 1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beberapa konstruksi jalan raya di indonesia dibangun di atas tanah lempung. Daya dukung tanah yang berkadar lempung tinggi sangat sensitif terhadap pengaruh air, dalam keadaan kering mempunyai daya dukung tinggi dan dalam keadaaan jenuh akan mempunyai daya dukung yang rendah serta kuat geser tanah turun. Akibat perilaku tersebut, jalan yang dibangun di atas tanah lempung sering mengalami kerusakan, misalnya jalan retak dan bergelombang maupun penurunan badan jalan sebelum mencapai umur rencana.

Kekuatan tanah dasar memegang peranan penting dalam penentuan tebal perkerasan yang dibutuhkan pada perkerasan aspal (flexible pavement). Jika tanah dasar merupakan tanah yang berkadar lempung tinggi, sifat-sifat fisis dan teknis tanah tersebut harus diperbaiki, sebab tanah lempung mempunyai daya dukung rendah serta sangat sensitif terhadap pengaruh air. Melihat kondisi tanah lempung yang mempunyai daya dukung rendah serta sangat sensitif terhadap pengaruh air.

Penyelesaian yang dilakukan selama ini adalah perbaikan pada lapis atas jalan, namun tidak menyelesaikan masalah yang terjadi karena ketidak stabilan jalan tersebut diperkirakan bukan terjadi pada struktur

I - 2

atas jalan tetapi pada tanah dasarnya. Dengan tanda-tanda semacam itu dapat diasumsikan bahwa bahan jalan yang digunakan merupakan tanah yang tidak stabil atau tanah bermasalah.

Perbaikan pada tanah dasar (subgrade) yang lunak akibat perubahan kadar air umumnya dengan memodifikasi atau melakukan penanganan khusus untuk menghasilkan tanah dasar tersebut menjadi lebih baik bagi suatu konstruksi jalan serta material yang memenuhi standar perencanaan jalan. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat tanah sehingga mempunyai daya dukung yang baik dan berkemampuan mempertahankan perubahan volumenya yaitu dengan cara stabilisasi.

Kalsium klorida, CaCl2, merupakan salah satu jenis garam yang terdiri dari unsur kalsium (Ca) dan klorin (Cl). Garam ini berwarna putih dan mudah larut dalam air. Kalsium klorida tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak mudah terbakar. Kalsium klorida termasuk dalam tipe ion halida, dan padat pada suhu kamar. Karena sifat higroskopisnya, kalsium klorida harus disimpan dalam kontainer kedap udara rapat tertutup (Scribd, 2010). Kalsium klorida dapat berfungsi sebagai sumber ion kalsium dalam larutan, tidak seperti banyak senyawa kalsium lainnya, kalsium klorida mudah larut. Zat ini dapat berguna untuk menggantikan ion dari larutan.

Ada pun tanah yang mengandung bahan kimia asam fosfat. Asam fosfat akan bereaksi dengan kation dari mineral tanah membentuk senyawa baru yang akan membongkar struktur mineral yang ada di dalam

I - 3

tanah hingga menjadi suatu lapisan yang rapat dan tidak dapat larut di dalam air.

“ANALISIS KUAT GESER DAN PERMEABILITAS TERHADAP PENAMBAHAN GARAM KALSIUM KLORIDA PADA TANAH

LEMPUNG YANG MENGANDUNG ASAM FOSFAT”

I - 4 1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka masalah yang dapat dirumuskan adalah :

a. Seberapa pengaruh kuat geser tanah lempung mengandung asam fosfat di tambah dengan Garam kalsium klorida (CaCl2)

b. Seberapa kovisien permeabilitas (cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah) tanah lempung mengandung asam fosfat di tambah dengan Garam kalsium klorida (CaCl2).

1.3 Tujuan Dan Manfaat

1.3.1. Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Untuk mengetahui seberapa besar kuat geser tanah lempung mengandung asam fosfat di tambah dengan Garam kalsium klorida (CaCl2).

b. Untuk mengetahui kovisien permeabilitas (cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah) tanah lempung mengandung asam fosfat di tambah dengan Garam kalsium klorida (CaCl2).

1.3.2. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

Untuk menambah wawasan tentang pengaruh Garam kalsium klorida (CaCl2) terhadap tanah lempung yang mengandung asam fosfat dengan menggunakan metode/pengujian mekanis yaitu kuat geser langsung dan permeabilitas (cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah).

I - 5 1.4 pokok bahasan dan batas masalah 1.4.1. Pokok Bahasan

Pengaruh Garam kalsium klorida (CaCl2) terhadap kuat geser langsung dan permeabilitas (cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah) tanah lempung yang mengandung asam fosfat.

1.4.2. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini peneliti perlu membatasi masalah, yang bertujuan agar pembahasan tidak meluas dan batasnya menjadi jelas.

Adapun yang menjadi batasan masalah adalah sebagai berikut :

a. Jenis tanah yang digunakan yaitu tanah lempung yang berasal dari limping (gowa).

b. Penggunaan garam kalsium klorida sebagai bahan stabilisasi tanah lempung yang mengandung asam fosfat.

c. Jenis pengujian mekanis yang di lakukan yaitu Kuat Geser Langsung dan Permeabilitas (energy turun).

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari lima bab yang berurutan sebagai berikut :

 BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang menguraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, maksud dan tujuan penulisan, ruang lingkup penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.

I - 6

 BAB II : KAJIAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang teori-teori pendukung mengenai penelitian yang dilakukan.

 BAB III : METODE PENELITIAN

Bab ini membahas tentang bagan alir penelitian, bahan, lokasi, dan waktu penelitian, metode pengambilan sampel, persiapan bahan campuran dan pembuatan benda uji.

 BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang hasil rekapitulasi data, analisa rancangan campuran , hasil pengetesan benda uji serta pembahasan hasil penelitian.

 BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang memberikan kesimpulan dan saran-saran yang diharapkan sesuai dengan tujuan dan manfaat penulisan.

II - 1 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanah

2.1.1. Pengertian Tanah

Definisi tentang tanah yang dipergunakan oleh seorang insinyur sipil bersifat kesepakatan dan berbeda dengan definisi yang digunakan oleh seorang ahli geologi, ahli ilmu tanah, ataupun orang awam.

Seorang insinyur sipil menganggap tanah termasuk semua bahan, organik dan anorganik, yang ada di atas lapisan batuan tetap (Dunn dkk., 1980).

Dalam pengertian teknik secara umum, Das B.M (1988) mendefinisikan tanah sebagai bahan yang terdiri dari agregat mineral mineral padat yang dapat terikat secara kimia, antara satu sama lain dari bahan – bahanorganik yang telah melapuk yang berpartikel padat yang disertai denganzat cair dan gas yang mengisi ruang – ruang kosong diantara partikel –partikel padat tersebut. Peranan tanah ini sangat penting dalamperencanaan atau pelaksanaan bangunan karena tanah tersebut berfungsiuntuk mendukung beban yang ada diatasnya, oleh karena itu tanah yangakan dipergunakan untuk mendukung konstruksi harus dipersiapkan terlebihdahulu sebelum dipergunakan.

II - 2

Tanah adalah himpunan mineral, bahan organik, dan endapan- endapan yang relatif lepas , yang terletak di atas batuan dasar.

Ikatan antara butiran yang relatif lemah dapat disebabkan oleh karbonat, zat organik, atau oksida-oksida yang mengendap diantara partikel-partikel. Ruang diantara partikelpartikel dapat berisi air, udara, ataupun keduanya. Proses pelapukan batuan atau proses geologi lainnya yang terjadi di dekat permukaan bumi membentuk tanah (Hardiyatmo, 1995).

Tanah (soil) adalah kumpulan (agregat) butiran mineral alami yang bisa dipisahkan oleh suatu cara mekanik bila agregat termaksud diad uk dalam air, sedangkan batuan merupakan agregat mineral yang satu sama lainnya diikat oleh gaya-gaya kohesif yang permanen dan kuat (Terzaghi dan Peck, 1967).

2.1.2. Warna Tanah

Definisi tentang tanah yang dipergunakan oleh seorang insinyur sipil bersifat kesepakatan dan berbeda dengan definisi yang digunakan oleh seorang ahli geologi, ahli ilmu tanah, ataupun orang awam.

Seorang insinyur sipil menganggap tanah termasuk semua bahan, organik dan anorganik, yang ada di atas lapisan batuan tetap (Dunn dkk., 1980).

Dalam pengertian teknik secara umum, Das B.M (1988) mendefinisikan tanah sebagai bahan yang terdiri dari agregat mineral mineral padat yang dapat terikat secara kimia, antara satu sama lain dari bahan – bahanorganik yang telah melapuk yang berpartikel padat yang

II - 3

disertai denganzat cair dan gas yang mengisi ruang – ruang kosong diantara partikel –partikel padat tersebut. Peranan tanah ini sangat penting dalamperencanaan atau pelaksanaan bangunan karena tanah tersebut berfungsiuntuk mendukung beban yang ada diatasnya, oleh karena itu tanah yangakan dipergunakan untuk mendukung konstruksi harus dipersiapkan terlebihdahulu sebelum dipergunakan.

Tanah adalah himpunan mineral, bahan organik, dan endapan- endapan yang relatif lepas , yang terletak di atas batuan dasar.

Ikatan antara butiran yang relatif lemah dapat disebabkan oleh karbonat, zat organik, atau oksida-oksida yang mengendap diantara partikel-partikel. Ruang diantara partikelpartikel dapat berisi air, udara, ataupun keduanya. Proses pelapukan batuan atau proses geologi lainnya yang terjadi di dekat permukaan bumi membentuk tanah (Hardiyatmo, 1995).

Tanah (soil) adalah kumpulan (agregat) butiran mineral alami yang bisa dipisahkan oleh suatu cara mekanik bila agregat termaksud diad uk dalam air, sedangkan batuan merupakan agregat mineral yang satu sama lainnya diikat oleh gaya-gaya kohesif yang permanen dan kuat (Terzaghi dan Peck, 1967).

2.2 Sistem Klasifikasi Tanah

Sistem Klasifikasi Tanah adalah suatu sistem penggolongan yang sistematis dari jenis–jenis tanah yang mempunyai sifat–sifat yang sama ke

II - 4

dalam kelompok–kelompok dan sub kelompok berdasarkan pemakaiannya (Das,1995).

Sistem klasifikasi tanah dibuat pada dasarnya untuk memberikan informasi tentang karakteristik dan sifat-sifat fisis tanah. Karena variasi sifat dan perilaku tanah yang begitu beragam, sistem klasifikasi secara umum mengelompokan tanah ke dalam kategori yang umum dimana tanah memiliki kesamaan sifat fisis. Klasifikasi tanah juga berguna untuk studi yang lebih terperinci mengenai keadaan tanah tersebut serta kebutuhan akan pengujian untuk menentukan sifat teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekuatan tanah, berat isi dan sebagainya (Bowles, 1989).

Sistem klasifikasi bukan merupakan sistem identifikasi untuk menentukan sifat-sifat mekanis dan geoteknis tanah.

Karenanya, klasifikasi tanah bukanlah satu-satunya cara yang digunakan sebagai dasar untuk perencanaan dan perancangan konstruksi.Adapun sistem klasifikasi tanah yang telah umum digunakan yaitu :

2.2.1. Sistem UnifiedSoil Clasification System (USCS)

Sistem klasifikasi tanah unified terbagi atas dua kelompok besar, yaitu :

1. Tanah berbutir kasar (Coarse-Grained-Soil),yaitu : tanah kerikil dan pasir dimana kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan no.200. Simbol dari kelompok ini di mulai dengan huruf awal “G”

II - 5

atau “S”. G adalah tuntuk kerikil (Gravel) atau tanah berkerikil,dan S adalah untuk pasir (Sand) atau tanah berpasir

2. Tanah berbutir halus (Fine-Grained-soil),yaitu tanah dimana lebih dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan no.200. Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal “M” untuk lanau (Silt) anorganik, C untuk lempung (Clay) anorganik,dan O untuk lanau- organik dan lempung- organik. Simbol PT digunakan untuk tanah gambut (Peat), muck, dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi.

Simbol-simbol lain yang digunakan untuk klasifikasi USCS adalah W = gradasi baik (well graded)

P = gradasi buruk (poor graded)

L = plastisitas rendah (low plasticity)(LL<50) H = plastisitas tinggi (high pasticity) (LL>50)

Tanah berbutir kasar di tandai dengan simbol kelompok seperti : GW ,GP,GM,GC,SW ,SP,SM, dan SC.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan untuk klasifikasi yang benar :

1. Persentase butiran yang lolos ayakan No.200 (ini adalah fraksi halus).

2. Persentase fraksi kasar yang lolos ayakan No.40.

3. Koefisien keseragaman ( uniformity coeffisien, Cu ) dan koefisien Gradasi ( gradiation coeffisien ,Cc ) untuk tanah 0-12% lolos ayakan No.200.

II - 6

4. Batas cair (LL) dan indeks plastisitas (PI) bagian tanah yang lolos ayakan No.40 (untuk tanah dimana 5% atau lebih lolos ayakan No.200).

Bilamana persentase butiran yang lolos ayakan No.200 adalah antara 5 sampai 12% ,symbol ganda seperti GW -GM,GP- GM,GW GC,GP-GC,SW -SM,SW -SC,SP-SM, dan SP-SC di perlukan.Klasifikasi tanah berbutir halus dengan simbol ML,CL,OL,MH,CH, dan OH,di dapat dengan cara menggambar batas cair dan indeks plastisitas tanah yang bersangkutan pada bagan plastisitas seperti pada tabel.

Tabel 2. 1 Sistem Klasifikasi Tanah Unified

II - 7 2.2.2. Sistem Klasifikasi Tanah AASTHO

Sistem klasifikasi AASHTO berguna untuk menentukan kualitas tanah guna pekerjaan jalan yaitu lapis dasar (subbase) dan tanah dasar (subgrade). Karena sistem ini ditujukan untuk pekerjaan jalan tersebut, maka penggunaan sistem ini dalam prakteknya harus dipertimbangkan terhadap maksud aslinya. Sistem ini membagi tanah ke dalam 7 kelompok utama yaitu A-1 sampai dengan A-7. Tanah yang terklasifikasikan dalam kelompok A-1, A-2, dan A-3 merupakan tanah granuler yang memiliki partikel yang lolos saringan No. 200 kurang dari 35%. Tanah yang lolos saringan No. 200 lebih dari 35% diklasifikasikan dalam kelompok A-4, A-5, A-6, dan A-7. Tanah-tanah dalam kelompok ini biasanya merupakan jenis tanah lanau dan lempung. Sistem klasifikasi menurut AASHTO disajikan yang mana didasarkan pada kriteria sebagai berikut:

1. Ukuran partikel a. Kerikil: fraksi yang lolos saringan ukuran 75 mm (3 in) dan tertahan pada saringan No. 10. b. Pasir: fraksi yang lolos saringan No. 10 (2 mm) dan tertahan pada saringan No. 200 (0,075 mm). c. Lanau dan lempung: fraksi yang lolos saringan No. 200.

2. Plastisitas: tanah berbutir halus digolongkan lanau bila memiliki indek plastisitas, PI = 10 dan dikategorikan sebagai lempung bila mempunyai indek plastisitas, PI = 11 Gambar 2.1 memberikan grafik plastisitas untuk klasifikasi tanah kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7.

II - 8

Gambar 2. 1 Grafik plastisitas untuk klasifikasi tanah sistem AASHTO (Das,1994)

II - 9

Tabel 2. 2 Sistem Klasifikasi Tanah AASTHO

Klasifikasi Umum

Bahan-bahan berbutir

(35% atau kurang lolos No.20)

Bahan-bahan lanau- lempung (Lebih dari 35% lolos No. 200) Klasifikasi

kelompok

A-1 A-3 A-2 A-4 A-5 A-6 A-7

A-1a A-1b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5

A-7-6 Analisis saringan:

Persen lolos:

No.10 No. 40 No. 200

maks.50 maks.30 maks.15

maks.50 maks.25

maks.51

maks.10 maks.35 maks.35 maks.35 maks.35 min.36 min.36 min.36 min.36 Karakteristik

fraksi yang lolos No. 40 Batas cair:

Indeks Plastisitas maks. 6 N.P.

maks.40 maks.10

maks.41 maks.10

maks.40 maks.11

maks.41 min.10

maks.41 maks.10

maks.41 maks.10

maks.40 min.11

min.41 min.11

Indeks Kelompok 0 0 0 maks.4 maks.8 maks.12 maks.16 maks.20

Jenis-jenis bahan pendukung utama

Fragmen batu, kerikil, dan pasir

Pasir Halus

Kerikil dan pasir berlanau atau berlempung

Tanah berlanau

Tanah berlempung

Tingkatan umum

sebagai tanah Sangat baik sampai baik sedang sampai buruk

II - 10 2.2.3. Segitiga Tekstur Tanah

Segitiga tekstur merupakan suatu diagram untuk menentukan kelas-kelas tekstur tanah. Ada 12 kelas tekstur tanah yang dibedakan oleh jumlah persentase ketiga fraksi tanah tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dan table berikut ini.

Gambar 2. 2 Segitiga Tekstur Tanah

II - 11

Tabel 2. 3 Proporsi Fraksi menurut Kelas Tekstur Tanah

Pustaka : - Segitiga Tekstur,

Http://Mbojo.Wordpress.Com/2007/08/15/Segitiga -Tekstur/

2.2.4. Restorasi Sifat Fisik Tanah

Menurut Adinugroho (2009) tindakan perbaikan kondisi sifat fisik tanah yang dapat dilakukan diantaranya adalah :

 Apabila tanah kompak maka perlu dilakukan ripping (penggemburan) sehingga tanah menjadi remah, atau juga dapat dengan menambahkanTerabric.

II - 12

 Adanya genangan akan menghambat pertumbuhan tanaman, akar tanaman menjadi busuk dan mati sehingga diperlukan pembuatan drainase sehingga tanaman tidak tergenang.

Upaya perbaikan terhadap sifat tanah adalah dalam pemantapan agregat tanah yang memiliki tekstur lepas dengan menggunakan polim er organik.Polyacrilamide (PAM) berberat molekul tinggi dan bermuatan negatif sedangmampu memantapkan permukaan tanah, menurunkan run- of dan erosi.Rehabilitasi tanah terdegradasi dapat ditinjau dari sifat tanah yang mengalamipenurunan dan diupayakan dilakukan perbaikan dengan menggunakan amelioran.Bentuk degradasi tanah yang terpenting di kawasan Asia antara lain adalah erositanah, degradasi sifat kimia berupa penurunan bahan organik tanah dan pencucianunsur hara (Firmansyah,2003).

2.3 Stabilisasi Tanah

Stabilisasi tanah merupakan usaha perbaikan daya dukung (mutu) tanah yang tidak atau kurang baik. Dapat juga dikatakan bahwa stabilisasi tanah ialah usaha meningkatkan daya dukung (mutu) tanah yang sudah tergolong baik. Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat mudah tertekan dan apabila ia mempunyai indeks konsistensi yang tidak sesuai, permeabilitasnya yang terlalu tinggi, atau sifat lain yang tidak sesuai untuk suatu proyek pembangunan, maka tanah tersebut harus distabilisasikan sehingga dapat memenuhi syarat- syarat teknis yang diperlukan. Tujuan utama yang akan dicapai dari

II - 13

stabilisasi tanah itu sendiri adalah meningkatkan kemampuan daya dukung tanah dalam menahan beban serta untuk meningkatkan kestabilan tanah. Stabilisasi tanah dapat berupa suatu pekerjaan atau gabungan – gabungan pekerjaan berikut :

1. Secara dinamis yaitu pemadatan tanah dengan alat pemadat.

2. Perbaikan gradasi dengan cara menambah tanah pada fraksi tertentu yang dianggap kurang, sehingga tercapai gradasi yang rapat. Fraksi yang kurang biasanya adalah fraksi yang berbutir kasar, cara yang dilakukan adalah mencampur tanah dengan fraksi butir kasar seperti pasir, dan kerikil atau pasir saja.

3. Stabilisasi kimiawi, yaitu menambahkan bahan kimia tertentu, sehingga terjadi reaksi kimia. Bahan yang biasanya digunakan antara lain :portland semen, kapur tohor, atau bahan kimia lainnya. Stabilisasi ini dilakukan dengan dua cara yaitu : mencampur tanah dengan bahan kimia kemudian diaduk dan dipadatkan atau memasukkan bahan kimia kedalam tanah (grouting) sehingga bahan kimia bereaksi dengan tanah.

4. Pembongkaran dan penggantian tanah yang jelek. Tanah yang jelek mengandung bahan organik sehingga akan terjadi pembusukan di dalamnya. Selain itu apabila terkena tanah tersebut diberi beban maka akan mengalami penurunan yang tidak sama. Perbaikan tanah untuk jenis ini dilakukan dengan mengganti tanah jelek tersebut dengan

II - 14

tanah berkualitas baik, misalnya dengan tanah yang memiliki CBR yang lebih sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.

Menurut Bowles (1986) stabilisasi dapat berupa : a. Meningkatkan kerapatan tanah.

b. Menambah material yang tidak aktif sehingga meningkatkan kohesi dan/atau tahan gesek yang timbul.

c. Menambah material untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi dan fisik dari material tanah.

d. Menurunkan muka air tanah.

e. Mengganti tanah yang buruk.

2.4 Tanah Lempung

Tanah lempung dan mineral lempung adalah tanah yang memiliki partikel-partikel mineral tertentu yang “menghasilkan sifat-sifat plastis pada tanah bila dicampur dengna air” (Grim, 1953). Partikel-partikel tanah berukuran yang lebih kecil dari 2 mikron (=2µ), atau <5 mikron menurut sistem klasifikasi yang lain, disebut saja sebagai partikel berukuran lempung daripada disebut lempung saja. Partikel-partikel dari mineral lempung umumnya berukuran koloid (<1µ) dan ukuran 2µ merupakan batas atas (paling besar) dari ukuran partikel mineral lempung.

Untuk menentukan jenis lempung tidak cukup hanya dilihat dari ukuran butirannya saja tetapi perlu diketahui mineral yang terkandung didalamnya. ASTM D-653 memberikan batasan bahwa secara fisik ukuran

II - 15

lempung adalah partikel yang berukuran antara 0,002 mm samapi 0,005 mm.

Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung (Hardiyatmo, 1999) adalah sebagai berikut:

1. Ukuran butir halus, kurang dari 0,002 mm.

2. Permeabilitas rendah.

3. Kenaikan air kapiler tinggi.

4. Bersifat sangat kohesif.

5. Kadar kembang susut yang tinggi.

6. Proses konsolidasi lambat.

2.4.1. Karakteristik Tanah Lempung

Proses kimiawi menghasilkan perubahan pada susunan mineral batuan asalnya. Salah satu penyebabnya adalah air yang mengandung asam atau alkali, oksigen dan karbondioksida ( Hardiyatmo,2012,hal. 1). Lempung adalah istilah yang dipakai untuk menyatakan tanah yang berbutir halus yang sifatnya yaitu memiliki sifat kohesi, plastisitas tinggi, tidak memperlihatkan sifat dilatasi, umumnya berwarna coklat muda dan tidak mengandung jumlah bahan kasar yang berarti. Sifat kohesi menunjukkan kenyataan bahwa bagian- bagian itu melekat satu sama lainnya, sedangkan plastisitas adalah sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya dan tanpa terjadi retakan-retakan atau terpecah-pecah.

II - 16

Suatu tanah yang mengandung 30% pasir, 40% butiran-butiran ukuran lanau dan 30% butiran-butiran ukuran lempung, pada kemungkinannya akan bersifat sebagai lempung dan diberi istilah lempung. Mineral lempung terbentuk dari pelapukan akibat reaksi kimia yang menghasilkan susunan kelompok partikel berukuran kaloid dengan diameter butir lebih kecil dari 0,002 mm ( Hardiyatmo, 2012, hal. 24).

Partikel lempung berbentuk seperti lembaran yang mempunyai permukaan khusus karena itu tanah lempung mempunyai sifat sangat dipengaruhi oleh gaya-gaya permukaan. Secara umum mineral lempung terdiri atas kelompok-kelompok montmorillonite, illite dan kaolinite.

Kemungkinan tanah mengembang sangat tergantung pada jenis, jumlah kandungan mineralnya, kemudahan bertukarnya ion-ionnya dan kandungan elekstrolit serta tatanan struktur lapisan mineral tanahnya.

Tanah-tanah yang mengandung montmorillonite sangat mudah mengembang oleh tambahan kadar air, ion pemisahnya berupa ion H2O, yang sangat mudah lepas, mineral ini dapat dikatakan sangat tidak stabil. Pada kondisi tergenang, air dengan mudah masuk kedalam sela antar lapisan ini sehingga mineral mengembang pada waktu mengering, air diantara lapisan juga mengering sehingga mineral menyusut sehingga dapat merusak struktur ringan dan perkerasan jalan raya.

II - 17

Illite adalah lempung dengan ikatan-ikatan dengan ion kalium (K+) lebih lemah daripada ikatan hidrogen yang mengikat satuan kristal kaolinite dan mempunyai sifat dapat mengembang, tapi jauh lebih kuat daripada ikatan ionik yang membentuk kristal montmorillonite . Aktifitas illite lebih tinggi daripada Kaolinite.

Struktur satuan Kaolinite dapat tersusun menjadi 70 – 100 lembaran atau lebih dengan ikatan hidrogen dan gaya Van Der W aals pada permukaan kontaknya yang menghasilkan kekuatan dan kestabilan yang tinggi terhadap pengembangan (swelling). Kaolinite membentuk tanah yang stabil karena strukturnya yang terikat teguh mampu menahan molekul-molekul air sehingga tidak masuk kedalamnya.

Partikel lempung umumnya bermuatan negatif pada ujung- ujungnya dan akan berusaha menetralkan dirinya dengan menarik kation-kation yang berada disekelilingnya sehingga akan selalu terselimuti oleh molekul air yang merupakan partikel dipolar (kutub yang satu bermuatan positif {+} sementara kutub lainnya bermuatan negatif {-}).

Mekanisme tertariknya molekul air oleh partikel lempung dibagi atas tiga cara (Lambe,1960: dalam Hardiyatmo,2012, hal.32) yaitu :

1. Kutub positif dan molekul air akan tertarik ke permukaan partikel lempung.

2. Kation bebas di dalam air tertarik oleh partikel lempung, kation tersebut juga tertarik oleh molekul air pada kutub negatifnya.

3. Akibat pemakaian bersama dari ion hidrogen oleh air dan lempung.

II - 18

Tabel 2. 4 Berat Jenis mineral Tanah Lempung

Jenis Mineral Berat Jenis (GS)

Kaolinite 2,6

Illite 2,8

Montmorilonite 2,65 – 2,8

Halloysite 2,0 – 2,55

Chlorite 2,6 – 2,9

( Braja.M.Das,1998.Jilid 1, hal.16) 2.4.2. Susunan Tanah Lempung

Pelapukan tanah akibat reaksi kimia menghasilkan susunan kelompok pertikel berukuran koloid dengan diameter butiran lebih kecil dari 0,002 mm, yang disebut mineral lempung. Pertikel lempung berbentuk seperti lembaran yang mempunyai permukaaan khusus, sehingga lempung mempunyai sifat yang dipengaruhi oleh gaya – gaya permukaan. Terdapt kira –kira 15 macam mineral yang diklasifikasikan sebagai mineral lempung (Kerr, 1959). Diantaranya terdiri dari kelompok- kelompok: montmorillonite,illite, kaolinite, dan polygorskite. Terdapat pula kelompok lain,misalnya: chlorite, vermiculite, dan halloysite.

1. Kaolinite merupakan mineral dari kelompok kaolin, terdiri dari susunan satu lembar silika tetrahedra dengan satu lembar aluminium oktahedra, dengan satuan susunan setebal 7,2 A^o (1 angstrom (Ao ) = 10-¹⁰ m).

II - 19

2. Halloysite hampir sama dengan kaolinite, tetapi kesatuan yang berurutan lebih acak ikatannya dan dapat dipisahkan oleh lapisan tunggal molekul air.

3. Montomorillonite, disebut juga smectite, adalah mineral lempung yang dibentuk oleh dua lembar silika dan satu lembar aluminium ( gibbsite).

4. Illite adalah bentuk mineral lempung lempung yang terdiri dari mineral- mineral kelompok illite. Bentuk susunan dasarnya terdiri dari sebuah lembaran aluminium oktahedra yang terikat diantara dua lembar silika tetrahedra.

2.5 Asam Fosfat

Gambar 2.2 Cairan Asam Fosfat

Asam fosfat teknis adalah cairan kental jernih tidak berwarna sampai hitam keruh, yang bagian terbesar terdiri dari P2 0 5 dan digunakan untuk industri. Asam fosfat diproduksi dengan cara melebur fosfat anhidrat kedalam air.

II - 20

Fosfat anorganik maupun organik terdapat dalam tanah. Bentuk anorganiknya adalah senyawa Ca, Fe, Al, dan F. Fosfat organik mengandung senyawa yang berasal dari tanaman dan mikroorganisme dan tersusun dari asam nukleat, fosfolipid, dan fitin (Rao, 1994). Bentuk fosfat anorganik tanah lebih sedikit dan sukar larut, sehingga dengan demikian P yang tersedia dalam tanah relatif rendah. Fosfat tersedia didalam tanah dapat diartikan sebagai P- tanah yang dapat diekstraksikan atau larut dalam air dan asam sitrat. P- organik dengan proses dekomposisi akan menjadi bentuk anorganik.

2.5.1. Sifat-sifat asam fosfat 1. Sifat Fisik

 Berbentuk Cair

 Specific Gravity (25oC) : 1.685

 Viskositas : 3.86 mPa.s

 Boiling point : 158oC

 Melting point : 42.35oC

 Vapor Density : 3,4 2. Sifat kimia

 Merupakan asam lemah.

 Rumus molekul : H3PO4

 Berat molekul : 98 gr/mol.

 Pada temperatur tinggi, asam dapat bereaksi dengan metal dan teroksidasi.

II - 21

 Asam fosfat dapat direduksi dengan pereduksi.

 kuat seperti H2.

Stabilisasi tanah lempung diperlukan untuk memperbaiki karakteristik tanah tersebut. Penambahan aditif berupa asam fosfat menyebabkan terjadinya reaksi kimia di dalam tanah. Asam fosfat akan bereaksi dengan kation dari mineral tanah membentuk senyawa baru yang akan mengikat struktur mineral yang ada di dalam tanah hingga menjadi suatu lapisan yang keras dan tidak dapat larut di dalam air.

2.5.2. Reaksi Asam Fosfat dengan Tanah

Berbagai bahan kimia dapat menyebabkan flokulasi atau disperse partikel- partikel tanah. Bahan kimia yang menyebabkan flokulasi berupa kation seperti ammonium halide. Bahan kimia yang menyebabkan disperse berupa anion yang memperlemah ikatan tanah seperti natrium hidroksida, natrium alkyl (aryl)sulfat atau suphonates. Penambahan bahan kimia tersebut akan mempengaruhi berat jenis. maksimum tanah.

Penambahan asam fosfat atau senyawa fosfat lainnya ke dalam tanah mampu meningkatkan kekuatan dan daya dukung tahan tanah terhadap air. Jika asam fosfat ditambahkan kedalam mineral tanah akan terjadi reaksi antara asam fosfat dengan kation yang ada di dalam tanah yang menghasilkan senyawa alumunium atau senyawa besi terutama senyawa alumunium atau senyawa besi terutama senyawa alumunium metafosfat.

II - 22

Pada tanah lempung, pori-pori tanah bisa dikeluarkan dengan memberikan dispersing agent. Asam fosfat berfungsi sebagai “dispersing agent” yang melepaskan ion alumunium yang ada pada molekul tanah dengan menghancurkan struktur mineral tanah. Kation alumunium kemudian bereaksi dengan asam fosfat membentuk gel aluminium metafosfat dan berfungsi sebagai “coagulator” yang akan membekukan tanah. Alumunium metafosfat yang terbentuk tersebut mengikat struktur mineral yang ada didalam tanah hingga menjadi suatu lapisan yang keras dan tidak dapat larut di dalam air. Dengan demikin stabilisasi tanah (perbaikan karakteristik tanah) bisa dicapai.

Tingkat yang terjadi bergantung pada konsentrasi senyawa yang terlibat dalam reaksi. Didalam tanah, kation untuk reaksi tersebut diperoleh dari struktur mineral lempung, ion alumunium yang mudah bereaksi (“exchangeable cations”) dan Alumunium oksida yang berada dalam keadaan bebas.

Kation tanah juga bisa ditambahkan dengan pemberian bahan tambahan berupa garam-garam kalsium, alumunium, magnesium atau besi. Pemberian bahan aditif tambahan berupa garamgaram tersebut bertujuan untuk mengantisispasi kurangnya jumlah kation yang ada di dalam tanah sehingga tidak semua asam fosfat yang ditambahkan kedalam tanah akan bereaksi. Kelebihan jumlah asam fosfat didalam tanah akan menyebabkan penurunan kekuatan tanah itu sendiri. Hal ini

II - 23

disebabkan karena asam fosfat yang tidak bereaksi akan “melumasi”

partikel-partikel tanah.

Jumlah asam fosfat yang optimum dan peningkatan kekuatan yang maksimum dari tanah yang distabilisasi tergantung pada jumlah dari ukuran butiran yang ada pada tanah. Semakin tinggi kandungan tanah lempung yang ada pada tanah, semakin besar prosentase optimum asam fosfat yang dibutuhkan dan semakin rendah kekuatan yang terjadi penurunan kekuatan maksimum tersebut disebabkan oleh sedikitnya fraksi butiran kasar yang ada pada tanah yang memberikan konstribusi gesekan internal untuk melawan “pelumasan” asam fosfat yang tidak beraksi, karena pembentukan gel didalam tanah harus terjadi didalam larutan, maka curing dari spesi tanah sangat penting. Peningkatan kekuatan tanah sangat dipengaruhi oleh jumlah asam fosfat yang ditambahkan pada curing.

2.6 Garam kalsium klorida (CaCl2)

Gambar 2. 3 Kalsium Klorida

II - 24

Kalsium klorida, CaCl2, merupakan salah satu jenis garam yang terdiri dari unsur kalsium (Ca) dan klorin (Cl). Garam ini berwarna putih dan mudah larut dalam air. Kalsium klorida tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak mudah terbakar. Kalsium klorida termasuk dalam tipe ion halida, dan padat pada suhu kamar. Karena sifat higroskopisnya, kalsium klorida harus disimpan dalam kontainer kedap udara rapattertutup (Scribd, 2010).

Kalsium klorida dapat berfungsi sebagai sumber ion kalsium dalam larutan, tidak seperti banyak senyawa kalsium lainnya, kalsium klorida mudah larut. Zat ini dapat berguna untuk menggantikan ion dari larutan.

Sebagai contoh, fosfat dipindahkan dari larutan oleh kalsium :

3CaCl2 (aq) + 2K3PO4 (aq) → Ca 3(PO4)2 (s) + 6KCl (aq) 2.6.1. Kegunaan Kalsium Klorida

Kalsium klorida mempunyai banyak kegunaan, antara lain sebagai berikut (Scribd, 2010) :

1. Sebagai zat pengering ( Dessicant )

Karena sifat higroskopisnya, kalsium klorida sering digunakan dalam pengering tabung untuk menghilangkan uap air. Hal ini digunakan untuk mengeringkan rumput laut, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan abu soda. Kalsium klorida telah disetujui oleh FDA (Food and Drug Administration) sebagai bahan kemasan untuk memastikan kekeringan. Zat ini juga dapat digunakan untuk mengikat partikel debu dan menjaga kelembaban pada permukaan jalan beraspal.

II - 25

2. Sebagai zat pencair es ( De-icing ) dan penekanan titik beku

Dengan menekan titik beku, kalsium klorida digunakan untuk mencegah terbentuknya es dan untuk mencairkan es pada permukaan jalan. Tidak seperti natrium klorida yang lebih umum digunakan, kalsium klorida relatif tidak berbahaya untuk tanaman dan tanah. Pemakaian kalsium klorida juga lebih efektif pada suhu yang lebih rendah daripada natrium klorida. Larutan kalsium klorida dapat mencegah pembekuan pada suhu serendah -52 ° C (62 ° F).

3. Sebagai sumber ion kalsium

Kalsium klorida umumnya ditambahkan untuk meningkatkan jumlah kalsium terlarut dalam air kolam renang. Kalsium klorida digunakan untuk meningkatkan kekerasan di kolam renang. Hal ini dapat mengurangi erosi beton di kolam renang.

4. Sebagai zat aditif dalam industri makanan

Kalsium klorida telah terdaftar sebagai zat aditif dalam makanan.

Rata-rata konsumsi kalsium klorida sebagai bahan tambahan pangan adalah sekitar 160-345 mg/ hari untuk individu. Kalsium klorida juga digunakan zat pengawet dalam sayuran kalengan, dalam pemrosesan dadih kacang kedelai menjadi tahu dan dalam memproduksi pengganti kaviar dari jus sayuran atau buah. Dalam pembuatan minuman bir, kalsium klorida digunakan untuk memperbaiki kekurangan mineral dalam air pembuatan bir. Ini mempengaruhi rasa dan reaksi kimia selama proses pembuatan

II - 26

bir, dan juga dapat mempengaruhi fungsi ragi selama fermentasi.

Kalsium klorida kadangkadang ditambahkan ke dalam susu olahan untuk mengembalikan keseimbangan kalsium yang hilang selama pemrosesan dan untuk menjaga keseimbangan protein dalam kasein pada pembuatan keju.

5. Dalam bidang kedokteran

Kalsium klorida dapat disuntikkan sebagai terapi intravena untuk pengobatan hipokalsemia, yaitu penyakit berkurangnya kadar kalsium dalam tubuh.

6. Kalsium klorida dapat digunakan sebagai zat aditif dalam pemrosesan plastik, pipa dan semen.

Struktur Garam meliputi anion di tengah dan kation menempati pada rongga octahedral.Larutan garam merupakan suatu elektrolit, yang mempunyai gerakan brown dipermukaanyang lebih besar dari gerakan brown pada air murni sehingga bisa menurunkan air dan larutanini menembah gaya kohesi antar partikel sehingga ikatan partikel menjadi lebih rapat (Bowles, 1984), selain itu larutan ini bisa memudahkan didalam memadatkan tanah (Inglesdan Metcalf, 1972).

Stabilitas tanah adalah upaya yang dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat asal tanah padadasarnya stabilisasi yang menggunakan garam mempunyai prinsip yang sama dengan stabilisasi yang menggunakan zat kimia lainnya. Keuntungan yang dihasilkan adalahmenaikkan kepadatan dan menambah kekuatan tanah. Tanah dengan LL (liquit limits) yang

II - 27

tinggi biasanya memberikan reaksi yang bagus dengan penambahan garam ini (Ingles danMetcalf, 1972).

2.7 Kuat Geser Tanah

Kuat Geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir – butir tanah terhadap desakan atau butiran. Dengan dasar pengertian ini, bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh :

 Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya, tetapi tidak tergantung dari tegangan noemal yang bekerja pada bidang geser.

 Gesekan antara butir – butir tanah yangbesarnya berbanding lurus dengan tegangan normal pada bidang gesernya.

Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis – analisis kapasitas dukung tanah, stabilitas lereng, dan gaya dorong pada dinding penahan tanah. Untuk mempelajari kuat geser tanah, istilah – istilah berikut ini sering dipakai, yaitu :

 Kelebihan tekanan pori ( excess pore pressure ), adalah kelebihan tekanan air pori akibat dari tambahan tekanan yang mendadak.

 Tekanan overburden efektif adalah tekanan akibat beban tanah da air di atasnya, dikurang tekanan air ( pori ).

 Tanah normally consolidated ( terkonsolidasi normal ) adalah tanah di mana tegangan efektif yang pernah membebaninya pada waktu

II - 28

lampau, lebih kecil daripada tegangan efektif yang bekerja pada waktu sekarang.

 Tanah overconsolidated ( terkonsolidasi berlebihan ) adalah tanah di mana tegangan efektif yang pernah membebaninya pada waktu lampau, lebih besar daripada tegangan efektif yang bekerja waktu sekarang.

 Tekanan prakonsolidasi ( preconsolidation pressure ) adalah nilai tekanan maksimum yang pernah dialami oleh tanah tersebut.

 Nilai perbandingan overconsolidation (overconsolidation ratio = OCR )adalah nilai banding antara tekanan prakonsolidasi dengan tekanan overburden efektif yang ada sekarang. Jadi, bila OCR = 1 tanah dalam kondisi normally consolidated, dan bila OCR > 1, tanah dalam kondisi overconsolidated.

2.7.1. Uji Kuat Geser Tanah

Parameter kuat geser tanah ditentukan dari uji – uji laboratorium pada benda uji yang diambil dari lapangan yaitu dari hasil pengeboran tanah yang dianggap mewakili. Tanah yang diambil dari lapangan harus diusahakan tidak berubah kondisinya, terutama pada contoh asli ( undisturbed), di mana masalahnya adalah harus menjaga kadar air dan susunan tanah di lapangannya supaya tidak berubah. Pengaruh kerusakan contoh benda uji berakibat fatal terutama pada pengujian tanah lempung. Umunya, contoh benda uji diperoleh baik dengan kondisi terganggu atau tidak asli ( disturbed-simple ) maupun di dalam tabung

II - 29

contoh ( undisturbed-simple ). Pada pengambilan tanah benda uji dengan tabung, biasanya kerusakan contoh tanah relative lebih kecil.

Kuat geser tanah dari benda uji yang diperiksa di laboratorium biasanya dilakukan dengan besar beban yang ditentukan lebih dulu dan dikerjakan dengan menggunakan tipe peralatan khusus. Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya kuat geser tanah yang diuji di laboratorium, adalah :

a) Uji geser langsung ( direct shear test ) b) Uji traksial ( traxial test )

c) Uji tekan bebas ( unconfined compression test ) d) Uji geser kipas ( vane shear test )

2.7.2. Uji Geser Langsung (Direct Shear Strength)

Uji Geser Langsung (Direct Shear Strength) adalah Suatu percobaan untuk memperoleh kuat geser tanah dengan percobaan geser langsung. Dimana tahanan geser diukur pada suatu cicin uji (proving ring), dan harga maksimum adalah kekuatan geser tanah pada bidang keruntuhan. Kuat geser tanah ini diperoleh dengan contoh tanah yang dibebani bermacam-macam beban tekan dan digambar suatu grafik dari tegangan geser terhadap tegangan tekan, biasanya memberikan suatu grafik garis lurus.

Kekuatan geser tanah (soil shear strength) dapat di definisikan sebagai kemampuan maksimum tanah untuk bertahan terhadap usaha perubahan bentuk pada kondisi tekanan (pressure) dan kelembapan

II - 30

tertentu (Head, 1982). Kekuatan geser dapat diukur dilapangan maupun dilaboratorium. Pengukuran dilapangan antara lain dapat dilakukan menggunakan vane shear, plate load dan test penetrasi. Pengukuran dilaboratorium meliputi penggunaan miniatur vane shear, direct shear, triaxial compression dan unconfined compression (sallberg, 1965) dan fall- cone soil shear strength.

2.7.3. Faktor – faktor Yang Mempengaruhi Besarnya Tegangan Geser Tanah

Beberapa factor yang mempengaruhi kuat geser tanah yang di uji di laboratorium, antara lain :

1) Kandungan mineral dalam butiran tanah.

2) Bentuk partikel.

3) Angka pori dan kadar air.

4) Sejarah tegangan yang pernah dialaminya.

5) Tegangan yang ada dilokasi (didalam tanah).

6) Perubahan tegangan selama pengambilan contoh tanah.

7) Tegangan yang dibebankan selama pengujian.

8) Cara pengujian.

9) Kecepatan pembebanan.

10) Kondisi drainase yang dipilih, drainase terbuka (drained) atau tertutup (undrained)

11) Tekanan air pori yang ditimbulkan.

12) Penentuan yang diambil untuk penentuan kuat gesernya.

II - 31

Butir 1 sampai 5 ada hubungannya dengan kondisi aslinya yang tidak dapat dikontrol tetapi dapat dinilai dari hasil pengamatan dilapangan, pengukuran dan kondisi geologi. Butir 6 tergantung dari kualitas benda uji dan penanganan benda uji dalam persiapan pengujiannya. Sedang butir 7 sampai 12 tergantung dari pengujian yang dipilih.

2.8 Permeabilitas Tanah

Jamulya dan Suratman Woro Suprodjo (1983), mengemukakan bahwa permeabilitas adalah cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah baik melalui pori makro maupun pori mikro baik ke arah horizontal maupun vertikal. Tanah adalah kumpulan partikel padat dengan rongga yang saling berhubungan. Rongga ini memungkinkan air dapat mengalir di dalam partikel melalui rongga dari satu titik yang lebih tinggi ke titik yang lebih rendah. Sifat tanah yang memungkinkan air melewatinya pada berbagai laju alir tertentu disebut permeabilitas tanah. Sifat ini berasal dari sifat alami granular tanah, meskipun dapat dipengaruhi oleh faktor lain (seperti air terikat di tanah liat). Jadi, tanah yang berbeda akan memiliki permeabilitas yang berbeda.

Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah berbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien

II - 32

permeabilitas merupakan fungsi angka pori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besar dari pada permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempung yang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah (unfissured).

Hukum Darcy menjelaskan tentang kemampuan air mengalir pada rongga-rongga (pori) dalam tanah dan sifat-sifat yang memengaruhinya.

Ada dua asumsi utama yang digunakan dalam penetapan hukum Darcy ini. Asumsi pertama menyatakan bahwa aliran fluida/cairan dalam tanah bersifat laminar. Sedangkan asumsi kedua menyatakan bahwa tanah berada dalam keadaan jenuh.

Permeabilitas adalah kemampuan bahan yang berpori untuk melewatkan aliran ( rembesan ) dari fluida ( air / minyak ) melalui rongga pori – porinya. Jamulya dan Suratman Woro Suprodjo (1983), mengemukakan bahwa permeabilitas adalah cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah baik melalui pori makro maupun pori mikro baik ke arah horizontal maupun vertikal. Tanah adalah kumpulan partikel padat dengan rongga yang saling berhubungan.Rongga ini memungkinkan air dapat mengalir di dalam partikel melalui ronggadari satu titik yang lebih tinggi ke titik yang lebih rendah. Sifat tanah yangmemungkinkan air melewatinya pada berbagai laju alir tertentu disebutpermeabilitas tanah. Sifat ini berasal dari sifat alami granuler tanah, meskipundapat dipengaruhi oleh faktor lain (seperti air terikat di

II - 33

tanah liat). Jadi, tanahyang berbeda akan memiliki permeabilitas yang berbeda.

Tabel 2. 5 Kofisien Permeabilitas

( Sumber : Merrit, 1976 )

Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata poriyang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan strukturtanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuranpori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanahberbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angkapori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besardari pada permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempungyang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah Tabel 2.5. Perkiraan koefisien permeabilitas dan karakteristik drainase.

Faktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas adalah sebagai berikut: