KONSISTENSI TANAH
BATAS-BATAS ATTERBERG
Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah tersebut dapat diremas-remas (remolded) tanpa menimbulkan retakan. Hal ini disebabkan sifat kohesif karena adanya air yang terserap (adsorbed water) di sekeliling permukaan dari partikel lempung. Pada awal tahun 1900, seorang ilmuwan dari Swedia bernama Atterberg mengembangkan suatu metode untuk menjelaskan sifat konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air yang bervariasi. Jika kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena itu, tanah dapat dipisahkan ke dalam empat keadaan dasar, yaitu : padat, semi padat, plastis, dan cair.
Batas-batas ini dikenal juga sebagai batas-batas Atterberg (Atterberg limits).
PADAT SEMI PADAT PLASTIS CAIR
KADAR AIR BERTAMBAH
BATAS SUSUT
BATAS PLASTIS
BATAS CAIR
• Yang khas dari tanah berbutir halus adalah sifat plastisitasnya
• Plastisitas disebabkan adanya partikel mineral lempung dalam tanah
• Plastisitas : kemampuan tanah dalam menyesuaikan perubahan bentuk pada volume yang konstan tanpa retak-retak / remuk
• Bergantung pads kadar air, tanah dapat
berbentuk: cair, plastis, semi padat/padat
Konsistensi:
• Kedudukan tanah berbutir halus pada kadar air tertentu
• Pengurangan kadar air pada partikel lempung menyebabkan bertambahnya gaya tarik
partikel
• Bila tanah dalam kedudukan plastis, maka kohesi tetap terpelihara
• Pengurangan kadar air menghasilkan pengurangan volume tanah
Atas dasar air yang terkandung didalamnya (konsistensinya) tanah dibedakan atau
dipisahkan menjadi 4 keadaan dasar:
• Padat,
• Semi padat,
• Plastis,
• Cair.
• Transisi dari padat ke semi padat disebut
batas susut (shrinkage limit) = SL=WS. Yaitu besar kadar air tanah dimana tanah tersebut mempunyai volume terkecil saat airnya
mengering.
• Transisi dari semi padat ke plastis disebut batas plastis (plastic limit) = PL=WP. Yaitu
besar kadar air dimana tanah apabila digulung sampai diameter 3.2 mm tanah akan retak-
retak.
• Transisi dari plastis ke cair disebut batas cair (liquid limit) = LL = WL yaitu kadar air dimana tanah akan mengalir akibat berat sendiri.
• Memberikan batas-batas konsistensi dari
tanah berbutir halus dgn mempertimbangkan kandungan air tanah
Batas-batas tsb :
• Batas cair (liquid limit)
• Batas plastis (plastic limit)
• Batas susut (shrinkage limit)
Atterberg (1911)
KONSISTENSI TANAH
• Adalah derajad kohesi dan adhesi antara
partikel-partikel tanah dan ketahanan massa tanah terhadap perubahan bentuk oleh
tekanan dan berbagai kekuatan yang mempengaruhi bentuk tanah.
• Konsistensi ditentukan oleh tekstur tanah dan struktur tanah.
Cara penentuan:
• lapangan : memijit tanah dalam kondisi kering, lembab dan basah
• laboratorium : angka-angka Atterberg
Penentuan di lapangan :
• Kondisi kering : kekerasan (lepas, lunak, keras)
• Kondisi lembab : keteguhan (lepas, gembur, teguh)
• Kondisi basah : kelekatan dan plastisitas Penentuan di laboratorium :
• Batas Cair (BC),
• Batas Lekat (BL),
• Batas gulung (BG) dan
• Batas Berubah Warna (BBW)
• Index Plastis (IP): Panjang daerah interval kadar air tanah pada kondisi plastis disebut
• IP = WL - WP = LL - PL selisih batas cair dan batas plastis. Setiap tanah mempunyai WL, WP, WS, IP, yang tidak sama satu dengan yang lain (plastisitas masing masing tanah tidak sama).
Kondisi Plastisitas
• Plastisitas rendah LL < 35 %:
• Plastisitas sedang LL 35% - 50%;
• Plastisitas tinggi LL > 50%
Variasi volume dan kadar air pada kedudukan batas cair, batas plastis, dan batas susut.
• Bila pada tanah yang berada pada kondisi cair (titik P) kemudian kadar airnya berkurang hingga titik Q,
maka tanah menjadi lebih kaku dan tidak lagi mengalir seperti cairan.
• Kadar air pada titik Q ini disebut dengan batas cair (liquid limit) yang disimbolkan dengan LL.
• Bila tanah terus menjadi kering hingga titik R, tanah yang dibentuk mulai mengalami retak-retak yang mana kadar air pada batas ini disebut dengan batas plastis (plastic limit), PL.
• Rentang kadar air dimana tanah berada dalam
kondisi plastis, antara titik Q dan R, disebut dengan indek plastisitas (plasticity index), PI, yang
dirumuskan :
• Jika kadar air tanah terus berkurang hingga ke titik S, tanah menjadi kering dan berada dalam kondisi padat.
• Dalam kondisi ini, berkurangnya kadar air tidak menyebabkan terjadinya perubahan
volume. Kadar air yang mana tanah berubah dari kondisi agak padat menjadi padat
dinamakan dengan batas susut (shrinkage limit), SL.
• Batas cair ini merupakan salah satu parameter yang dapat digunakan untuk mengetahui
kemampuan kembang-susut tanah.
Batas Cair (Liquid limit)
• Kadar air tanah pd batas antara keadaan cair dan keadaan plastis
• Batas cair tanah berbutir halus dapat
ditentukan dengan pengujian Casagrande dan kerucut penetrasi (cone penetration)
• Gbr. Alat uji Cassagrande:
Metode Casagrande
• Bagian utama alat uji ini terdiri atas cawan (bowl) dan bantalan karet yang keras (rubber base).
• Skema uji batas cair metode Casagrande: (a) susunan alat uji batas cair, (b) grooving tool, (c) pasta tanah sebelum pengujan, (d) pasta tanah sesudah
pengujian.
• Hubungan antara kadar air dan jumlah
pukulan ini selanjutnya digambarkan dalam grafik semi-logaritma, seperti ditunjukkan dalam Gambar berikut:
• Dari pasangan data tersebut ditarik suatu
hubungan linear yang terbaik (best-fit straight line) yang disebut dengan flow curve.
• Kadar air pada jumlah pukulan 25 yang dihasilkan dari flow curve ini selanjutnya ditetapkan sebagai batas cair tanah.
• Kemiringan garis lurus dalam flow curve,
selanjutnya didefinisikan sebagai flow index (FI) yang ditulis sebagai :
• Dimana, w1 dan w2 masing-masing adalah
kadar air (%) pada jumlah pukulan N1 dan N2.
LL oleh:
Waterways Experiment Station
• LL = wN . (N/25) tgβ
• N = juml pukulan, utk menutup celah 0,5 in (12,7 mm)
• wN = kadar air
• tgβ = 0,121 (tapi tgβ tdk sama dengan 0,121 utk semua jenis tanah)
Batas Plastis (Plastic Limit)
• Batas plastis (PL) didefinisikan sbg kadar air pd kedudukan antara daerah plastis dan semi padat,
yaitu % kadar air dimana tanah dgn diameter silinder 3,2 mm mulai retak2 ketika digulung
• Batas plastis merupakan batas terendah dari kondisi plastis tanah. Batas plastis dapat ditentukan dengan pengujian yang sederhana dengan cara menggulung sejumlah tanah dengan menggunakan tanah secara berulang menjadi bentuk ellipsoidal.
• Kadar air contoh yang tanah yang mana tanah mulai retak-retak didefinisikan sebagai batas plastis.
Pengujian batas plastis : (a) tahap awal pengujian,
(b) hasil setelah digulung dengan diameter ±3 mm (c) tanah retak-retak.
Batas susut (shrinkage limit)
• Adl: kadar air pd kedudukan antara daerah semi padat dan padat; % kadar air dimana
pengurangan kadar air selanjutnya tdk mengakibatkan perubahan vol tanah
• Menempatkan sejumlah masa tanah, dalam cawan porselin dengan ukuran diameter 44, 5mm dan tinggi 12,5 mm
Dimana:
• m1 dan m2 = masa tanah basah dan masa tanah kering oven (gram)
• V1 dan V2 = volume tanah basah dan volume tanah kering setelah dimasukkan dalam oven (cm3)
• ρw = rapat masa air / berat vol air (gr/cm3)
Shrinkage ratio
• Adl: perbandingan antara perubahan volume tanah sebagai persentase dari volume kering terhadap perubahan kadar air.
• ΔV adalah perubahan volume tanah.
Indeks Cair:
LI = wN - PL = wN - PL LL - PL PI
Plastisitas tanah lempung tergantung dr:
• Sifat mineral lempung yg ada pd butiran
• Jumlah mineral
Aktivitas: perbandingan antara indeks plastisitas dgn % fraksi ukuran lempung
A = PI / C; C = % berat fraksi ukuran lempung
Contoh
Dilakukan uji batas susut pada suatu tanah di mana mmeral lempung yang paling dominan dikandungnya adalah Illite. Hasil pengujian yang didapat adalah:
m1 = 44,6 g vi = 16,2 cm3 m2 = 32,8 g vf = 10,8 cm3 berat isi air w = 1 gr/cm3
tentuka batas susut (SL) dari tanah tersebut
Sebelum pengeringan
Sebelum pengeringan Mangkok Porselen
Dengan memasukkan data uji ke dalam persamaan, didapat:
