1

LAPORAN

HIBAH PENELITIAN KETEKNIKSIPILAN

KELAKUAN TANAH DENGAN SIFAT

KEMBANG-SUSUT YANG TINGGI PADA

STABILISASI TANAH DENGAN BAHAN

SERBUK MARMER

Nama Peneliti :

Ir. I Gusti Ngurah Wardana, MT.

I Nyoman Ari Budiman, ST, MT.

Ir. Tjok. Gde Suwarsa Putra, MT.

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik

Universitas Udayana

2015

Dibiayai dari :

Dana DIPA BLU Universitas Udayana Tahun Anggaran 2015

Dengan Surat Perjanjian Kontrak Nomor : 2623.2/UN14.1.31/PN/SPK/2015

Tanggal 27 Juli 2015

2

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat yang

telah dilimpahkan, sehingga Laporan Penelitian yang berjudul “Kelakuan Tanah Dengan Sifat

Kembang Susut Yang Tinggi Pada Stabilisasi Tanah Dengan Bahan Serbuk Marmer”, dapat

diselesaikan

Karena keterbatasan kemampuan yang kami miliki, penulis menyadari bahwa isi dan

susunan dari Laporan hibah penelitian ini masih banyak terdapat kekurangan dan kelemahannya,

oleh karena itu saran serta koreksi sangat kami harapkan demi kesempurnaan penulisan penelitian

ini.

Akhir kata penulis berharap semoga laporan hibah penelitian yang kami susun ini dapat

bermanfaat bagi semua pihak yang berkepentingan terhadap penelitian ini

Denpasar, 29 Oktober 2015

Penulis

3

Kelakuan Tanah Dengan Sifat Kembang Susut Yang Tinggi Pada Stabilisasi

Tanah Dengan Bahan Serbuk Marmer

ABSTRAK

Stabilitas tanah dengan penambahan kapur sebagai pencampur merupakan salah satu

metoda stabilisasi tanah kimiawi yang paling popular di Indonesia di masa lalu. Akan tetapi dengan

adanya perkembangan metoda stabilisasi tanah, stabilisasi dengan kapur mulai dirasakan tidak

sesuai karena harga kapur yang menjadi relative mahal. Untuk itu perlu dicari cara stabilisasi

kimiawi lainnya yang lebih murah. Alternative ini muncul dengan adanya serbuk marmer, sebagai

hasil limbah pengolah marmer yang sangat murah

Penelitian mengenai efektivitas bahan limbah Marmer tersebut sebagai bahan stabilisasi

tanah masih sangat terbatas. Pada penelitian ini bahan diujikan terhadap tanah lempung dari

Pejaten, Tabanan, untuk mengetahui perubahan plastisitas tanah, kenaikan kekuatan tanahnya,

perubahan besar “swelling” (pengembangan) tanah saat terendam air, besarnya tebal lapisan tanah

yang terpengaruh air sebagai fungsi waktu, pengaruh kadar air awal tanah saat pemadatan terhadap

swelling dan kokoh tekannya, serta bahan optimal.Benda uji dengan kadar serbuk marmer berkisar

antara 3% s.d 15% berat tanah.

Pada test CBR, dengan penambahan kadar Serbuk Marmer 9% dengan energi pemadatan

sebanyak 56 pukulan, mendapatkan nilai CBR Design tertinggi yaitu 9,00 % sehingga memenuhi

syarat minimum CBR Design (menurut Bina Marga yaitu sebesar 6%). Nilai kuat tekan bebas (qu)

dari tanah Pejaten setelah dicampur dengan Serbuk Marmer mencapai peningkatan dengan

puncaknya pada kadar campuran Serbuk Marmer 9.00%, yaitu sebesar 3,78 kg/cm2.Jadi untuk

mencapai nilai-nilai karakteristik tanah yang optimal diperlukan penambahan kadar Serbuk

Marmer sebesar 9% dari berat kering tanah lempung Pejaten, Tabanan.

Kata kunci : stabilisasi, kembang susut, pemadatan, swelling

4

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN........................................................................................................i

KATA PENGANTAR ............................................................................................................. ii

ABSTRAK ................................................................................................................................ iii

DAFTAR ISI ............................................................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ vi

DAFTAR TABEL .................................................................................................................. vii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ...................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................. 2

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................. 2

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................................... 4

2.1 Pengertian Tanah .................................................................................................. 4 2.2 Klasifikasi Tanah .. ……………………………………………………………....5

2.3 Lempung Sebagai Tanah Kohesif ........... ………………………………………..8

2.3.1. Lempung dan Mineral Penyusunnya .......................................................... 8

2.3.1.1. Kaolinite……………..……………......……………………….. 10

2.3.1.2. Monmorilonite…………..………………………………..……..11

2.3.1.3. Illite……………………………………………………………. 11

2.4. Konstruksi Jalan Raya Secara Umum................................................................. 11

2.4.1. Lapisan Tanah Dasar (Subgrade)……………………………………… 12

2.5. Tanah Ekspansif………………………………………………………………. 14

2.5.1. Identifikasi Tanah Kembang Susut Tinggi……………………………. 15

2.6.. Sifat Fisik dan Mekanik Tanah Lempung Kembang Susut Tinggi……………..16

2.6.1. Sifat Fisik Tanah Lempung……………………………………………...16

2.6.1.1. Ukuran Butiran Tanah ................................................................. 16

2.6.1.2. Batas-batas Atterberg………………………………………….. 16

2.6.1.3. Berat Jenis Tanah (Spesific Gravity, Gs) .................................... 20

2.6.1.4. Sifat Kembang Susut Tanah ........................................................ 20

2.6.2. Sifat Mekanis Tanah Lempung ................................................................. 22

2.6.2.1. Pemadatan Tanah (Compaction Test) .......................................... 22

2.5.2.2. Californian Bearing Ratio ............................................................ 28

2.5.2.3. Kuat Tekan Bebas [(Unconfined Compression Test (UCT)] ...... 31

2.7. Stabilisasi Tanah Dasar ....................................................................................... 33

2.7.1. Prinsip-prinsip Dasar Stabilisasi Tanah .................................................... 33

2.7.2. Metode Stabilisasi Tanah .......................................................................... 34

2.8 Stabilisasi Tanah dengan Serbuk Marmer .......................................................... 35

BAB III METODE DAN PELAKSANAAN .......................................................................... 38

3.1 Umum ................................................................................................................. 38

3.2 Identifikasi Masalah........................................................................................... 38

3.3 Studi Literatur ................................................................................................... 38

3.4 Pemilihan Lokasi ................................................................................................. 38

3.5. Persiapan Alat dan Bahan................................................................................... 39

3.6. Metode Pengambilan Sampel .............................................................................. 39

5

3.6.1. Sampel Tanah Tidak Terganggu (Undisturbed Sample) .......................... 39

3.6.2 Sampel Tanah Terganggui (Disturbed Sample) ....................................... 39

3.7. Metode Penelitian Laboratorium ........................................................................ 40

3.7.1. Persiapan Bahan/Material ......................................................................... 40

3.7.2. Pembuatan Benda Uji ............................................................................... 40

3.7.3. Cara Pelaksanaan di Laboratorium ........................................................... 40

3.7.3.1 Pemeriksaan Kadar Air. .............................................................. 40

3.7.3.2 Pemeriksaan Gradasi Butiran. .................................................... 41

3.7.3.3 Pemeriksaan Gs. ......................................................................... 44

3.7.3.4 Pemeriksaan Berat Volume Tanah. ............................................ 45

3.7.3.5 Pemeriksaan Batas Cair. ............................................................. 46

3.7.3.6 Pemeriksaan Batas Plastis. .......................................................... 47

3.7.3.7 Pemeriksaan Batas Susut. ........................................................... 48

3.7.3.8 Pemeriksaan Pemadatan Standar. ............................................... 49

3.7.3.9 Pemeriksaan Kuat Tekan Bebas (UCT). ..................................... 51

3.7.3.10 Pemeriksaan Daya Dukung Tanah Dasar (CBR)........................ 52

3.7.3.11 Pemeriksaan Konsolidasi. ........................................................... 55

3.8. Analisa Data........................................................................................................57

3.9. Kerangka Penelitian ........................................................................................... 53

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................................. 59

4.1 Sifat Fisik dan Mekanis Tanah ........................................................................... 59

4.1.1. Sifat Fisik Tanah ....................................................................................... 59

4.1.1.1. Kadar Air Tanah Asli ................................................................. 59

4.1.1.2. Berat Volume Tanah Basah ......................................................... 60

4.1.1.3. Pengaruh Penambahan Serbuk Marmer Terhadap Berat Jenis

Spesifik (Gs) ................................................................................ 61

4.1.1.4. Pengaruh Penambahan Serbuk Marmer Terhadap Nilai-nilai

Konsistensi Aterberg Tanah Pejaten ......................................... 62

4.1.1.5. Gradasi Butiran Tanah ................................................................ 64

4.1.1.6. Sistim Klasifikasi Tanah .............................................................. 64

4.2 Sifat Mekanis Tanah ........................................................................................... 66

4.2.1. Pemadatan Standar.................................................................................... 66

4.2.2. Pengaruh Penambahan Serbuk Marmer terhadap Nilai CBR Laboratorium

,CBR Design dan Nilai Kuat Tekan Bebas (UCT) ................................... 67

4.2.2.1. CBR Laboratorium ...................................................................... 67

4.2.2.2 CBR Design ................................................................................. 69

4.2.2.3. Tes Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test,UCT) ... 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................... 71

5.1. Kesimpulan ......................................................................................................... 71

5.2. Saran ................................................................................................................... 72

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 73

SK.Rektor Unud No.

6

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Gambar 2.1 Single silica tetrahedral ......................................................................................... 9

Gambar 2.2 Isometric silica sheet ............................................................................................. 9

Gambar 2.3 Single alluminium octahedron…………………………………………………...9

Gambar 2.4 Isometric oktahedral sheet……………………………………………………….9

Gambar 2.5 Struktur kaolinite …………………………………………………………...... 10

Gambar 2.6 Struktur montmorillonite……………………………………………………... 11

Gambar 2.7 Struktur Illite…………………………………………………………………...12

Gambar 2.8. Susunan lapisan konstruksi perkerasan lentur………………………………... 13

Gambar 2.9. Batas-batas Atterberg…………………………………………………..……… 17

Gambar 2.10. Contoh Grafik Percobaan Batas Cair ( LL )……………………………..……. 18

Gambar 2.11. Prinsip Umum Pemadatan…………………………..……………………….… 23

Gambar 2.12. Alat Uji Proktor Standar…..……………………………………………………25

Gambar 2.13. Hasil Uji Pemadatan...…………………………………………………………. 26

Gambar 2.14. Pengaruh Energi Pemadatan………………………………………………...…. 27

Gambar 2.15. Kurva Pemadatan dengan Energi Berbeda…………………………………..... 27

Gambar 2.16. Contoh Grafik Hasil Percobaan CBR……………………..…………………... 30

Gambar 2.17. Contoh Grafik dalam Menentukan Nilai CBR Design………………….…..….31

Gambar 2.18. Contoh grafik hubungan antara regangan dan tegangan aksial……..………... .32

Gambar 2.19. Serbuk Marmer………………………………………………..………………. 36

Gambar 2.20. Kehilangan Berat Serbuk Marmer…………………………………..………….37

Gambar 3.1. Kerangka penelitian…………………………………………………………....58

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Pengaruh Penambahan Serbuk Marmer Terhadap Berat Jenis

Tanah (Gs) Pejaten, Tabanan…….……………………………………………62

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Penambahan Prosentase Serbuk Marmer Terhadap Batas-Batas

Atterberg Tanah Pejaten, Tabanan……………………………………………..63

Gambar 4.3 . Grafik Hubungan Antara Penambahan Serbuk Marmer Terhadap Tegangan

Tanah (UCT) dan Nilai CBR Design………………………………………….. 68

7

DAFTAR TABEL

TABEL Halaman

Tabel 2.1 Sistem Klasifikasi Unified................................................................................6

Tabel 2.2 Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASHTO........................................................7

Tabel 2.3 Nilai Batas Cair Tanah....................................................................................18

Tabel 2.4 Aktivitas Tanah Lempung...............................................................................21

Tabel 2.5 Katagori Kekuatan Tanah...............................................................................32

Tabel 2.6 Komposisi Kimia Serbuk Marmer..................................................................37

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kadar Air Tanah Asli….......................................................60

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kadar Air Tanah ………………….………………..61

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Berat Jenis Tanah…………………………………..61

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Batas-batas Atterberg……………………………... 63

Tabel 4.5 Hasil CBR, UCT……………………………………………………..67

8

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kapur telah dikenal sebagai salah satu bahan stabilisasi tanah yang baik, terutama bagi

stabilisasi tanah lempung yang memiliki sifat kembang-susut yang besar. Tanah-tanah seperti ini,

yang lebih dikenal dengan “tanah mengembang”, umumnya mengandung kadar lempung

montmorillonite yang cukup tinggi, akan tetapi sifat kembang-susut tersebut akan banyak

berkurang, bahkan dapat dihilangkan, bila tanah tersebut dicampur dengan kapur (Ingles dan

Metealf, 1972). Adanya unsur cation Ca2+

pada kapur dapat memberikan ikatan antar partikel yang

lebih besar yang melawan sifat mengembang dari tanah (Mochtar 1994). Setelah itu mulai jarang

dilakukan orang stabilisasi dengan kapur ini karena antara lain biayanya makin lama makin kurang

ekonomis. Hal ini karena untuk tanah-tanah mengembang telah dikenalkan sejak tahun 1980-an

cara-cara perbaikan lain yang ternyata lebih baik hasilnya dari pada stabilisasi dengan kapur, yaitu

antara lain dengan penggunaan bahan geotextile. Selain itu stabilisasi tanah dengan kapur telah

menjadi relaif mahal bagi stabilisasi tanah mengembang (Oriental Consultant, 1992).

Sebetulnya ada alternative lain yang mempunyai prospek besar sebagai bahan stabilisasi

untuk tanah mengembang , yakni serbuk marmer. Serbuk marmer di Jawa Timur banyak didapat

sebagai hasil buangan (limbah) dari pabrik pengolahan/pemotongan marmer. Saat ini limbah serbuk

marmer dijual dipasaran dengan sangat murah bila dibandingkan harga kapur. Jadi besar

kemungkinan bahwa stabilisasi tanah dengan serbuk marmer akan menjadi salah satu alternative

yang termurah. Apalagi didukung dengan keberadaan sedikitnya 3 (tiga) pabrik pengolahan marmer

yang besar di Jawa Timur dan banyaknya pusat-pusat kerajinan marmer rumah tangga/desa di

daerah Tulungagung. Jadi pasokan serbuk marmer relative cukup banyak dari limbah tempat-

tempat pengolahan tersebut.

Pada dasarnya marmer mempunyai unsur dominan yang sama dengan kapur. Batuan

marmer asalnya juga adalah batuan kapur yang kemudian mengalami proses metamorfosa batuan.

Akan tetapi sampai sekarang belum pernah dilakukan penelitian tentang seberapa jauh kebaikan-

kekurangan serbuk marmer sebagai bahan stabilisasi tanah. Biarpun unsurnya sama, bangun kristal

marmer tidak sama dengan batu kapur biasa. Selain itu, setelah mengalami proses metamorfosa

batuan selama berpuluh-puluh tahun, tentunya ada beberapa perubahan sifat dari batuan marmer

dibanding dengan batuan kapur. Jadi mungkin sifat reaktif marmer terhadap tanah lempung juga

berbeda. Terutama tentang sifatnya terhadap tanah-tanah yang mengembang, masih diperlukan

studi untuk mengetahui tingkat kegunaan serbuk marmer ini dalam stabilisasi tanah.

9

Bertitik tolak dari permasalahan yang telah diuraikan diatas, maka pada penelitian ini

dicoba stabilisasi tanah lempung dengan menggunakan bahan serbuk marmer dengan prosentase

bervariasi : O%, 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, pada daerah yang banyak mengalami masalah pada

bangunannya karena tanahnya memiliki sifat kembang-susut yang sangat besar, dengan harapan

penggunaan bahan marmer sebagai bahan stabilisasi dapat meningkatkan daya dukung tanah, serta

memenuhi syarat sebagai tanah lapis dasar (sub grade) pada konstruksi jalan

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka perumusan masalah yang akan dibahas sebagai

berikut :

1. Bagaimanakah pengaruh penambahan serbuk marmer dengan prosentase bervariasi : O%, 3%,

6%, 9%, 12%, 15%, terhadap nilai-nilai karakteristik tanah ekspansif?

2. Bagaimanakah pengaruh penambahan serbuk marmer dengan prosentase bervariasi terhadap

daya dukung tanah (CBR), daya pengembangan (swelling potential).

1.3. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh penambahan serbuk marmer dengan prosentase bervariasi : O%, 3%,

6%, 9%, 12%, 15%, terhadap nilai-nilai karakteristik tanah ekspansif?

2. Mengetahui pengaruh penambahan serbuk marmer dengan prosentase bervariasi terhadap

daya dukung tanah (CBR), daya pengembangan (swelling potential),

1.4. Manfaat Penelitian

Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran tentang karakteristik tanah lempung

ekspansif menyangkut tentang kembang susut dan sifat fisiknya, serta mengetahui alternatif untuk

memperbaiki tanah ekspansif tersebut demi meningkatkan daya dukung tanah dasarnya.

1.5. BatasanMasalah

Dalam penelitian ini ruang lingkup dibatasi mengingat keterbatasan waktu dan tenaga yang ada.

Adapun batasan masalah sebagai berikut :

1. Sampel tanah diambil di sekitar Jalan Raya Pejaten.

2. Serbuk marmer diambil dari pabrik pengolahan/pemotongan marmer.di daerah

Tulungagung

3. Dalam penelitian ini, digunakan variasi penambahan serbuk marmer sebesar 0%, 3%,

6%, 9%, 12% terhadap tanah ekspansif.

4. Dalam penelitian ini tidak dibahas mengenai reaksi kimia.

5. Parameter penyelidikan tanah yang ditinjau yaitu karakteristik, kekuatan, daya

pengembangan (swelling potential) yang dicampur dengan campuran serbuk marmer

dengan variasi kadar yang berbeda-beda .

BAB II

10

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Tanah

Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari

agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama

lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat

cair dan gas mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut. Tanah berguna

sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, di samping itu tanah

berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan (Das, 1988).

Sifat dan karakteristik tanah sangat tergantung pada keadaan topografi dan geologi yang

membentuk tanah tersebut.Sifat-sifat fisik banyak tergantung pada faktor ukuran, bentuk dan

komposisi kimia butiran. Istilah tanah dalam bidang mekanika tanah dimaksudkan sebagai

campuran dari partikel yang terdiri dari salah satu atau berbagai jenis partikel berikut, yang

tergantung dari ukuran partikel yang dominan seperti:

a. Berangkal (boolders),Potongan batuan yang besar biasanya diambil lebih dari 250 sampai 300

mm. Untuk ukuran 150 sampai 250 mm fragmen batuan ini disebut krokol atau pebbles

b. Kerikil (gravel), Partikel batuan yang berukuran 5mm sampai 150 mm

c. Pasir (sand), Partikel batuan yang berukuran 0,075 mm sampai 5 mm, berkisar dari kasar (5

sampai 3 mm) sampai halus (< l mm)

d. Lanau (silt), Partikel batuan berukuran 0,002 sampai 0,074 mm

e. Lempung (clay), Partikel mineral yang berukuran lebih kecil 0,002 mm. Partikel-partikel ini

merupakan sumber utama dari kohesi bagi tanah kohesif.

f. Koloid (coloids), Partikel mineral yang diam dan berukuran lebih kecil dari 0,001 mm.Apabila

suatu ukuran partikel mendominasi suatu tanah, maka tanahtersebut akan diberi nama sesuai

dengan partikel tersebut. Misalnya pasir, kerikil, kerikil kepasiran, lempung dan sebagainya.

Suatu pengecualian terdapatpada lempung dan lanau, yang deposit lanau dominan dengan

kandungan-kandungan lempung lebih dan 10 sampai 25 akan disebut lempung (Bowles, 1997)

2.2. Klasifikasi Tanah

Metode stabilisasi tanah dasar sangat dipengaruhi oleh jenis tanahnya. Oleh sebab itu,

klasifikasi dari suatu tanah haruslah diketahui terlebih dahulu sebelum pelaksanaan stabilisasi

dilakukan. Suatu klasifikasi mengenai tanah dapat memberikan suatu gambaran sepintas mengenai

sifat-sifat dalam tanah dalam menghadapi perencanaan maupun pelaksanaannya. Adapun system

klasifikasi jenis tanah yang digunakan adalah :

1. Sistem klasifikasi USCS (Unifield Soil Classification SystemSistem pada Tabel 2- 1,

11

2. Sistem klasifikasi AASHTO (Assotiation of American Highway and Transfortation Official

Penggolongan tanah system AASTHO ini dapat dilihat pada Tabel 2-2

Tabel 2.1 Sistem Klasifikasi Unified*

Divisi Utama Simbol

Kelompok Nama Umumnya

Tan

ah B

erb

uti

r K

asar

Leb

ih d

ari

50 %

buti

ran

ter

tah

an p

ada

ayak

an N

o.2

00

*

Pas

ir

Leb

ih d

ari

50

% f

raksi

kas

ar

lolo

s ay

akan

No

.4

Ker

ikil

ber

sih

(han

ya

ker

ikil

) GW

Kerikil bergradasi baik dan

campuran kerikil pasir, sedikit atau

sama sekali tidak mengandung

butiran halus

GP

Kerikil bergradasi buruk dan

campuran kerikil pasir, sedikit atau

sama sekali tidak mengandung

butiran halus

Ker

ikil

den

gan

bu

tira

n

hal

us

GM Kerikil berlanau, campuran

kerikil-pasir-lanau

GC Kerikil berlempung, campuran

kerikil-pasir-lempung

Ker

ikil

50 %

Ata

u l

ebih

dar

i fr

aksi

kas

ar

Ter

tahan

pad

a ay

akan

No.4

Pas

ir

ber

sih

(han

ya

pas

ir)

SW

Pasir bergradasi baik, pasir

berkerikil, sedikit atau sama sekali

tidak mengandung butiran halus

SP

Pasir bergradasi buruk dan pasir

berkerikil, sedikit atau sama sekali

tidak mengandung butiran halus

Pas

ir

den

gan

buti

ran

hal

us

SM Pasir berlanau, camp. pasir-lanau

SC Pasir berlempung, camp.pasir-

lempung

Tan

ah B

erbuti

r H

alus

50

% a

tau l

ebih

lolo

s ay

akan

No.2

00

Lan

au d

an l

empung

Bat

a C

air

50 %

ata

u

kura

ng

ML

Lanau anorganik, pasir halus

sekali, serbuk batuan, pasir halus

berlanau atau berlempung

CL

Lempung anorganik, pasir halus

sekali, serbuk batuan, pasir halus

berlanau atau berlempung

OL Lanau-anorganik dan lempung

berlanau organic dengan plastisitas

rendah

Lan

au d

an L

empung

Bat

as C

air

lebih

dar

i

50

%

MH

Lanau anorganik atau pasir halus

diatomic atau lanau diatomic,

lanau yang elastic

CH

Lempung anorganik dengan

plastisitas tinggi, lempung

“gemuk” (fat clays)

OH Lempung organic dengan

plastisitas sedang s/d tinggi

Tanah-tanah dengan kandungan

organic sangat tinggi PT

Peat (gambut), muck, dan tanah-

tanah lain dengan kandungan

organic tinggi

Menurut ASTM (1982) * Berdasarkan tanah yang lolos ayakan 75 mm (3 in)

12

Table 2.2. Klasifikasi tanah berdasarkan AASHTO

KLASIFIKASI

UMUM

BAHAN BERBUTIR KASAR

35 % atau kurang lewat No. 200

BAHAN BERBUTIR HALUS

35 % lebih lewat No. 200

Klasifikasi Kelompok A - 1

A – 3

A - 2

A - 4 A - 5 A – 6 A - 7

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

Analisa Saringan

( % lolos )

No. 10

No. 40

No. 200

50 max.

30 max.

15 max.

….

50 max

25 max

….

51 min

10 max

….

….

35 max

….

….

35 max

….

….

35 max

….

….

35 max

….

….

36 max

….

….

36 max

….

….

36 max

….

….

36 max

Sifat Fraksi yang lewat

No. 40

Batas Cair

Indeks Plastisitas

...

6 max

….

N.P

40 max

10 max

41 min

10 max

40 max

11 min

41 min

11 min

40 max

10 max

40 min

10 max

40 max

11 min

41 min

11 min

Jenis Umum Fragmen batuan

kerikil dan pasir

Pasir

halus Kerikil atau pasir lanauan atau lempungan Tanah lanau Tanah lempungan

Tingkat Umum

sebagai tanah dasar Sangat baik sampai baik Cukup sampai buruk

Catatan : Indeks Plastisitas untuk subkelompok A-7-5 < LL-30, sedang

Indeks Plastisitas untuk subkelompok A-7-6 < LL-30

13

2.3. Lempung Sebagai Tanah Kohesif

2.3.1.Lempung dan Mineral Penyusunnya

Mineral lempung merupakan senyawa aluminium silikat yang kompleks. Mineral ini terdiri

dari dua lempung kristal pembentuk kristal dasar, yaitu silica tetrahedra dan aluminium oktahedra

(Das, 1988).

Das (1988) menerangkan bahwa tanah lempung sebagian besar terdiri dari partikel

mikroskopis dan sub-mikroskopis (tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan mikroskopis

biasa) yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika,

mineral-mineral lempung (clay mineral), dan mineral-mineral yang sangat halus lain. Tanah

lempung sangat keras dalam kondisi kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang. Namun pada

kadar air yang lebih tinggi lempung akan bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak. Kohesif

menunjukan kenyataan bahwa partikel-pertikel itu melekat satu sama lainnya sedangkan plastisitas

merupakan 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.

Dalam terminologi ilmiah, lempung adalah mineral asli yang mempunyai sifat plastis saat

basah, dengan ukuran butir yang sangat halus dan mempunyai komposisi berupa hydrous

aluminium dan magnesium silikat dalam jumlah yang besar. Batas atas ukuran butir untuk lempung

umumnya adalah kurang dari 2 μm (1μm = 0,000001m), meskipun ada klasifikasi yang menyatakan

bahwa batas atas lempung adalah 0,005 m

Menurut Das (1988), satuan struktur dasar dari mineral lempung terdiri dari silika tetrahedron

dan aluminium oktahedron. Satuan-satuan dasar tersebut bersatu membentuk struktur lembaran

(Das, 1988) seperti yang digambarkan pada Gambar 2.1 sampai dengan Gambar 2.4 berikut ini.

Jenis-jenis mineral lempung tergantung dari komposisi susunan satuan struktur dasar atau tumpuan

lembaran serta macam ikatan antara masing-masing lembaran

Gambar 2.5 Single silica tetrahedral

14

Gambar 2.6 Isometric silica sheet

Gambar 2.7 Single alluminium oktahedron

Gambar 2.8 Isometric oktahedral sheet

Umumnya partikel-partikel lempung mempunyai muatan negatif pada permukaannya. Hal ini

disebabkan oleh adanya substitusi isomorf dan oleh karena pecahnya keping partikel pada tepi-

tepinya. Muatan negatif yang lebih besar dapat dijumpai pada partikel-partikel yang mempunyai

spesifik yang lebih besar. Jika ditinjau dari mineraloginya, lempung terdiri dari berbagai mineral

penyusun, antara lain mineral lempung (kaolinite, montmorillonite dan illite group) dan mineral-

mineral lain yang mempunyai ukuran sesuai dengan batasan yang ada (mika group, serpentinite

group).

2.3.1.1 Kaolinite

Kaolinite merupakan hasil pelapukan sulfat atau air yang mengandung karbonat pada

temperatur sedang.Warna kaolinite murni umumnya putih, putih kelabu, kekuning-kuningan atau

15

kecoklat-coklatan. Kaolinite disebut sebagai mineral lempung satu banding satu (1:1). Bagian dasar

dari struktur ini adalah lembaran tunggal silika tetrahedral yang digabung dengan satu lembaran

alumina oktahedran (gibbsite) membentuk satu unit dasar dengan tebal kira-kira 7,2 Å (1 Å=10-10

m) seperti yang terlihat pada Gambar 2.5, hubungan antar unit dasar ditentukan oleh ikatan

hidrogen dan gaya bervalensi sekunder. Mineral kaolinite berwujud seperti lempengan – lempengan

tipis, masing-masing dengan diameter 1000 Å sampai 20000 Å dan ketebalan dari 100 Å sampai

1000 Å dengan luasan spesifik per unit massa ± 15 m2/gr.

Gambar 2.5. Struktur kaolinite

2.3.1.2. Montmorillonite

Montmorillonite disebut juga mineral dua banding satu (2:1) karena satuan susunan kristalnya

terbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedral mengapit satu lempeng alumina oktahedral

ditengahnya. Struktur kisinya tersusun atas satu lempeng Al2O3 diantara dua lempeng SiO2. Karena

struktur inilah Montmorillonite dapat mengembang dan mengkerut menurut sumbu C dan

mempunyai daya adsorbsi air dan kation lebih tinggi.

Tebal satuan unit adalah 9,6 Å (0,96 μm), seperti ditunjukkan Gambar 2.6 di bawah ini yang

dikutip Das (1988). Hubungan antara satuan unit diikat oleh ikatan gaya Van der Walls, di antara

ujung-ujung atas dari lembaran silika itu sangat lemah, maka lapisan air (n.H2O) dengan kation

yang dapat bertukar dengan mudah menyusup dan memperlemah ikatan antar satuan susunan

kristal mengakibatkan antar lapisan terpisah. Ukuran unit massa sangat besar, dapat menyerap air

dengan sangat kuat, mudah mengalami proses pengembangan.

16

Gambar 2.6. Struktur montmorillonite

2.3.1.3.Illite

Mineral illite mempunyai hubungan dengan mika biasa, sehingga dinamakan pula hidrat-

mika.Illite memiliki formasi struktur satuan kristal, tebal dan komposisi yanghampir sama dengan

montmorillonite. Perbedaannya ada pada :

a. Pengikatan antar unit kristal terdapat pada kalium (K) yang berfungsi sebagai penyeimbang

muatan, sekaligus sebagai pengikat.

b. Terdapat ± 20% pergantian silikon (Si) oleh aluminium (Al) pada lempeng tetrahedral.

c. Struktur mineralnya tidak mengembang sebagaimana montmorillonite

Gambar satuan unit illite seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7 berikut ini:

Gambar 2.7. Struktur illite

Substitusi dari kation–kation yang berbeda pada lembaran oktahedral akan mengakibatkan

mineral lempung yang berbeda pula. Apabila ion-ion yang disubstitusikan mempunyai ukuran yang

sama disebut ishomorphous. Bila sebuah anion dari lembaran oktahedral adalah hydroxil dan dua

per tiga posisi kation diisi oleh aluminium maka mineral tersebut disebut gibbsite dan bila

magnesium disubstitusikan kedalam lembaran aluminium dan mengisi seluruh posisi kation, maka

mineral tersebut disebut brucite.

17

2.4 Konstruksi Jalan Secara Umum

2.4.1. Lapisan Tanah Dasar (Subgrade)

Konstruksi perkerasan lentur terdiri dari lapisan-lapisan yang diletakkan diatas tanah dasar

yang dipadatkan. Lapisan-lapisan tersebut berfungsi untuk menerima beban lalu lintas dan

menyebarkan ke lapisan dibawahnya (Sukirman, 1995).

Gambar 2.8. Susunan lapisan konstruksi perkerasan lentur

Dalam Sukirman (1995) dijelaskan bahwa lapisan tanah setebal 50-100 cm diatas mana

akan diletakkan lapisan pondasi bawah dinamakan lapisan tanah dasar. Lapisan tanah dasar dapat

berupa tanah asli yang dipadatkan jika tanah aslinya baik, tanah yang didatangkan dari tempat lain

dan dipadatkan atau tanah yang distabilisasi dengan kapur atau bahan lainnya. Pemadatan yang

baik diperoleh jika dilakukan pada kadar air optimum dan diusahakan kadar air tersebut konstan

selama umur rencana. Hal ini dapat dicapai dengan perlengkapan drainase yang memenuhi syarat.

Sebelum diletakkan lapisan-lapisan lainnya, tanah dasar dipadatkan terlebih dahulu sehingga

tercapai kestabilan yang tinggi terhadap perubahan volume. Ketentuan dan keawetan konstruksi

perkerasan jalan sangat ditentukan oleh sifat-sifat daya dukung tanah dasar. Masalah-masalah yang

sering ditemui menyangkut tanah dasar adalah:

- Perubahan bentuk tetap dari jenis tanah tertentu akibat beban lalu lintas.

- Sifat mengembang dan menyusut tertentu akibat perubahan kadar air.

- Daya dukung tanah dasar yang tidak merata pada daerah dengan macam tanah yang sangat

berbeda.

- Daya dukung tanah akibat pelaksanaan yang kurang baik.

18

- Perbedaan penurunan (differential settlement) akibat terdapatnya lapisan-lapisan tanah lunak

di bawah tanah dasar akan mengakibatkan perubahan bentuk tetap.

- Kondisi geologist dari lokasi jalan perlu dipelajari dengan teliti, jika ada kemungkinan lokasi

jalan berada pada daerah patahan, dll.

2.5. Tanah Ekspansif

Tanah ekspansif (expansive soil) adalah tanah lempung yang lunak dan mudah tertekan

sehingga sering menjadi masalah dalam pelaksanaan konstruksi. Selain itu, tanah ini mempunyai

sifat-sifat yang kurang baik, seperti plastisitas yang tinggi sehingga sulit dipadatkan, dan

permeabilitas rendah sehingga air susah keluar dari tanah. Sifat–sifat tersebut menyebabkan tanah

ekspansif memiliki kembang susut yang besar.

Proses pengembangan (swelling) terjadi karena kandungan air yang tinggi, sehingga tanah

yang jenuh air ini akan mengembang dan tegangan efektif tanah akan mengecil seiring dengan

peningkatan tegangan air pori. Begitu juga sebaliknya saat terjadi proses susut (shringkage) pada

tanah. Tanah yang kehilangan air secara tiba-tiba akan mengalami penyusutan volume pori akibat

kehilangan air. Hal ini akan menyebabkan tanah mengalami kembang susut yang besar. Untuk

memperbaiki sifat tanah ekspansif tersebut, tanah ekspansif umumnya distabilisasi dengan bahan-

bahan yang sesuai dengan sifat tanah lempung sehingga menjadi lebih baik dan memenuhi syarat

sebagai bahan konstruksi.

Tanah lempung sebagian besar terdiri atas partikel mikroskopis yang berbentuk lempengan–

lempengan pipih dan merupakan partikel–partikel dari mika, dan mineral–mineral tanah berbutir

halus atau butir–butir koloid dengan ukuran butiran partikel tanah

19

Dilihat dan skala makronya, karakteristik tanah ekspansif yang berpotensi besar untuk

mengalami kembang susut, secara umum mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

a. Mempunyai harga batas cair dan indek plastisitas yang tinggi.

b. Mempunyai harga swelling indeks yang besar.

c. Mempunyai kandungan organik.

2.5.1. Identifikasi Tanah Kembang Susut Tinggi (Ekspansif)

Cara-cara yang biasa digunakan untuk mengidentifikasi tanah ekspansif ada tiga cara, yaitu :

1. Identifikasi Mineralogi

Analisa mineralogi sangat berguna untuk mengidentifikasi potensi kembang susut suatu tanah

lempung. Identifikasi dilakukan dengan cara :

a. Difraksi sinar X (X-Ray Diffraction)

b. Penyerapan terbilas (Dye Absorbsion)

c. Penurunan panas (Differensial Thermal Analysis)

d. Analisa kimia (Chemical Analysis)

e. Elektron microscope resolution

2. Cara Tidak Langsung

Hasil uji sejumlah indeks dasar tanah dapat digunakan untuk evaluasi berpotensi ekspansif

atau tidak pada suatu contoh tanah. Uji indeks dasar adalah sebagai berikut :

a. Batas–batas Atterberg

b. Kembang Susut Tanah (Swelling)

c. Aktivitas Tanah

3. Cara Langsung

Metode pengukuran terbaik adalah dengan pengukuran langsung, yaitu suatu cara untuk

menentukan potensi pengembangan dan tekanan pengembangan dari tanah ekspansif dengan

menggunakan Oedometer Terzaghi. Contoh tanah yang berbentuk silinder tipis diletakkan dalam

konsolidometer yang dilapisi dengan lapisan pori pada sisi atas dan bawahnya yang selanjutnya

diberi beban sesuai dengan yang diinginkan. Besarnya pengembangan contoh tanah dibaca

beberapa saat setelah tanah dibasahi dengan air. Besarnya pengembangan adalah pengembangan

tanah dibagi dengan tebal awal contoh tanah.

Adapun cara pengukuran tekanan pengembangan ada dua cara yang umum digunakan. Cara

pertama yaitu pengukuran dengan beban tetap sehingga mencapai persentase mengembang

tertinggi, kemudian contoh tanah diberi tekanan untuk kembali ke tebal semula. Cara kedua yaitu

contoh tanah direndam dalam air dengan mempertahankan volume atau mencegah terjadinya

20

pengembangan dengan cara menambah beban diatasnya setiap saat. Metode ini sering juga disebut

constan volume method.

2.6. Sifat Fisik dan Mekanik Tanah Lempung Kembang Susut yang Tinggi

2.6.1. Sifat Fisik Tanah lempung

Sifat-sifat fisik tanah lempung dapat diketahui dengan melihat beberapa keadaan, antara lain

sebagai berikut.

2.6.1.1 Ukuran butir tanah

Ditinjau dari butirannya tanah lempung merupakan suatu jenis tanah dengan ukuran butiran

lebih kecil dari 2 mikron ( < 0,002 mm).

2.6.1.2 Batas-batas Atterberg.

Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit) adalah suatu metode untuk menjelaskan sifat

konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air yang bervariasi. Suatu tanah lempung dapat

berbentuk padat, semi padat, plastis, dan cair, tergantung pada kadar air yang dikandungnya. Bila

kadar air dalam tanah tersebut tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti

cairan. Jika campuran itu kemudian dikeringkan lagi sedikit demi sedikit, maka tanah tersebut akan

melalui keadaan tertentu dari keadaan cair sampai keadaan yang keras.Kadar air pada saat tanah

mengalami perubahan dari satu keadaan ke keadaan yang lainnya tidak sama pada tanah yang-tanah

yang berlainan (RF. Craig, 1991). Batas antara masing-masing wujud tanah tersebut dikenal dengan

nama batas-batas Atterberg, yang terdiri dari Batas Cair (LL), Batas Plastis (PL), dan Batas Susut

(SL), sebagaimana terlihat pada Gambar 2.9 berikut.

Gambar 2.9. Batas-batas Atterberg

Selisih antara Batas Cair (LL) dan Batas Plastis {PL) disebut PI (Plasticity Index atau Indek

Plastis).

Pengukuran batas-batas Atterberg ini dilakukan secara rutin untuk sebagian besar

penyelidikan yang meliputi tanah berbutir halus. Penentuan batas-batas Atterberg ini dilakukan

hanya pada tanah yang lolos saringan No. 40 (J.E. Bowles. 1991, hal.118)

21

Beberapa percobaan untuk menentukan Batas-batas Atterberg adalah :

a. Batas Cair (LL)

Percobaan Batas Cair dimaksudkan untuk menentukan kadar air tanah pada batas antara

keadaan cair dan keadaan plastis. Pendekatan yang digunakan untuk menentukan batas cair, dapat

digunakan suatu data jumlah pukulan dan kadar air yang dihitung seperti perumusan di bawah ini

(AASHTO T89-74)

121.0

25LL

Nwn

(2.1)

Dimana :

LL = Batas Cair (Liquid Limit)

Wn = Kadar Air

N = Jumlah pukulan pada kadar air Wn

Nilai batas cair dapat dikelompokkan seperti pada Tabel 2.3 berikut (Krebs, 1971)

Tabel 2.3. Nilai Batas Cair Tanah

Katagori Prosentase (%)

Low Liquid Limit

Intermediate Limit

High Limit

Very Limit

Extra High

20 – 25

25 – 50

50 – 70

70 – 80

> 90

22

Dari perhitungan nilai Batas Cair akan didapat suatu gambar grafik seperti terlihat pada Gambar

2.10

Gambar 2.10. Contoh Grafik Percobaan Batas Cair ( LL )

b. Batas Plastis (Plasticity Limit)

Pemeriksaan batas plastis ini dimaksudkan untuk menentukan kadar air suatu tanah pada

batas bawah daerah plastisnya. Jadi batas plastis tanah adalah kadar air pada batas bawah daerah

plastis atau kadar air minimum dimana tanah masih dalam keadaan plastis. Batas plastis diberi

simbul PL dan dinyatakan dengan prosen

c. Indeks Plastisitas

Indeks Plastisitas suatu tanah adalah sifat-sifat plastisitas dari tanah yang merupakan selisih

antara batas cair (LL) dengan batas plastas (PL) suatu tanah dan dinyatakan dengan prosen (Braja

M. Das, 1993 hal. 47). Keadaan inilah yang dinamakan daerah dimana daerah tanah dalam keadaan

plastisitas dan dengan pendekatan untuk menentukan indeks plastisitas suatu tanah dinyatakan

dengan rumus :

PI = LL – PL (2-2)

Dimana :

PI = Indeks Plastisitas

LL= Batas Cair

PL = Batas Plastis

b. Batas Susut (Srinkage Limit)

Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk mencari kadar air tanah terhadap berat tanah setelah

dioven, dimana pengurangan kadar air tidak akan menyebabkan pengurangan volume massa tanah,

tetapi penambahan kadar air tanah akan menyebabkan penambahan volume tanah. Kadar air

dinyatakan dengan prosen, dimana perubahan volume massa tanah berhenti didefinisikan sebagai

Batas Susut (Srinkage Limit).

25

23

Harus diketahui bahwa apabila batas susut ini semakin kecil, maka tanah akan semakin

mudah mengalami perubahan volume, yaitu semakin kecil SL, semakin sedikit air yang dibutuhkan

untuk mengubah volume (Joseph E. Bowles 1986). Perhitungan untuk batas susut ini dapat

digunakan rumus :

Dimana :

SL = batas susut V2 = isi tanah kering

w = kadar air tanah W = berat tanah kering

V1 = isi tanah basah

2.6.1.3. Berat Jenis Spesifik ( Specific Gravity, GS)

Berat jenis spesifik adalalah perbandingan antara berat isi butir tanah dengan berat isi air

suling dengan volume yang yang sama pada suhu tertentu. Berat jenis spesifik (GS) ini tanpa satuan

dan nilai rata-ratanya adalah sebesar 2,65. Besaran dari pada berat jenis spesifik ini dipergunakan

untuk mendukung percobaan-percobaan lainnya seperti pengujian hydrometer dan pengujian

pemadatan.Perumusan yang dipergunakan untuk menentukan berat jenis spesifik tanah adalah :

Berat jenis spesifik (GS) =

GS = (2-4)

Dimana :

GS = Berat jenis spesifik

W1 = Berat picnometer, (gram)

W2 = Berat picnometer + tanah kering, (gram)

W3 = Berat picnometer + tanah kering + air, (gram)

W4 = Berat picnometer + air, (gram)

2.6.1.4. Sifat Kembang Susut Tanah

Peristiwa kembang susut tanah sangat dipengaruhi kadar air tanah bersangkutan dan jenis

mineral lempung yan dikandungan

1. Ciri-ciri Tanah Mengembang

W

VVwSL 21

24

Ada beberapa cara untuk mengetahui besar-kecilnya sifat kembang-susut dari pada tanah.

Salah satu cara diantaranya ialah dengan mencari angka Aktivitas (= Activity) dari tanah tersebut

dimana :

Atau

Table 2.4. Aktivitas Mineral Lempung

Nama Mineral Lempung Aktivitas (A)

Montmorillonite 1-7

Illite 0,5-1

kaolinite 0,5

Halloysite (2H20) 0,5

Halloysite (4H20) 0,1

Attapulgite 0,5-1,2

Allophane 0,5-1,2

Catatan : suatu tanah dikataka aktif (mudah kembang susut apabila kadar airnya berubah), apabila

besarnya A > 1,25

Mekanisme pengembangan dari tanah sedikit lebih kompleks dari penyusutan. Menurut

Kormonik and David (1969) pengembangan dari tanah disebabkan oleh dua hal :

1. Sebab Mekanis

Di sini pengembangan disebabkan karena kebalikan dari peristiwa kapiler Bila kadar air

dalam tanah naik dan tanah menjadi jenuh maka tegangan kapiler mengecil dan tegangan air

pori dapat sama dengan tegangan hidrostatis. Dengan sendirinya menurun dan tanah

cenderung untuk ”mengembang” kembali pada volume semula.

2. Sebab Fisika-Kimia

Seperti telah disebutkan terdahulu, masuknya air di antara partikel-partikel Clay mineral

jenis Montmorillonite akan menyebabkan mengembangnya jarak antara unit lapisan struktur

dasar. Kondisi seperti dapat terjadi pada saat kadar air dalam tanah naik.

Mekanisme menyusut suatu tanah umumnya terjadi karena peristiwa kapiler, dimana pada

penurunan kadar air dalam proses mengering dari tanah akan diikuti segera dengan

kenaikan yang tajam dari tegangan efektif antar butiran. Sebagai konsekwensinya volume

tanah menyusut.

25

2.6.2. Sifat-sifat Mekanis Tanah Lempung.

2.6.2.1. Pemadatan Tanah (Compaction Test)

Untuk memperoleh tanah dengan kerapatan yang tinggi dan mengeluarkan udara yang

terperangkap diantara pori-pori tanah biasanya dilakukan pemadatan tanah dengan menggunakan

suatu energy mekanis tertentu untuk menghasilkan pemampatan partikel tanah. Cara mekanis yang

digunakan untuk usaha ini ada bermacam-macam. Misalnya untuk dilapangan energi pemadatan

dapat diperoleh dari mesin gilas, alat-alat penumbuk getaran dan benda-benda berat yang

dijatuhkan. Sedangkan dilaboratorium pemadatan dilakukan dengan menggunakan tenaga

penumbuk dinanik.

Tujuan dari pemadatan pada dasarnya adalah untuk memperbaiki sifat teknis massa tanah.

Beberapa keuntungan yang didapat dengan diadakannya pemadatan ini adalah :

1. Memperkecil penurunan.

2. Meningkatkan mutu tanah : memperbaiki daya dukung tanah, menaikkan kuat geser tanah

3. Memperkecil permeabilitas tanah

1. Prinsip Umum Pemadatan

- Tingkat pemadatan tanah di ukur dari berat volume kering (d) tanah yang dipadatkan.

- Bila air ditambahkan kepada suatu tanah yang sedang dipadatkan, air tersebut akan berfungsi

sebagai unsur pembasah (pelumas) pada partikel-partikel tanah.

- Untuk usaha pemadatan yang sama, berat volume kering dari tanah akan naik bila kadar air

dalam tanah meningkat. Harap dicatat bahwa pada saat kadar air w = 0, berat volume basah

dari tanah adalah sama dengan berat volume keringnya.

- Bila kadar airnya ditingkatkan terus secara bertahap pada usaha pemadatan yang sama, maka

berat dari jumlah bahan padat dalam tanah persatuan volume juga meningkat secara bertahap

pula.

- Setelah mencapai kadar air tertentu, adanya penambahan kadar air justru cenderung

menurunkan berat volume kering dari tanah. Hal ini disebabkan karena air tersebut kemudian

menempati ruang-ruang pori dalam tanah yang sebetulnya dapat ditempati oleh partikel-

partikel padat dari tanah.

- Kadar air dimana didapat harga berat volume kering maksimum tanah , akan didapat kadar air

optimim.

26

Gambar 2.11. Prinsip Umum Pemadatan

2. Pengukuran Pemadatan di Laboratorium

Pertama kali dikembangkan oleh R.R. Proctor tahun 1920-an dengan 4 variabel

a. Pengaruh Energi Pemadatan (Usaha Pemadatan)

b. Pengaruh Jenis tanah

c. Pengaruh Kadar air (w)

d. Berat isi kering (d)

Percobaan Pemadatan di Laboratorium

1. Uji Proctor Standar

2. Uji Proctor Modifikasi

1. Uji Proctor Standar (Standard Compaction Test)

- Tanah dipadatkan dalam tabung silinder

- Spesifikasi alat pemadat dan percobaan

Palu = 2,5 kg (5,5 lb)

Tinggi jatuh= 30,5 cm (1 ft)

Jumlah lapisan = 3 lapis

Jumlah tumbukan/lapis = 25

Volume silender = 1/30 ft3

Energi Pemadatan = 592,5 kJ/m3

Jenis tanah = lewat saringan no. 4

Percobaan dilakukan beberapa kali dengan kadar air yang berbeda-beda

Setelah dipadatkan benda uji ditimbang dan diukur kadar air dan berat volumenya

Berat volume tanah basah

(2-5)

Dimana :

W = berat tanah yang dipadatkan dalam cetakan

V

Wb

27

V = volume cetakan

Berat volume tanah kering

(2-6)

Dimana :

= berat volume tanah basah.

= berat volume tanah kering

W = berat tanah

w = kadar air

Untuk mendapatkan berat volume kering maksimum, dari hasil pemadatan

dilaboratorium dibuat grafik pemadatan yang berupa hubungan antara kadar air (w) dan berat

volume kering . Pada pemadatan dilaboratorium nilai maksimum diperoleh dari pemadatan

dengan kadar air optimum (wopt).

Secara teoritis berat volume kering maksimum suatu tanah pada kadar air tertentu

dengan pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali (Zero Air Void) dapat dirumuskan :

(2-7)

Dimana :

berat volume pada kondisi ZAV

berat volume air

Gs = berat jenis butiran tanah sampel

e = angka pori

Gsw

Gs WZAV

.1

.

w

b

d

1

28

Gambar 2.12. Alat Uji Proktor Standar

Gambar 2.13. Hasil Uji Pemadatan

2. Uji Proctor Modifikasi

- Tanah dipadatkan dalam tabung silinder

- Spesifikasi alat pemadat dan percobaan

Palu = 4,5 kg (10 lb)

Tinggi jatuh= 1,5 ft

Jumlah lapisan = 5 lapis

Jumlah tumbukan/lapis = 25

Energi Pemadatan = 2693 kJ/m3

Jenis tanah = lewat saringan no. 4

Percobaan dilakukan beberapa kali dengan kadar air yang berbeda-beda

Setelah dipadatkan benda uji ditimbang dan diukur kadar air dan berat volumenya

- Peraturan acuan :

AASHTO T 180

29

ASTM D 1557

Gambar 2.14.Pengaruh Energi Pemadatan

Gambar 2.15. Kurva Pemadatan dengan Energi Berbeda

2.6.2.2. California Bearing Ratio (CBR).

1. CBR Laboratorium

Cara CBR ini pertama kali ditemukan oleh O.J. Porter, kemudian dikembangkan oleh

Californian State Highway Departement sebagai cara untuk menilai kekuatan tanah

dasar.Kemudian cara ini dikembangkan lebih lanjut oleh badan-badan lain terutama oleh US Army

Corps of Engineers.

30

Percobaan penetrasi CBR dipergunakan untuk menentukan kekuatan atau daya dukung

suatu lapisan perkerasan. Nilai CBR yang didapat dipergunakan untuk menentukan tebal lapisan

perkerasan yang diperlukan diatas suatu lapisan yang nilai CBR nya telah ditentukan, dengan

anggapan bahwa di atas suatu bahan dengan nilai CBR tertentu, tebal perkerasan tidak boleh

kurang dari suatu angka tertentu.

CBR merupakan perbandingan antara beban penetrasi suatu bahan terhadap bahan standar

dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. Untuk menghitung tebal perkerasan

berdasarkan nilai CBR digunakan grafik-grafik yang dikembangkan oleh berbagai muatan roda

kendaraan dan intensitas lalu lintas. Nilai CBR dapat ditentukan dengan rumus :

a. Untuk nilai tekanan penetrasi sebesar 2,54 mm (0,10 inch) terhadap tekanan penetrasi standar

yang besarnya 70,37 kg/cm2 (1000 psi)

CBR = (P1/70,37) x 100 % (P1 dalam kg/cm2)

Atau

CBR = P1/1000) x 100 % (P1 dalam psi)

b. Untuk nilai tekanan penetrasi sebesar 5,08 mm (0,20 inch) terhadap tekanan penetrasi standar

yang besarnya 105,56 kg/cm2 (1500 psi).

CBR = (P2/105,56) x 100 % (P2 dalam kg/cm2)

Atau

CBR = P2/1500) x 100 % (P2 dalam psi)

Grafik hubungan antara beban dengan penetrasi tidak selalu merupakan suatu garis

lengkung yang mulus seperti halnya pada hasil pemadatan standar. Sehingga untuk mendapatkan

hasil yang tepat maka grafik tersebut harus dikoreksi dan nilai CBR dibaca dari titik nol grafik

setelah dikoreksi (Gambar 2.16).

Kekuatan tanah dasar sangat tergantung pada kadar airnya; makin tinggi kadar airnya

semakin kecil nilai CBR dari tanah tersebut. Walaupun demikian, hal itu tidak berarti bahwa

sebaiknya tanah dasar dipadatkan dengan kadar air yang rendah supaya mendapat nilai CBR yang

tinggi, karena kadar tidak konstan. Setelah pembuatan jalan maka air akan dapat meresap kedalam

tanah dasar, sehingga kekuatannya dan CBR-nya turun sampai kadar airnya mencapai nilai yang

konstan. Untuk memperhitungkan pengaruh air terhadap kekuatan tanah, maka contoh untuk

percobaan CBR direndam di dalam air selama 4 hari (96 jam) sebelum dilakukan percobaan CBR.

31

Selama masa perendaman ini contoh tanah diberi beban berbentuk plat yang bulat dipermukaannya,

dimana beban plat ini disesuaikan dengan tekanan yang bekerja dilapangan akibat lapis perkerasan

diatasnya. Setelah perendaman ini percobaan CBR dilakukan seperti biasa dengan beban tadi tetap

diatasnya. Pada umumnya contoh tanah yang tidak direndam, nilai CBR nilai CBR –nya sangat

tinggi pada kadar air yang rendah dan makin tinggi kadar airnya maka makin kecil nilai CBR yang

didapat.

Gambar 2.16. Contoh Grafik Hasil Percobaan CBR

Sedangkan contoh tanah yang direndam nilai CBR-nya rendah pada kadar air yang rendah dan

makin bertambah kadar airnya, maka nilai CBR-nya semakin besar sampai mencapai puncak

berdekatan dengan kadar air optimum (Wopt), setelah puncak ini nilai CBR turun lagi

2. CBR Design

Untuk perencanaan (Design) jalan baru, tebal perkerasan biasanya ditentukan dari nilai CBR

dari tanah dasar yang dipadatkan (Compacted Subgrade). Nilai CBR yang dipergunakan untuk

disebut dengan CBR, yang ditentukan dengan dua factor, yaitu (L.D. Wesley, 1997 hal. 176) :

1. Kadar air W serat berat isi kering (d) pada wakltu dipadatkan

2. Perubahan kadar air yang mungkin akan terjadi setelah perkerasan selesai dibuat.

Nilai CBR design adalah nilai CBR rencana yang didapatkan pada 95% kepadatan kering

maksimum( max). Dari hasil percobaan tersebut kemudian dibuat grafik hubungan kepadatan

32

kering maksimum yang diperoleh hasil percobaan pemadatan dengan nilai CBR yang didapat

(Gambar 2.17). Dari grafik tersebut didapatkan nilai CBR pada 95% kepadatan kering maksimum

(dmax) yang dipakai sebagai nilai CBR design dan digunakan pada perencanaan tebal tipis

perkerasan kontruksi jalan raya.

Gambar 2.17. Contoh Grafik dalam Menentukan Nilai CBR Design

2.6.2.3. Kuat Tekan Bebas [Unconfined Compression Test (UCT)]

Unconfined Compression Test (UCT) adalah merupakan suatu metode pengujian untuk

mendapatkan daya dukung ultimit tanah (qu). Yang diperoleh dalam percobaan UCT adalah kuat

tekan bebas dari tanah yaitu besarnya tekanan axial yang diperlukan untuk menekan suatu silinder

tanah sampai pecah, atau besarnya tekanan yang memberikan perpendekan tanah sebsar 20% bila

tanah tersebut tidak pecah. Dalam hal ini sifat setempat yang paling penting adalah kekuatannya

(keadaan wujudnya) dan istilah-istilah yang digunakan untuk menerangkan ini, sesuai dengan

kekuatan yang bersangkutan dapat dilihat pada Table 2.5. Benda uji yang digunakan dalam

percobaan ini bias tanah asli maupu tanah pada buatan dengan tinggi 2 sampai 3 kali diameternya.

Harga kuat tekan bebas (qu) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

(2.8)

33

Dimana :

P = Gaya dari beban yang bekerja dari pembacaan arloji ukur cincin beban

A = Luas penambpangan tanah ( cm2)

Dari percobaan di atas dapat digambarkan grafik hubungan antara regangan dengan tanah

aksial. Tekanan aksial yang maksimum merupakan kuat tekan bebas tanah yang diperiksa sehingga

kuat geser tak terdrainasi [Undrained (Cu)]. Cu dapat dihitung dengan rumus :

(2.9)

Table 2.5.katagori Kekuatan Tanah (Wesley, 1977 hal.19)

Deskripsi Unconfined Compressive Strength

(kg/cm2)

Sangat lunak (very soft)

Luna (soft)

Teguh (firm)

Kenyal (stiff)

Keras (hard)

0,25

0,25-0,50

0,50-0,10

0,10-4,00

Gambar 2.18. Contoh grafik hubungan antara regangan dan tegangan aksial

2.7. Stabilisasi Tanah Dasar

Metode stabilisasi tanah (Soil Stabilization) adalah salah satu metode yang dapat digunakan

utnuk meningkatkan mutu tanah dasar sebelum digunakan. Dengan stabilisasi tanah berarti

mencampur tanah dengan suatu bahan tertentu yang berguna untuk mengubah atau memperbaiki

mutu tanah asal, sehingga diharapkan akan diperoleh sifat-sifat tanah yang lebih baik sesuai dengan

yang dikehendaki perencana.

34

Dengan pengertian lain stabilisasi tanah adalah usaha memodifikasi sifat dan kelakuan

tanah asli dengan menambahkan atau melakukan sesuatu terhadap tanah asli, sehingga terbentuk

sifat dan kelakuan tanah yang lebih baik dan memenuhi syarat.

2.7.1. Prinsip-prinsip Dasar Stabilisasi Tanah

Ada tiga cara perbaikan tanah yang umum dilakukan untuk pekerjaan konstruksi jalan raya,

(Kezdi Arpard, Stabilized Earth Road, 1979, hal.22) yaitu :

a. Cara Mekanis, yaitu perbaikan tanah yang dilakukan tanpa penambahan bahan-bahan lain.

Perubahan sifat-sifat tanah dapat dicapai dengan :

1. Mengurangi volume rongga (membuang udara) dari tanah dengan melakukan pemadatan.

2. Kadar air yang harus dijaga dalam suartu batas yang konstan, misalnya dengan drainase.

3. Perbaikan gradasi, yaitu dengan penambahan fraksi tanah yang masih kurang.

b. Cara Fisik, yaitu dengan memanfaatkan perubahan-perubahan fisik yang terjadi seperti:

1. Hidrasi (proses hidrasi semen yang akan membentuk ikatan antar partikel tanah sehingga

campuran semen dengan tanah akan mengeras).

2. Penyerapan air (absorbsi) seperti yang terjadi pada stbilisasi dengan kapur.

3. Perubahan temperature (seperti pada stabilisasi dengan bitumen, dimana aspal harus dicairkan

terlebih dahulu dengan jalan dipanaskan agar dapat tercampur.

4. Evaporasi/ penguapan (yaitu dengan penguapan emulsi aspal untuk menguatkan tanah.

c. Cara Kimiawi, yaitu dengan memanfaatkan reaksi-reaksi kimia yang terjadi yang akan

mengakibatkan perubahan sifat-sifat tanah, seperti :

1. Pertukaran ion, yaitu dengan menukar reaksi ion antar butir-butir tanah.

2. Presefikasi/pengendapan yaitu dengan mncampur dua macam campuran sehingga akan

menghasilkan suatu campuran yang baru yang dapat menimbulkan pemadata pada tanah.

3. Polimerisasi/ perubahan bentuk molekul, yaitu dalam kondisi tertentu beberapa zat sederhana

dicampur, sehingga akan memebentuk zat baru yang memliki molekul yang lebih besar dan

menimbulkan pengaruh pada stabilisasi.

2.7.2 Metode Stabilisasi Tanah

Pada konstruksi jalan raya, perbaikan tanah dasar merupakan stabilisasi tanah dangkal, hal

ini memungkinkan digunakannya berbagai macam metode perbaikan, misalnya ditinjau dari segi

teknik pencampuran. Metode perbaikan tanah yang lazim digunakan pada konstruksi jalan raya

antara lain dapat dilakukan dengan (Suyono Sosrodarsono, 1984 hal.258) :

35

1. Metode pencampuran terpusat : yaitu tanah tersebut dicampur dengna bahan stabilisasi pada

suatu tempat, kemudian baru diangkat ke tempat pekerjaan. Kemudian dilakukan pemadatan,

untuk itu diperlukan mesin pencampur.

2. Metode pencampuran dalam galian : yaitu bahan stabilisasi dicampur dengan tanah pada lubang

galian tanah, kemudian diangkut ke tempat pekerjaan. Bahan stabilisasi dapat dipancangkan ke

dalam tanah dalam bentuk tiang kemudian digali bersama-sama dan dicampur, atau bahan

stabilisasi itu ditaburkan di atas tanah sehingga pada penggalian terjadi pencampuran.

3. Metode pencampuran di tempat pekerjaan : yaitu tanah dihamparkan di tempat pekerjaan,

kmudian ditaburi bahan stabilisasi dan dicampur, atau tanah yang akan distabilisasikan itu

digaruk dan dicampur dengan bahan stabilisasi.

Selain dari teknik pencampurannya, metode lain yang juga perlu diperhatikan adalah dari

macam campurannya, hal ini terutama pada stabilisasi dengan campuran arang kayu, dimana bahan

campuran tersebut apakah mudah larut dalam air atau tidak. Macam bahan campuran tersebut dapat

berupa :

a. Larutan, dalam arti campuran tersebut dilarutkan dalam air, baru kemudian dicampur dengan

tanah yang distabilisasi.

b. Butiran, dalam arti campuran tersebut masih dalam keadaan butiran dicampur dengan tanah

yang akan distabilisasikan kemudian diberi air, baru diaduk.

Stabilisasi tanah dapat terdiri dari salah satu tindakan berikut (Joseph E. Bowles, 1986 hal.

216) :

1. Menambah kerapatan tanah.

2. Menambah material yang tidak aktif sehingga mempertinggi kohesi dan atau tahanan geser

yang timbul.

3. Menambah material untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi dan fisis dari material

tanah.

4. Merendahkan muka air tanah (drainase tanah)

5. Mengganti tanah yang buruk dengan tanah yang baik.

2.8. Stabilisasi Tanah dengan Serbuk Marmer

Sebuk marmer hasil pemotongan marmer dengan harga yang relative sangat murah

diperkirakan dapat menggantikan kapur sebagai bahan stabilisasi tanah yang ekonomis. Akan tetapi

penelitian tentang serbuk marmer ini sebagai stabilisasi tanah masih sangat minim. Serbuk marmer

(MP) yang digunakan berasal dari Kabupaten Tulungagung. Secara fisika serbuk marmer berwarna

36

putih terang dan mempunyai berat jenis 2,79. Serbuk marmer mempunyai ukuran butir yang halus

dengan 100,00% butirannya lolos ayakan Nomor 200 berdiameter 0,08 mm. Secara fisika serbuk

marmer dapat dilihat pada Gambar 2.19

Gambar 2.19. Serbuk Marmer

Sebelum digunakan, serbuk marmer dikeringkan dengan cara dioven pada suhu 110⁰±5⁰C. Berat

konstan serbuk marmer diperoleh setelah dioven selama 72 jam dengan kehilangan berat sebesar

34,67%. Kehilangan berat pada serbuk marmer ditunjukkan Gambar 2.20. Pengujian komposisi

kimia serbuk marmer dilaksanakan dengan beberapa metode. Metode Atomic Absorption

Spectrophotometry(ASS) digunakan untuk menentukan komposisi Kalsium (Ca), Ferrum (Fe) dan

Magnesium (Mg). Metode Gravimetri digunakan untuk menentukan komposisi Silikon (Si) dan

untuk menentukan komposisi Aluminium (Al)

37

Gambar 2.20. Kehilangan Berat Serbuk Marmer

digunakan metode Spektrofotometri. Hasil analisis kimia menunjukkan komposisi serbuk marmer

adalah Silikon Dioksida (SiO2) sebesar 17,63%, Kalsium Karbonat (CaO3) sebesar 2,73% dan

beberapa unsur lainnya. Komposisi kimiaserbuk marmer ditunjukkan pada Tabel 2.9.

Tabel 2.6. Komposisi Kimia Serbuk Marmer

Unsur Kimia Kandungan

(%)

Silikon Dioksida (SiO2)

Kalsium Karbonat (CaCO3)

Kalsium Oksida (CaO)

Magnesium Karbonat (MgO3)

Magnesium Oksida (MgO)

Ferii Oksida (Fe2O3)

Alumunium Dioksida (AlO3)

17,63

2,73

1,53

0,20

0,09

0,01

0,002

38

BAB III

METODE DAN PELAKSANAAN

3.1 Umum

Perencanaan terhadap segala macam kegiatan mempunyai suatu metode yang perlu

diperhatikan untuk lebih mendekatkan pada tujuan dan sasaran yang ingin dicapai. Dengan

menggunakan metode yang tepat terhadap setiap kegiatan yang dilakukan akan dicapai suatu hasil

yang baik terutama terhadap penggunaan waktu dan biaya.

Tahapan dari proses penelitian ini dimulai dan gagasan atau ide setelah melihat suatu

permasalahan yang dilanjutkan dengan pemahaman terhadap studi literatur sebagai pedoman dalam

melaksanakan penelitian. Langkah berikutnya adalah observasi lapangan, pemilihan lokasi untuk

pengambilan sampel, penelitian di laboratorium, analisa data sampai penyusunan laporan dan

menarik kesimpulan dan analisa yang dilakukan.

3.2 Identifikasi Masalah

Identifikasi masalah adalah suatu usaha untuk mengidentifikasi terjadinya suatu masalah,

serta mengetahui penyebab dan langkah apa yang akan diambil selanjutnya.

3.3 Studi Literatur

Studi literatur adalah suatu usaha yang dilakukan untuk mengumpulkan berbagai acuan atau

pendukung secara teoritis. Mengingat pentingnya studi literatur ini, maka sebaiknya tinjauan

berbagai pustaka didukung oleh banyak buku/penulisan dan referensi.

Dalam hal ini beberapa buku didapat dari perpustakaan Jurusan Teknik Sipil Universitas

Udayana dan lain-lain.

3.4 Pemilihan Lokasi

Pada penelitian ini pengambilan sampel tanah dilakukan di Jalan Raya Pejaten, Bali. Lokasi

ini dipilih karena memiliki jenis tanah lempung, sehingga kemungkinan mempunyai potensi

kembang susut yang tinggi yang dapat menyebabkan kerusakan bahkan keruntuhan konstruksi.

3.5 Persiapan Alat dan Bahan

Dilakukan persiapan alat-alat untuk pengambilan sampel hingga pengujian di laboratorium,

bahan-bahan yang disiapkan selain sampel tanah lolos saringan nomor 4 (4,75 mm) adalah serbuk

marmer dari Tulungagung

3.6 Metode Pengambilan Sampel

Metode yang digunakan dalam pengambilan sampel adalah metode random . Waktu

pengambilan sampel diusahakan antara pukul 08.00-11.00 Wita, dengan harapan dapat mengurangi

pengaruh cuaca panas matahari terhadap sampel yang akan diambil. Selain itu, untuk mencegah

39

perbedaan struktur dan komposisi yang terlalu jauh, dilakukan juga usaha-usaha sederhana untuk

melindungi sampel. Sampel tanah tidak terganggu (undisturbed sample) diambil 3 titik

menggunakan tabung sampel, yang ditutup rapat dengan plastik atau dilapisi lilin. Tanah terganggu

(disturbed sample), sampel dimasukkan kedalam karung, diikat, dan diletakan ditempat yang

kering. Kemudian secepatnya dibawa ke laboratorium untuk dilakukan penelitian.

3.6.1 Sampel Tanah Tidak Terganggu (Undisturbed Sample)

Sampel tanah tidak terganggu adalah suatu contoh tanah yang masih menunjukkan sifat-sifat

asli yang dimiliki oleh tanah. Contoh tanah ini diusahakan tidak mengalami perubahan dalam

struktur, kadar air atau susunan kimia. Sampai saat ini sampel yang benar-benar asli sangat sulit

diperoleh. Namun, dengan teknik pengambilan yang benar dan cara pengamatan yang tepat, maka

kerusakan-kerusakan terhadap contoh tanah bisa dikurangi sekecil mungkin. Contoh tanah tidak

terganggu dapat diambil dengan memakai tabung sampel.

Dalam penelitian ini sampel diambil dengan memasukkan tabung sampel ke dalam tanah

dengan cara dipukul, kemudian tabung sampel diangkat dan ditutup rapat dengan plastik serta

celah-celah penutupnya diberi selotip. Hal ini dilakukan untuk mencegah penguapan air dalam

sampel.

3.6.2 Sampel Tanah Terganggu (Disturbed Sample)

Sampel tanah terganggu diperlukan apabila penggunaan tanah memang tidak dalam keadaan

aslinya, sehingga sedikit usaha-usaha yang diperlukan untuk melindungi struktur tanah asli dari

sampel tersebut.

Dalam penelitian ini sampel tanah terganggu diambil dengan menggunakan cangkul dan

sekop kemudian dimasukkan ke dalam karung dan diikat.Meskipun merupakan sampel tanah

terganggu, dilakukan juga usaha-usaha sederhana untuk melindungi sampel tersebut dan perubahan

kondisi sekitar yang terlalu drastis, yaitu dengan meletakkan sampel tersebut ditempat yang kering.

3.7 Metode Penelitian di Laboratorium

Percobaan dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas

Udayana. Adapun langkah-langkah pengujian yang akan dilaksanakan di laboratorium adalah

sebagai berikut:

3.7.1 Persiapan Bahan

a. Tanah ekspansif

Sampel tanah diambil dari lapangan sesuai dengan kebutuhan kemudian dikeringkan dan

diayak. Dalam hal ini bahan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sampel tanah tidak terganggu

tanpa dilakukan pencampuran bahan tambahan, sampel tanah terganggu yang dicampur

dengan semen dan abu sekam padi dengan kadar yang bervariasi.

40

b. Serbuk marmer

Serbuk marmer mempunyai ukuran butir yang halus dengan 100,00% butirannya lolos ayakan

Nomor 200 berdiameter 0,08 mm.

3.7.2 Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji dilakukan untuk pengujian-pengujian sesuai dengan penelitian yang

dilaksanakan di laboratorium.Jumlah dan macamnya tergantung pada jenis penelitiannya. Untuk

benda uji sampel tanah terganggu yang dicampur dengan campuran serbuk marmer dengan

prosentase : 0%, 3%, 6%, 9%, 12% dan 15% dari berat kering tanah ekspansif. Pada setiap

campuran tersebut mempergunakan kadar air optimum yang diperoleh dari hasil tes pemadatan

sampel tanah.

3.7.3 Cara Pelaksanaan di Laboratorium

Adapun cara pelaksanaan di laboratorium, antara lain:

3.7.3.1 Pemeriksaan Kadar Air

Tujuan : Menghitung persentase air yang dikandung oleh tanah

Peralatan :

a. Oven dengan temperatur 105°C-110°C

b. Cawan

c. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram untuk berat tanah sampel 50 gram, 0,1 gram

untuk berat 50-500 gram dan 1,0 gram untuk berat tanah lebih besar dari 500 gram

d. Desikator

Benda uji :

Sampel tanah yang digunakan merupakan sampel tanah tidak terganggu

Pelaksanaan:

a. Cawan dibersihkan dan ditimbang beratnya

b. Tanah yang akan diperiksa ditempatkan dalam cawan yang sudah diketahui

beratnya. Kemudian cawan beserta isinya ditimbang Dalam keadaan terbuka cawan

yang berisi tanah di oven selama 16-24 jam

c. Cawan kemudian didinginkan dalam desikator, setelah dingin kemudian ditimbang

3.7.3.2 Pemeriksaan Gradasi Butiran (Analisis Ukuran Butiran)

Analisis ukuran butiran dilakukan dengan dua cara, yaitu:

A. Analisis tanah berbutir kasar

Tujuan :Untuk menentukan pembagian butiran tanah dengan memakai saringan

Peralatan:

41

a. Satu set saringan No. 10, No. 20, No. 40, No. 60, No. 140, No. 200

b. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram.

c. Mat penggerak ayakan mekanis

d. Oven

e. Talam, sikat baja, sendok, kuas

Pelaksanaan:

a. Benda uji yang telah disiapkan dioven dengan suhu 105°C-110°C atau suhu kamar

sampai beratnya tetap.

b. Saring benda uji dengan saringan yang telah disusun sesuai dengan ukuran di atas

c. Saringan digoyang dengan mesin penggerak ayakan selama ± 15 menit.

d. Timbang berat tanah yang tertahan di atas masing-masing saringan dihitung

terhadap berat total benda uji.

B. Analisis hidrometri untuk tanah yang berbutir halus

Tujuan: Untuk menentukan pembagian butiran tanah yang lewat saringan No.200

Peralatan:

a. Ayakan No.200

b. Hidrometer

c. Mixer

d. Water Glass

e. Oven

f. Timbangan

g. Stop watch

h. Air suling, pipet, talam

Pelaksanaan:

a. Contoh tanah yang lewat saringan no.10 ditimbang seberat lebih kurang 50 gram,

kemudian dicampur dengan air suling yang telah dicampur dengan reagen Water

Glass dan didiamkan kurang lebih 16 jam

b. Setelah perendaman campuran dituang ke dalam mixer dan dikocok selama kurang

lebih 10 menit agar butir-butimya terpisah.

c. Setelah pengocokan selesai, campuran dimasukkan ke dalam gelas ukur dan

ditambahkan air suling sampai mencapai 1000 ml. kemudian tutup bagian atas

tabung dengan sumbat dari karet dan dikocok dengan cara membolak-balikannya.

d. Setelah dikocok selama 30 detik masukan tabung ke dalam bak perendam yang suhu

42

airnya konstan, kemudian hydrometer dimasukkan ke dalam suspensi dan siapkan

stopwatch.

e. Dilakukan pembacaan hydrometer pada waktu 15 detik, 30 detik, 1 menit, 2 menit

tanpa memindahkan hidrometer.

f. Untuk pembacaan selanjutnya, hidrometer dimasukkan tepat sebelum pembacaan

dimulai yang dilakukan pada waktu 5, 15, 30, 60, 120, 240, dan 1440 menit. Setiap

perubahan tempratur pada setiap suspensi dicatat.

g. Setelah pembacaan terakhir, suspensi dituang ke dalam saringan No.200 dan cuci

dengan air sampai air yang lewat saringan jernih, kemudian tanah yang tertahan di

atas saringan No. 200 dioven dan dilakukan analisis saringan.

Perhitungan:

a. Faktor air higroskopis yaitu perbandingan antara berat contoh tanah yang dioven

berat contoh tanah kering udara yang dihitung terlebih dahulu.

b. Berat kering oven contoh tanah yang digunakan untuk tes hidrometer dengan

mengalikan berat tanah kering udara dengan faktor air higroskopisnya .

c. Berat total contoh tanah yang diwakili oleh contoh tanah yang dites dihitung dengan

membagi berat kering oven contoh tanah dengan persentase bagian yang lewat

saringan kemudian dikalikan 100

d. Persentase tanah yang tertinggal dalam suspensi dapat dihitung dengan rumus:

P’ = x 100 (hydrometer type 152 H) (3.1)

P' = Persentase berat tanah yang tinggal dalam suspensi

R = Pembacaan hidrometer yang telah dikoreksi

W = Berat total contoh tanah kering yang diperiksa

a = Angka koreksi

e. Diameter butir tanah dihitung dengan rumus:

D = (3.2)

K = Harga konstan berdasarkan temperatur suspensi dan berat jenis tanah

L = Jarak vertikal dan kedalaman dimana berat jenis suspensi diukur yang

dipengaruhi oleh hidrometer, ukuran silinder dan berat jenis suspensi

T' = Waktu pembacaan terhadap waktu mulainya sedimentasi (dalam menit)

3.7.3.3 Pemeriksaan Berat Jenis (Gs)

43

Tujuan: Untuk menentukan berat jenis tanah dengan perbandingan antara berat butir tanah

dengan berat air destilasi pada suhu tertentu.

Peralatan :

a. Piknometer yaitu botol gelas dengan leher sempit dengan tutup (dari gelas) yang

berlubang kapiler, dengan kapasitas 50cc atau lebih besar

b. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

c. Air suling

d. Oven dengan suhu 105°C-110°C

e. Desikator

f. Termometer

g. Cawan porselen dengan penumbuk berkepala karet untuk menghancurkan gumpalan

tanah menjadi butiran tanah

h. Mat vakum atau kompor

i. Saringan no.40

Benda Uji: Sampel yang akan diselidiki dikeringkan dalam oven selama 24 jam , kemudian

ditumbuk dan disaring dengan saringan no.40.

Pelaksanaan :

a. Piknometer dibersihkan dari kotoran dan dikeringkan kemudian ditimbang beratnya

b. Tanah dengan berat kira-kira ±10 gram dimasukkan ke dalam piknometer kemudian

ditimbang

c. Piknometer yang telah berisi tanah diisi air kira-kira ±10 cc sehingga tanah terendam

seluruhnya dan dibiarkan 10-15 menit. Tambahkan air sampai 1/3 piknometer.

d. Piknometer berisi tanah dan air direbus kurang lebih 10 menit kemudian didinginkan

dalam desikator

e. Piknometer ditambah air sampai penuh dan ditutup. Bagian luar piknometer

dikeringkan dengan kain kering kemudian piknometer berisi tanah dan air

ditimbang. Air dalam piknometer diukur suhunya.

f. Piknometer dikosongkan dan dibersihkan kemudian diisi dengan air sampai penuh

dan tutup. Bagian luar dikeringkan dengan kain kemudian piknometer penuh air

ditimbang.

3.7.3.4 Pemeriksaan Berat Volume Tanah

Tujuan : Untuk menentukan berat volume tanah. Berat volume tanah merupakan

perbandingan antara berat tanah basah dengan volumenya

Peralatan :

44

a. Cincin uji

b. Pisau pemotong contoh

c. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

Benda uji:Sampel tanah yang digunakan merupakan sampel tanah tidak terganggu

Pelaksanaan:

a. Cincin dalam keadaan bersih ditimbang

b. Benda uji disiapkan dengan menekan cincin pada tabung contoh sampai cincin terisi

penuh

c. Ratakan kedua permukaan dan bersihkan cincin sebelah luar.

d. Cincin dan contoh ditimbang dengan ketelitian timbangan 0,01 gram

e. Volume tanah dihitung dengan mengukur ukuran dalam cincin

3.7.3.5 Pemeriksaan Batas Cair

Tujuan: Untuk menentukan batas cair tanah.

Peralatan :

a. Cawan porselen

b. Spatula

c. Mat batas cair Cassagrande

d. Alat pembarut (grooving tool)

e. Saringan no.40

f. Penumbuk berkepala karet

g. Air suling

h. Alat-alat pemeriksa kadar air

Benda Uji :

a. Contoh tanah yang perlu disediakan untuk pemeriksaan ini sebanyak ± 100 gram

dan disaring lewat saringan no.40.

b. Bila tanah berbutir kasar, mula-mula dikeringkan dalam suhu udara secukupnya

sampai dapat disaring.

c. Gumpalan-gumpalan tanah dipecahkan dengan cara ditumbuk dalam mortar dengan

penumbuk berkepala karet sehingga butir-butimya tidak rusak.

Pelaksanaan :

a. Tanah diletakan dalam porselen dan dicampur secara merata dengan air suling kira-

kira 15-20 ml

b. Tanah yang telah dicampur tadi diletakan pada cawan cassagrande sedemikian rupa

sehingga permukaan tanah rata dan dibuat mendatar dengan ujung terdepan tepat

pada ujung terbawah mangkok. Dengan demikian tebal tanah terdalam akan setebal

45

1 cm

c. Pada garis tengah mangkok dibuat alur dengan pembarut sehingga terpisah menjadi

dua bagian simetris.

d. Dengan bantuan alat pemutar, cawan diangkat dan diturunkan dengan kecepatan 2

putaran per detik sampai kedua bagian tanah bertemu sepanjang kira-kira 12,7 mm.

Jumlah pukulan yang diperlukan dicatat. Sebagian contoh diambil untuk diperiksa

kadar airnya.

e. Pada percobaan pertama, jumlah pukulan yang diperlukan antara 30-40 kali

pukulan, air ditambahkan sedikit demi sedikit dan aduk. Percobaan di atas diulangi

beberapa kali sehingga 4 buah data hubungan antara kadar air dan jumlah pukulan.

f. Dari data tersebut dibuat grafik, dimana kadar air sebagai ordinat dan jumlah

pukulan sebagai absis. Garis lurus ditarik sebagai penghubung dari titik-titik yang

diperoleh. Batas cair tanah adalah kadar air tanah yang diperoleh dan perpotongan

garis penghubung tersebut dengan garis vertikal 25 kali pukulan.

3.7.3.6 Pemeriksaan Batas Plastis

Tujuan: Untuk mengetahui batas plastis tanah.

Peralatan :

a. Cawan porselen

b. Spatula

c. Pelat kaca

d. Saringan No.40

e. Batang pembanding berupa kawat 0 3 mm

f. Alat-alat pemeriksaan kadar air

Benda Uji :

a. Contoh tanah yang perlu disediakan untuk pemeriksaan ini sebanyak ± 8 gram.

b. Apabila contoh tanah mengandung butir¬butir kasar mula-mula dikeringkan terlebih

dahulu kenudian baru dipecahkan dengan penumbuk lalu disaring

Pelaksanaan :

a. Contoh tanah diletakan pada cawan porselen ditambahkan air sedikit demi sedikit

b. Contoh tanah yang sudah homogeny diambil ±8 gram dan dibuat gulungan tanah di

atas pelat kaca sampai terbentuk batangan-batangan dengan diameter 3 mm. Bila

belum menunjukan retak-retak maka tanah terlalu basah dan perlu dikeringkan

dengan cara didiamkan atau diaduk-aduk dalam cawan pencampur.

c. Contoh tanah yang sudah menunjukan retak-retak pada diameter 3mm

46

menandakan tanah tersebut dalam keadaan plastis.

d. Contoh tanah tersebut diambil dan periksa kadar airnya.

3.7.3.7 Pemeriksaan Batas Susut

Tujuan : Untuk mengetahui batas susut suatu tanah.

Peralatan :

a. Cawan porselen

b. Spatula

c. Cawan susut dan porselen atau monel berbentuk bulat dengan dasar rata,

berdiameter ± 1,44 cm dan tinggi ± 1,27 cm

d. Pisau perata (straight edge)

e. Air raksa

f. Gelas ukur 25 cc

g. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

Benda uji :

a. Contoh tanah lolos saringan no.40 disediakan sebanyak ±30 gram. Bila tanah

mengandung butir kasar, mula-mula dikeringkan dalam suhu udara secukupnya,

sampai dapat disaring.

b. Gumpalan-gumpalan tanah dipecahkan dengan cara ditumbuk dalam mortar dengan

penumbuk berkepala karet sehingga butir-butirnya tidak rusak.

Pelaksanaan :

a. Contoh tanah diletakkan pada cawan porselen dan diaduk secara merata dengan air

destilasi sehingga mengisi semua pori-pori tanah dan jangan sampai ada udara yang

terperangkap di dalamnya

b. Banyaknya air sedemikian rupa sehingga bila benda uji berupa tanah plastis kadar

air lebih 10% dan batas cair, sedangkan bila benda uji berupa tanah kurang plastis

sehingga konsistensi tanah sedikit di atas batas cair.

a. Cawan susut dibersihkan dan ditimbang, kemudian tentukan volume cawan susut.

Caranya cawan ditaruh dalam mangkok porselen dengan air raksa sampai penuh.

Cawan ditekan dengan pelat gelas kaca di atas permukaan cawan jangan sampai ada

udara yang terperangkap. Air raksa yang melekat di luar cawan dibersihkan, air

raksa dipindahkan pada mangkok lain dan beratnyadihitung. Volume cawan sama

dengan berat air raksa dibagi berat jenisnya.

c. Bagian dalam cawan diolesi dengan pelumas. Cawan diisi dengan tanah basah yang