Kajian Efektifitas Penggunaan Semen dan Limbah Karbit Terhadap Stabilitas Tanah Lempung Dengan Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

DAFTAR PUSTAKA

Abidin, Z. 2010. Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung Dengan Stabilisasi Campuran Semen Dan Limbah Karbit. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Aisyiyati, Y., Diana, W., dan Muntohar A.S. 2013. Uji Kuat Tarik Belah Terhadap Tanah Yang Distabilisasi Dengan Limbah Karbit-Abu Sekam Padi dan Serat Karung Plastik.Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Tenik, Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta.

Bowles, J.E. 1993. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah).Jakarta: Erlangga

Budi, G.,Setyawan, F.,danGunawan, S. 2003.Peningkatan Kekuatan Tanah Lempung Di Daerah Group Kolom Yang Terbuat Dari Limbah Karbit dan

Garam.Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanan, Petra Christian University.

Craig, R.F. 1989. Mekanika Tanah. Jakarta: Erlangga

Das, B. M. 1995. Mekanika Tanah, Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis, Jilid I.Jakarta: Erlangga.

Das, B. M. 1995. Mekanika Tanah, Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis, Jilid II.Jakarta: Erlangga.

Diana, W. 2013.Kuat Geser Dan Kuat Tarik Belah Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Limbah Karbit Dan Abu Sekam Padi.Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Tenik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Fadilla, H. 2013. PengujianKuat TekanBebas (UnconfinedCompression Test) PadaStabilitas Tanah LempungDenganCampuranSemen Dan Abu

SekamPadi.Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Medan. Gultom, D.J.J. 2014.Kajian Kuat Tekan Bebas Pada Tanah Lempung Yang

Distabilisasi Dengan Gypsum dan Abu Ampas Tebu.Program Studi Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan.

Hakim, A. 2010.Penambahan Lempung Untuk Meningkatkan Nilai CBR Tanah Pasir Padang.Program Teknik Sipil Universitas Andalas.

Hardiyatmo, H. C. 2002. Mekanika Tanah Jilid 1. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.

Pakpahan, S. S. 2014. Kajian Efektifitas Abu Kayu Bakar Dan Semen Portland Tipe I Sebagai Bahan Stabilisasi Pada Tanah Lempung Dengan Uji Kuat Tekan Bebas.Program Studi Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan.

Widianto, B. dan Koli, A. 2004.Stabilisasi Tanah Pasir Dengan Abu Ampas Tebu dan Limbah Karbit.Bachelor Thesis, Petra Christian University.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Program Penelitian

Penelitianinidilakukanpada sampeltanahasli(undisturbedsoil)yang tidak berikanbahan stabilisasi dan padatanahyang diberikan bahan stabilisasi, berupa penambahansemendanabucangkangsawitdenganberbagaivariasi

pencampuranyangtelahditentukan.

Tahap-tahap penelitianinimeliputipekerjaanpersiapan,pekerjaan uji laboratoriumdananalisishasilujilaboratorium.Skema programpenelitiandapat dilihat padaDiagram AlirPenelitian dalam Gambar3.1.

3.2. PekerjaanPersiapan

Pekerjaan persiapanyang dilakukanolehpeneliti dalam penelitian inimeliputi:

• Mencariliteratur yangberkaitandengantanah lempung yangdistabilisasi dengansemendanlimbah karbit,literaturmengenai pengujian kuat tekan bebas(UnconfinedCompression Test).

• Pengambilansampel tanah

Sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari Patumbak, Deli Serdang,SumateraUtara.Tanahyang diambiltermasuktanah lempungdengan kadar air rendah – sedang.

SemenyangdipakaiadalahjenissemenPortland Tipe I.

Flowchart penelitian

Perumusan Masalah

Persiapan Bahan

a.Tanah Asli b. Semen c.Limbah Karbit Pengambilan Sampel Tanah

Studi Literatur

Pembuatan Benda Uji

1. Tanah asli (tanpa campuran semen dan limbah karbit) 2. Tanah + 2% PC

3. Tanah + 2% CCR 4. Kombinasi campuran :

Tanah + 2% PC + 2% CCR Tanah + 2% PC + 8% CCR Tanah + 2% PC + 3% CCR Tanah + 2% PC + 9% CCR Tanah + 2% PC + 4%CCR Tanah + 2% PC + 10% CCR Tanah + 2% PC + 5% CCR Tanah + 2% PC + 11% CCR Tanah + 2% PC + 6% CCR

Tanah + 2% PC + 7% CCR

Pengolahan Data

Analisa Data Pemeraman 14 Hari

Pengujian Benda Uji

Kesimpulan dan Saran Mulai

Gamber 3.1 Diagram Alir Penelitian • Pengadaanlimbah karbit

Limbah karbit yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari industri bengkel las karbit di Jl. Sei Serayu, Kecamatan Medan Baru, Sumatera Utara.

3.3. Proses Pengambilan Sampling Tanah

Adapunpengambilan(proses)samplingtanahtidakterganggu(undisturbed) yang diperolehdarilapangan adalahdenganmenggunakanhandbordanuntuksampeltanah terganggudiambildaritanahyangberada±30cmdarimukatanah.Halinidimaksudkan agar humus dan akar-akar tanaman yang ada dapat terangkat dan tidak terikut dalam tanah yang akan dipakai.

Adapun prosedur sampling yang dilakukan adalah:

• Menentukan lokasi tanahyang akandilakukan sampel, yaitudi PTPN II Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara.

• Melakukan pembersihan humus dan akar-akar tanaman yakni ± 30cmdari muka tanah.

• Melakukan pengambilan sampel tanah yang akan digunakan. Untuk pengujian tanah asli diambildari contoh tanahtidakterganggu(undisturbed)dan untuk pengujiantanah campuran diambildaritanah terganggu (disturbed)dicampur dengan semen dan limbah karbit.

• Pada pengujian kuattekan tanah(unconfined compression test) sampel tanah asli diambildaritanahundisturbed denganmenggunakan alat pengeluar sampel tanah daritabung tanah undisturbed dan dimasukkan ke dalam

mouldsampelUCT test.

3.4. Pekerjaan Laboratorium

3.4.1. Uji SifatFisikTanah

Dalampenelitianinipengujianlaboratorium dilakukanuntukmengetahui sifat-sifatfisikdaritanahasliyang digunakandalampenelitianini.Hal ini dilakukanuntukdapatmengetahuikarakteristik sertasifat-sifattanahyangakan diuji.Adapunpengujian-pengujiandilaboratoriumyangdilakukanuntukmemperoleh nilai serta sifat fisik tanah diantaranya adalah:

• Uji Kadar Air (Water Content Test) • Uji BeratJenis (Specific Gravity Test) • Uji Berat Volume (Volume WeightTest) • Uji batas-batas Atterberg ( Atterberg Limit) • Uji analisa saringan(Sieve Analysis )

3.4.2. Uji Sifat Mekanis Tanah

3.4.2.1. UjiProctor Standar ( Standart Compaction Test)

Pengujianini diperlukan agardapat mengetahui besarkadar air optimum serta mengetahui beratisi kering maksimum.Hal inisangat diperlukan karena dalamproses pencampuran (mix design) yang akan dilakukan dapat diibaratkan bahwa sampel tanah campuran dianggap memilikikepadatanlapangan dan kadar air lapangan sepertitanah undisturbed.

dilakukan pemeraman (curing time). Curing time dimaksudkan agar bahan

stabilisator yang telah bercampur dengan tanah tersebut dalam sepenuhnyamemberikan efek dan bereaksi dengan tanah tersebut.Pada percobaanini digunakan pemeraman selama 14 hari.

Pembuatan benda ujidilakukan dengan caratrialerror, yangdimaksud dengan membuat disturbed dengancara mengupayakan kadar air campuran tanah, semendan abu gunung vulkanik sama dengan sampeltanah asli. Hal ini dilakukan berulang-ulang sehingga didapat ukuran kadar air keduanya yang relative sama. Jika sampel dengan kadarairyang pas sudah didapat maka dapat dilakukanpengujian selanjutnya.

Namun secara teorijikasuatu tanah dicampur dengan semenmaka campuran tersebut akanmengalamiabsorbsi airberlebih sehingga perlunya diperhitungkanberapa penambahan air yang diperlukan pada setiap variasi pencampuran benda uji.

3.4.2.2Uji UCT(Unconfined Compression Test)

Pengujian selanjutnya adalahpengujianyangdilakukantidakpada tanahaslisajanamunjugapada tanahyangtelah dicampur dengan bahan stabilisasi.PengujianUCT iniditujukan untukmendapatkan nilaikuat tekantanah padatanahlempung asli dan tanah lempung yang telahdicampur dengan semen dan limbah karbit dengan kadar bervariasi sesuai dengan yang telah ditentukan.

3.5. AnalisisData Laboratorium

Setelahseluruhdata-datayangdiperolehbaikdaripengujiansifatfisikdansifat mekaniskemudiandilakukanpengumpulandatasertapemilahandatayangdiperoleh.Setel ah data dikumpulkan kemudian dilakukan analisa data hasil pengujian laboratorium dan kemudian dievaluasi.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pendahuluan

Bab ini akan menjelaskan mengenai hasil pengujian dan pembahasan penelitian uji kuat tekan bebas (Unconfined Compressed Test) tanah lempung dengan campuran semen 2% dan bahan stabilisator limbah karbit (CCR) dengan variasi kadar campuran 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, dan 11%. Penelitian dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dengan sampel tanah yang diperoleh dari Patumbak, Deli Serdang,SumateraUtara.

4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah 4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli

Adapun hasil uji sifat fisik tanah asli ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut. Hasil-hasil pengujian sifat fisik tanah ini meliputi :

• Kadar Air • Berat Jenis

• Batas-batas Atterberg • Uji Analisa Butiran

Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah

No. Pengujian Hasil

1. Kadar air ( water content ) 17,89 % 2. Berat jenis ( specific gravity ) 2,65 3. Batas cair ( liquid limit ) 45,49 % 4. Batas plastis ( plastic limit ) 15,19% 5. Indeks plastisitas ( plasticity index ) 30,30%

6. Persen lolos saringan no 200 52,28%

Dari data di atas, berdasarkan sistem klasifikasi AASHTO dimana diperoleh data berupa persentase tanah lolos ayakan no. 200 sebesar 52,28% dan nilai batas cair (liquid limit) sebesar 45,49% maka sampel tanah memenuhi persyaratan minimal lolos ayakan no. 200 sebesar 36%, memiliki batas cair (liquid limit) ≥ 41 dan indeks plastisitas (plasticity index) > 11, sehingga tanah sampel dapat diklasifikasikan dalam jenis tanah A-7-6.

Menurut sistem klasifikasi USCS, dimana diperoleh data berupa persentase tanah lolos ayakan no.200 sebesar 52,28% dan nilai batas cair (liquid limit)sebesar 45,49% sehingga dilakukan plot pada grafik penentuan klasifikasi tanah yaitu yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari hasil plot diperoleh tanah termasuk dalam kelompok CL yaitu lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang.

Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS

Gambar 4.3 Grafik batas cair (Liquid Limit), Atterberg Limit

4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Limbah Karbit

Adapun hasil uji sifat fisik tanah asli ditunjukkan pada Tabel 4.2 berikut. Hasil-hasil pengujian sifat fisik tanah ini meliputi :

• Kadar Air • Berat Jenis

• Batas-batas Atterberg • Uji Analisa Butiran

Tabel 4.2 Data Uji Sifat Fisik Limbah Karbit

No. Pengujian Hasil

1. Kadar air ( water content ) 8,27%

2. Berat jenis ( specific gravity ) 2,391 3. Batas cair ( liquid limit ) Non Plastis 4. Batas plastis ( plastic limit ) Non Plastis 5. Indeks plastisitas ( plasticity index ) Non Plastis

6. Persen lolos saringan no 200 12,89%

20 30 40 50 60 70

1 10 100

K a d a r A ir (%) Pukulan Kurva Aliran Batas Cair: 45,49%

4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stabilisator

Hasil pengujian sifat fisik tanah yang telah dicampur dengan bahan semen dan limbah karbit ditunjukkan pada Tabel 4.2.Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.3, hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.5, dan hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.6.

Tabel 4.3 Data Hasil Uji Atterberg Limit

Sampel

Batas - Batas Atterberg

LL PL PI

Tanah Asli 45,49 15,19 30,30

2% CCR 45,01 14,80 30,21

2% PC 44,83 14,85 29,98

2% PC + 2% CCR 44,34 15,14 29,20 2% PC + 3% CCR 43,51 15,24 28,27 2% PC + 4% CCR 42,78 15,88 26,90 2% PC + 5% CCR 41,49 16,18 25,31 2% PC + 6% CCR 40,67 16,45 24,22 2% PC + 7% CCR 39,64 16,72 22,92 2% PC + 8% CCR 38,93 17,08 21,85 2% PC + 9% CCR 38,35 17,37 20,98 2% PC + 10% CCR 37,14 17,87 19,27 2% PC + 11% CCR 36,47 18,14 18,33

4.2.3.1 Batas Cair (Liquid Limit)

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran PC dan CCR

Gambar 4.4 tersebut menunjukkan bahwa batas cair akibat penambahan bahan stabilisasi semen dan limbah karbitmengalami penurunan.Semakin besar persentase limbah karbit, maka semakin kecil batas cairnya. Pada tanah asli batas cair mencapai 45,49 % sedangkan nilai batas cair terendah pada penambahan 2% semen dan limbah karbit 11% sebesar 36,47%. Hal tersebut disebabkan akibat tanah mengalami proses sementasi oleh semen dan limbah karbit sehingga tanah menjadi butiran yang lebih besar yang menjadikan gaya tarik menarik antar partikel dalam tanah menurun.

25 30 35 40 45 50

0 2 4 6 8 10 12

N

il

ai

B

at

as

C

ai

r

2% PC + % Limbah Kalsium Karbida

4.2.2.2 Batas Plastis (Plastic Limit)

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran PC dan CCR

Pada Gambar 4.5 menunjukkan terjadinya peningkatan nilai batas plastis akibat penambahan bahan stabilisasi. Nilai batas plastis meningkat seiring dengan pertambahan kadar limbah karbit yang ditambahkan. Untuk tanah asli batas plastisnya yaitu 15,19% dan terus meningkat sampai variasi campuran 2% PC + 11% CCR nilai batas plastis mencapai 18,14%.

12 14 16 18 20 22

0 2 4 6 8 10 12

N

ilai

B

at

as

P

las

tis

2% PC + % Limbah Kalsium Karbida

4.2.2.3 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP) dengan variasi campuran PC dan CCR

Gambar 4.6 memperlihatkan bahwa dengan penambahan bahan stabilisasi maka nilai indeks plastisitas akan menurun. Penurunan nilai indeks plastisitas tersebut dapat mengurangi potensi pengembangan dan penyusutan dari tanah. Hal ini disebabkan oleh adanya proses hidrasi dari semen yang ditambahkan ke tanah. Proses ini memperkuat ikatan antara partikel-partikel tanah, sehingga terbentuk butiran yang lebih keras dan stabil. Terisinya pori-pori tanah memperkecil terjadinya rembesan pada campuran tanah-semen tersebut yang berdampak pada berkurangnya potensi kembang susut.

Ditambah dengan bahan stabilisasi berupa limbah karbit.Silika dan alumina dari limbah karbit bercampur dengan air membentuk pasta yang mengikat partikel lempung dan menutupi pori-pori tanah. Rongga-rongga pori yang dikelilingi bahan

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 2 4 6 8 10 12

N ilai I n d ek s P las tis it as

2% PC + % Limbah Kalsium Karbida

sementasi yang lebih sulit ditembus air akan membuat campuran tanah-limbah karbitlebih tahan terhadap penyerapan air sehingga menurunkan sifat plastisitasnya.

Dari Gambar 4.6 dapat dilihat penurunan indeks plastisitas dari tanah asli yang awalnya dengan nilainya sebesar 30,30% kemudian turun sampai menjadi 18,33% pada penambahan 2% semen dan limbah karbit sebesar 11%.

4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah

4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli (Compaction)

Dalam pengujian ini diperoleh hubungan antara kadar air optimum dan berat isi kering maksimum. Peneliti menggunakan metode pengujian dengan uji pemadatanProctor Standart. Dimana alat dan bahan yang digunakan diantaranya:

• Mouldcetakan Ø 10,2 cm, diameter dalam Ø 10,16 cm. • Berat penumbuk 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30 cm. • Sampel tanah lolos saringan no 4.

Hasil uji pemadatan Proctor Standart ditampilkan pada Tabel 4.4 dan kurva pemadatan ditampilkan pada Gambar 4.7.

Tabel 4.4 Data Uji Pemadatan Tanah Asli

No Hasil pengujian Nilai

1 Kadar air optimum 21,24 %

Gambar 4.7 Kurva kepadatan tanah asli

4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator

Hasil pengujian sifat mekanis tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisator berupa semen dan limbah karbit ditunjukkan pada Tabel 4.5 dan hubungan antara nilai berat isi kering dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.8 serta hubungan kadar air optimum dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.9.

0,5 1 1,5 2 2,5

12 14 16 18 20 22 24 26

γ

d (g

r/

cm

3)

w (%)

Zero Air Void Compaction Curve

Tabel 4.5 Data Hasil Uji Compaction

Sampel γd maks

(gr/cm³)

Wopt (%)

Tanah Asli 1,317 21,24

2% CCR 1,324 21,12

2% PC 1,334 20,86

2%PC+2%CCR 1,342 20,70

2%PC+3%CCR 1,369 20,57

2%PC+4%CCR 1,380 20,36

2%PC+5%CCR 1,402 20,16

2%PC+6%CCR 1,414 19,97

2%PC+7%CCR 1,437 19,85

2%PC+8%CCR 1,447 19,74

2%PC+9%CCR 1,497 19,32

2%PC+10%CCR 1,464 19,65

2%PC+11%CCR 1,441 19,93

4.3.2.1Berat Isi Kering Maksimum (γd maks)

Dari pengujian pemadatan tanah yang telah dilakukan pada tanah asli diperoleh nilai berat isi kering tanah sebesar 1,317gr/cm³. Gambar 4.8 menunjukkan bahwa nilai berat isi kering semakin meningkat jika ditambahkan limbah karbit dan yang paling besar ketika tanah ditambahan bahan stabilisasi 2% Portland Cement (PC) + 9% Limbah karbit (CCR) yakni sebesar 1,497gr/cm³ dan mengalami penurunan ketika penambahan kadar limbah karbit selanjutnya.

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks) tanah dengan

variasi campuran

4.3.2.2Kadar Air Optimum (wopt )

Hasil kadar air optimum dari percobaan yang dilakukan diketahui bahwa nilai kadar air optimum tanah asli yaitu 21,24% dan selanjutnya mengalami penurunan. Gambar 4.9 menunjukkan nilai kadar air optimum paling kecil pada saat penambahan 2% Portland Cement (PC) + 9% Limbah karbit (CCR) yakni sebesar 19,32% dan mengalami peningkatan ketika penambahan kadar limbah karbit dilakukan. 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

0 2 4 6 8 10 12 14

B erat I si K eri n g Mak si m u m ( gr /cm 3 )

2% PC + % Limbah Kalsium Karbida

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) denganvariasi

campuran

4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Dalam pengujian ini akan diperoleh hubungan antara nilai kuat tekan bebas tanah (qu) pada tanah asli dan tanah remoulded (buatan) serta nilai kuat tekan bebas

tanah (qu) pada tiap variasi tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisasi

semen dan limbah karbit denganwaktu pemeraman selama 14 hari.Selanjutnya dari hasil nilai qu diperoleh nilai kohesi (cu) yaitu sebesar ½ qu.

Hasil pengujian kuat tekan bebas yang dilakukan pada setiap variasi campuran ditunjukkan pada Tabel 4.6.Pada Gambar 4.10 ditunjukkan perbandingan nilai kuat tekan tanah (qu) antara tanah asli dengan tanah remoulded dan pada Gambar 4.11

ditunjukkan nilai kuat tekan tanah (qu) yang diperoleh di setiap variasi campuran.

14 16 18 20 22 24 26

0 2 4 6 8 10 12 14

K adar A ir Op tim u m ( % )

2% PC + % Limbah Kalsium Karbida

Tabel 4.6 Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas 2% PC dengan Berbagai Variasi Penambahan CCR

Sampel qu cu

Tanah Asli 1,432 0,716

Tanah Remoulded 0,678 0,339

2% CCR 1,492 0,746

2% PC 1,638 0,819

2% PC + 2% CCR 1,701 0,8505

2% PC + 3% CCR 1,835 0,9175

2% PC + 4% CCR 1,904 0,952

2% PC + 5% CCR 2,035 1,0175

2% PC + 6% CCR 2,234 1,117

2% PC + 7% CCR 2,366 1,183

2% PC + 8% CCR 2,497 1,2485

2% PC + 9% CCR 2,557 1,2785

2% PC + 10% CCR 2,410 1,205

2% PC + 11% CCR 2,366 1,183

Dari hasil pengujian diperoleh nilai kadar limbah karbit sebesar 9% sebagai kadar limbah karbit maksimal. Pada Tabel 4.7 menampilkan perbandingan antara kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded.

Tabel 4.7 Perbandingan Antara Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah Remoulded

Strain TA TR

0,5 0,469 0,234

1 0,700 0,373

2 0,877 0,463

3 1,051 0,548

4 1,221 0,678

5 1,432 0,492

6 1,063 0,354

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan

regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded

Nilai kuat tekan tanah pada tanah asli adalah sebesar 1,432 kg/cm², sedangkan pada tanah remoulded diperoleh sebesar 0,492 kg/cm². Terjadi penurunan yang cukup besar seperti terlihat pada Gambar 4.10. Penurunan ini diakibatkan oleh perlakuan berupa kerusakan struktur tanah yang diterima oleh tanah buatan (remoulded). Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan struktural tanah tersebut disebut kesensitifan (sensitivity). Nilai sensitifitas inilah yang akan menentukan klasifikasi tanah menurut senstifitasnya.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

0 1 2 3 4 5 6 7

qu (

kg/

cm

2)

Strain

Undisturbed Remoulded

Gambar 4.11 Grafik kuat tekan 2%PC dengan berbagai variasi penambahan CCR

Berdasarkan Gambar 4.11 tersebut didapat nilai kuat tekan tanah asli (qu)

sebesar 1,432 kg/cm². Kemudian dengan adanya penambahan limbah karbit nilai kuat tekan semakin meningkat tetapi hanya sampai variasi campuran 2% PC + 9% CCR, pada variasi campuran tersebutlah nilai kuat tekan tanah yang paling maksimum yaitu sebesar 2,557 kg/cm². Terjadinya kenaikan kuat tekan tanah ini dikarenakan adanya absorbsi air oleh semen dan reaksi pertukaran ion dan membentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat.Adanya reaksi pozolan membuat partikel-partikel lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensi tanah menjadi lebih baik. Reaksi antara silika (SiO2) dan alumina (AL2O3) yang membentuk kalsium silikat hidrat seperti: tobermorit, kalsium aluminat hidrat 4CaO.Al2O3.12H2O dan gehlenit hidrat 2CaO.Al2O3.SiO2.6H2O yang tidak larut dalam air. Pembentukan senyawa-senyawa ini berlangsung lambat dan menyebabkan tanah menjadi lebih keras, lebih padat dan lebih stabil. Dimana abu ampas tebu yang mengandung unsur kimia seperti Al2O3, Fe2O3, CaO dan MgO akan diserap oleh permukaan butiran lempung yang memiliki kandungan yang berbentuk halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti ion

0 1 2 3 4 5

0 2 4 6 8 10 12

TA + 2%PC + % CCR Tanah Asli (TA) Tanah Remoulded (TR) TA + 2% CCR

hydrogen (H+), ion sodium (Na+), dan ion kalium (K+), serta air yang berpolarisasi, semuanya melekat pada permukaan butiran lempung yang dapat mengakibatkan kenaikan kekuatan konsistensi tanah tersebut.

Selanjutnya terjadi penurunan nilai kuat tekan pada penambahan limbah karbit 10% - 11%.Tetapi nilai qupada variasi ini masih lebih tinggi dari nilai qu tanah

asli.Dengan demikian semakin banyak penambahan semen dan limbah karbit dengan waktu pemeraman yang panjang justru semakin memperkecil nilai qutanah. Hal ini

dikarenakan penambahan kadar limbah karbit pada tanah memperkecil lekatan antara butiran tanah dan air, sehingga tanah menjadi mudah pecah ketika diberi tekanan vertikal.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa: Tabel 5.1 Kesimpulan Penelitian

KESIMPULAN

Jenis Tanah USCS CL

AASHTO A-7-6

Water Content Tanah Asli 17,89%

Limbah Karbit 8,27%

Specific Gravity Tanah Asli 2,65

Limbah Karbit 2,391

Atterberg Limits

Tanah Asli

LL 45,49 %

PL 15,19 %

IP 30,30 %

Limbah Karbit

LL

NON PLASTIS PL

IP 2%PC + 11%CCR

LL 36,47 %

PL 18,14 %

IP 18,33 %

Compaction Test

Tanah Asli Wopt 21,24 %

ɤdmaks 1,317 (gr/cm3) 2%PC + 9%CCR

(max)

Wopt 19,32 %

ɤdmaks 1,497 (gr/cm3)

Kuat Tekan Tanah (qu)

Tanah Asli 1,43 kg/cm²

Tanah Remoulded 0,69 kg/cm². 2%PC + 9%CCR

5.2 Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh bahan stabilisator semen dan limbah karbit terhadap tanah lempung, penulis memberikan saran bahwa:

1. Perlu dilakukan percobaan lanjutan dengan penambahan variasi dari limbah karbit dan semen.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi lama pemeraman yang berbeda sehingga dapat dilakukan perbandingan nilai antar variasi untuk setiap bahan pencampur.

3. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai nilai ekonomis penggunaan limbah karbit sebagai bahan stabilisator (stabilizing agents) pada tanah lempung jika dikombinasikan dengan bahan pencampur semen.

4. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap proses stabilisasi ini dengan pengujian berbeda, misalnya Triaxial Test, dll.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Umum

2.1 1. Tanah

Tanah dapat didefenisikan sebagai akumulasi partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan antar partikelnya, yang terbentuk karena pelapukan dari batuan (R.F.Craig, 1989).Di antara partikel-partikel tanah terdapat ruang kosong yang disebut pori-pori (void space)yang bersisi air dan/atau udara. Tanah memiliki media pengangkut berupa gaya gravitasi, angin, air, dan gletsyer. Pada saat berpindah tempat , ukuran dan bentuk partikel dapat berubah dan terbagi dalam beberapa rentang ukuran.

Proses penghancuran dalam pembentukan tanah dari batuan terjadi secara fisis atau kimiawi. Proses fisis antara lain berupa erosi akibat tiupan angin, pengikisan oleh air dan gletsyer, atau perpecahan akibat pembekuan dan pencairan es dalam batuan. Tanah yang terjadi akibat penghancuran tersebut mempunyai komposisi yang sama dengan batuan asalnya. Proses pelapukan kimiawi sedikit berbeda. Proses kimiawi menghasilkan perubahan pada susunan mineral batuan asalnya. Proses ini akan banyak berhubungan dengan proses-proses kimia yang menyebabkan butir pada batuan yang tadinya menyatu menjadi terlepas-lepas. Salah

satunya sumbernya adalah cairan kimia yang berasal dari tumpukan sampah atau kotoran hewan bisa memicu proses pelapukan.

Segumpal tanah terdiri atas dua atau tiga bagian.Dalam tanah yang kering, hanya ada dua bagian, yaitu butir-butir tanah dan pori-pori udara. Dalam tanah yang jenuh juga terdapat dua bagian, yaitu bagian padat atau butiran dan air pori. Dalam keadaan tidak jenuh, tanah terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian padat (butiran), pori pori udara, dan air pori. Bagian-bagian tanah dapat digambarkan dalam bentuk diagram fase, seperti ditunjukkan Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Tiga Fase Elemen Tanah Dalam hal ini:

V = Isi (Volume) (cm3)

Va = Isi udara (Volume of air) (cm3)

Vw = Isi air (Volume of water) (cm3)

Vs = Isi butir-butir padat (Volume of solid) (cm3)

W = Berat (Weight) (gr)

Wa = Berat udara (Weight of air) (gr)

Ww = Berat air (Weight of water) (gr)

Ws = Berat butir-butir padat (Weight of solid) (gr)

Dari Gambar 2.1 diatas maka dapat diperoleh persamaan-persamaan untuk menghitung volume (V) dan berat tanah (W) sebagai berikut:

V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va (2.1) Jika diasumsikan bahwa udara tidak memiliki berat, maka berat total contoh tanah (W) dapat dinyatakan dengan:

W = Ws + Ww (2.2)

2.1.2. Sifat-Sifat Fisik Tanah

2.1.2.1. Kadar Air (Water Content)

Kadar air (W) merupakan perbandingan antara berat air (Ww) dengan berat butiran padat (Ws) dalam tanah tersebut, dinyatakan dalam persen.

W(%) = Ww

Ws x 100

(2.3)

Dimana:

Ww = Berat air (gr) Ws = Berat butiran (gr)

2.1.2.2. Angka Pori (Void Ratio)

Angka pori (e) merupakan perbandingan antara volume rongga (Vv) dengan volume butiran (Vs), biasanya dinyatakan dalam desimal.

e = Vv

Vs

(2.4)

Dimana:

e = angka pori

Vv = volume rongga (cm3) Vs = volume butiran (cm3)

2.1.2.3 Porositas (Porocity)

Porositas (n) merupakan perbandingan antara volume rongga (Vv) dengan volume total (V). Nilai n dapat dinyatakan dalam persen atau desimal.

n = Vv

V (2.5)

Dimana:

n = porositas

Vv = volume rongga (cm3) V = volume total (cm3)

2.1.2.4. Berat Volume Basah (Unit Weight)

Berat volume lembab atau basah (_γb) merupakan perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air dan udara(W) dengan volume tanah (V).

γb = W

V (2.6)

Dimana:

γb = Berat volume basah (gr/cm3) W = berat butiran tanah (gr) V = volume total tanah (cm3) dengan

W = Ww + Ws + Wv ( Wv = berat udara = 0 ).

Bila ruang udara terisi oleh air seluruhnya (Va = 0), maka tanah menjadi jenuh.

2.1.2.5. Berat Volume Kering (Dry Unit Weight)

Berat volume kering (γd) merupakan perbandingan antara berat butiran (Ws) dengan volume total (V) tanah.

γd = Ws

V (2.7)

Dimana:

γd = berat volume kering (gr/cm3) Ws = berat butiran tanah (gr) V = volume total tanah (cm3)

2.1.2.6. Berat Volume Butiran Padat (Soil Volume Weight)

Berat volume butiran padat (γs) merupakan perbandingan antara berat butiran tanah (Ws) dengan volume butiran tanah padat (Vs).

γs = Ws

V_s (2.8)

Dimana:

γs = berat volume padat (gr/cm3) Ws = berat butiran tanah (gr)

V_s = volume total padat (cm3)

2.1.2.7 Berat Jenis (Specific Gravity)

Berat jenis tanah (Gs) merupakan perbandingan antara berat volume butiran padat

(γs) dengan berat volume air (γw) pada temperature 4º.Nilai suatu berat jenis tanah tidak bersatuan (tidak berdimensi).

Gs = _γγs w

(2.9) Dimana:

Gs = berat jenis

γs = berat volume padat (gr/cm3₎

Nilai-nilai berat jenis dari berbagai jenis tanah dapat dilihat dalam Tabel 2.1 berikut ini:

Tabel 2.1 Berat Jenis Tanah

(Sumber: Mekanika Tanah Jilid I, Hardiyatmo, 2002) 2.1.2.8. Derajat Kejenuhan

Derajat kejenuhan (S) merupakan perbandingan volume air (Vw) dengan volume total rongga pori tanah (Vv), biasanya dinyatakan dalam persen.

S(%) = Vw

Vv x100 (2.10)

Dimana:

S = derajat kejenuhan

Vw = volume air (cm3)

Vv = volume total rongga pori tanah (cm3)

Macam Tanah Berat Jenis

Kerikil 2,65 – 2,68

Pasir 2,65 – 2,68

Lanau tak organic 2,62 – 2,68

Lempung organic 2, 58 – 2,65

Lempung tak organic 2,68 – 2,75

Humus 1,37

Bila tanah dalam keadaan jenuh air, maka S=1. Derajat kejenuhan dan kondisi tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut:

Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah

(Sumber: Mekanika Tanah Jilid I, Hardiyatmo, 2002)

2.1.3. Uji Klasifikasi Tanah

Ada beberapa pengujian yang dapat kita lakukan untuk mengklasifikasikan tanah.Diantaranya adalah uji batas-batas atterberg, analisa ukuran butir, dan analisis hidrometer.

2.1.3.1. Batas-Batas Atterberg

Batas-batas Atterberg digunakan untukmengklasifikasikan jenis tanahuntuk mengetahuiengineering propertiesdanengineeringbehaviortanahberbutirhalus.Pada tanahberbutir halushalyang palingpenting adalahsifatplastisitasnya.Plastisitas disebabkanolehadanyapartikelminerallempungdalam tanahyangdapatdidefinisikan sebagaikemampuantanahdalammenyesuaikanperubahanbentuk padavolumeyang

Keadaan Tanah Derajat Kejenuhan

Tanah kering 0

Tanah agak lembab > 0 – 0,25

Tanah lembab 0,26 – 0,50

Tanah sangat lembab 0,51 – 0,75

Tanah basah 0,76 – 0,99

konstan tanpa adanya retak ataupunremuk.

Plastisitas suatu tanah bergantung padakadar airsehingga tanahmemungkinkan menjadi berbentukcair, plastis, semi padat atau padat. Konsistensi suatu tanah bergantung pada gaya tarik antara partikel mineral lempungnya.

Atterberg (1911) memberikan carauntuk menggambarkan batas-batas konsistensi dari tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya. Batas-batastersebut adalah batas cair, batasplastis dan batas susut. Batas- batas Atterberg dapatdigambarkan seperti dalamGambar 2.2 .

Gambar 2.2 Batas-Batas Atterberg 1. Batas cair (Liquid Limit)

Batascair(liquidlimit) merupakankadarairtanahpadabatasantarakeadaan cairdankeadaanplastisyaknibatasatasdaridaerahplastis. Batascairditentukan dari pengujian Cassagrande (1948), yakni dengan menggunakan cawan yang telah dibentuk sedemikian rupa yang telah berisisampeltanah yang telah dibelah olehgroovingtooldandilakukandenganpemukulansampeldenganjumlahdua sampel dengan pukulan diatas 25 pukulan dan dua sampel dengan pukulan dibawah 25 pukulan sampai tanah yang telah dibelah tersebut menyatu. Hal ini dimaksudkan

agar mendapatkan persamaan sehingga didapatkan nilaikadarairpada25kalipukulan.Batascairmemilikibatasnilaiantara0–

1000,akantetapikebanyakantanahmemilikinilaibatascairkurangdari100 (Holtz danKovacs, 1981).

Alat pengujian untuk batas cair dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut:

2. Batas Plastis (Plastic Limit)

Batasplastis(plasticlimit)merupakankadarairtanah padakedudukanantara daerahplastisdansemipadat,yaitupersentasekadarairdi

manatanahdengandiametersilinder3,2 mmmulaimengalamiretak-retakketika digulung.

3. Batas Susut (Shrinkage Limit)

Batas susut (shrinkage limit) merupakan kadar air tanah pada kedudukan antara daerah semi padat dan padat, yaitu persentase kadar air di mana pengurangan kadar air selanjutnya mengakibatkan perubahan volume tanahnya. Percobaan batas susut dilaksanakan dalam laboratorium dengan cawan porselin diameter 44,4 mm dengan tinggi 12,7 mm. Bagian dalam cawan dilapisi oleh pelumas dan diisi dengan tanah jenuh sempurna yang kemudian dikeringkan dalam oven. Volume ditentukan dengan mencelupkannya dalam air raksa. Batas susut dapat dinyatakan dalam berikut:

SL = �(m1−m2)

m2 −

(v1−v2)γw

m2 �x 100 % (2.11)

Dimana:

m₁ = berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)

m2 = berat tanah kering oven (gr)

v1 = volume tanah basah dalam cawan (cm3)

v2 = volume tanah kering oven (cm3)

4. Indeks Plastisitas (Plasticity Index)

Indeks Plastisitas(plasticityindex) adalahselisih batas cairdan batas plastis.Adapunrumusandalammenghitung besarannilaiindeksplastisitasadalah sesuai dengan persamaan2.12 , sepertiyangditunjukkan pada rumusan dibawah.

PI=LL -PL (2.12)

Dimana:

PI = indeks plastisitas LL = batas cair

PL = batas plastis

Indeksplastisitasmerupakanintervalkadarair dimanatanahmasih bersifat plastis. Karenaitu, indeks plastisitas menunjukkan sifat keplastisitasan tanahtersebut.Jikatanahmempunyaiintervalkadarairdaerahplastisyang kecil, maka keadaaninidisebutdengantanahkurus,kebalikannya jikatanah mempunyai interval kadar air daerah plastisyang besar disebuttanahgemuk.

Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah

(Sumber: Mekanika Tanah Jilid I, Hardiyatmo, 2002) 2.1.3.2. Gradasi Ukuran Butir

Sifat-sifat jenis tanah tertentu banyak tergantung pada ukurannya. Besarnya butiran juga merupakan dasar untuk klasifikasi atau pemberian nama pada macam tanah.

Besar butiran tanah biasanya digambarkan dalam grafik yaitu merupakan grafik lengkung (Grading Curve) atau grafik lengkung pembagi butir (Partial Size Distribution Cueve). Suatu tanah yang mempunyai kurva distribusi ukuran butir yang hampir vertikal (semua partikel dengan ukuran yang hampir sama) disebut tanah yang uniform (Uniformly Graded). Apabila kurva membentang pada daerah yang agak besar, tanah disebut bergradasi baik.Berikut ini adalah gambar alat yang digunakan untuk pengujian analisa saringan (Sieve Analysis).

PI Tingkat Plastisitas Jenis Tanah Kohesi

0 Non – Plastis Pasir Non – Kohesif

< 7 Plastisitas Rendah Lanau Kohesif Sebagian 7 – 17 Plastisitas Sedang Lempung Berlanau Kohesif

Gambar 2.4 Ayakan Untuk Pengujian Sieve Analysis (Das, 1998)

2.1.3.3. Analisa Hidrometer

Analisa hidrometer didasarkan pada prinsip sedimentasi (pengendapan) butir-butir tanah dalam air. Bila suatu contoh tanah dilarutkan dalam air, partikel-partikel tanah akan mengendap dengan kecepatan yang berbeda-beda tergantung pada bentuk, ukuran, dan beratnya (Das, 1998). Analisa hidrometer juga digunakan untuk memperpanjang kurva distribusi analisa saringan dan untuk memperkirakan ukuran-ukuran yang butirannya lebih kecil dari ayakan No.200.Analisa hidrometer tidak secara langsung digunakan dalam system klasifikasi tanah. Detail dari uji ini dapat ditemukan di ASTM D422 (Bowles, 1984). Berikut ini adalah gambar alat yang digunakan untuk pengujian analisa hidrometer (Hydrometer Analysis)

Gambar 2.5 Alat Hidrometer Jenis ASTM 152H (Das, 1998)

2.1.4. Sistem Klasifikasi Tanah

2.1.4.1. Klarifikasi Berdasarkan Tekstur / Ukuran Butir Tanah

Seperti diketahui bahwa di alam ini tanah terdiri dari susunan butir-butir antara lain: pasir, lumpur, dan lempung yang persentasenya berlainan. Klasifikasi tekstur ini dikembangkan oleh departemen pertanian Amerika Serikat (U.S. Departement of Agriculture) dan deskripsi batas-batas susunan butir tanah di bawah system U.S.D.A. Kemudian dikembangkan lebih lanjut dan digunakan untuk pekerjaan jalan raya yang lebih dikenal dengan klasifikasi tanah berdasarkan persentase susunan butir tanah oleh U.S. Public Roads Administration. Diagram klasifikasi tekstur dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.6 Diagram Klasifikasi Tekstur

Gambar 2.6 Diagram Klasifikasi Tekstur

2.1.4.2. Klasifikasi Sistem Kesatuan Tanah (Unified Soil Classification System)

Sistem klasifikasi berdasarkan hasil-hasil percobaan laboratorium yang paling banyak dipakai secara meluas adalah sistem klasifikasi kesatuan tanah.Percobaan laboratorium yang dipakai adalah analisis ukuran butir dan batas-batas Atterberg.Semua tanah diberi dua huruf penunjuk berdasarkan hasil-hasil percobaan ini.

Ada dua golongan besar tanah-tanah yang berbutir kasar, < 50% melalui ayakan No.200 dan tanah-tanah berbutir halus > 50% melalui ayakan No.200.Sistem ini pada awalnya dikembangkan untuk pembangunan lapangan terbang, diuraikan oleh Casagrande (1948). Ia telah dipakai sejak tahun 1942 , tetapi diubah sedikit

pada tahun 1952 agar dapat terpakai pada konstruksi bendungan dan konstruksi-konstruksi lainnya. Simbol-simbol yang digunakan untuk mengklasifikasikan tanah dengan sistem unified ini adalah sebagai berikut:

Huruf pertama: Huruf kedua:

G = kerikil (Gravel) W = bergradasi baik (Well graded)

S = pasir (Sand) P = bergradasi buruk (Poor graded)

W & P dari lengkung gradasi M = kelanauan (Muddy)

C = kelempungan (Clayey)

dari diagram plaastisitas

M = lanau (Mud) L = batas cair rendah (Low LL)

C = lempung (Clay) H = bataas cair tinggi (High LL)

Gambar 2.7 Klasifikasi Tanah Sistem Unified

2.1.4.3 Klasifikasi Sistem AASHTO (AASHTO Classification System)

Klasifikasi tanah sistem ini dikembangkan pada tahun 1929 oleh Public Road Administration Classification System.Dalam sistem klasifikasi AASHTO ini, tanah diklasifikasikan dalam 7 kelompok besar yaitu A-1 sampai dengan A-7. Tanah-tanah

yang diklasifikasikan dalam kelompok A-1, A-2, dan A-3 adalah tanah-tanah berbutir kasar dimana 35% atau kurang butir-butir tersebut melalui ayakan No.200. Sedangkan tanah-tanah yang diklasifikasikan dalam kelompok A-4, A-5, A-6, dan A-7 adalah tanah dimana butir-butirnya 35% atau lebih melalui ayakan No.200. Pada umumnya tanah ini adalah lumpur dan lempung.

Gambar 2.8 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

2.1.5. Sifat-Sifat Mekanis Tanah

2.1.5.1. Pemadatan Tanah (Compaction)

Pemadatan (compaction) merupakan proses naiknya kerapatan tanah dengan memperkecil jarak antar partikel sehingga terjadi reduksi volume udara: tidak terjadi perubahan volume air yang cukup berarti pada tanah ini. Pada dasarnya pemadatan merupakan usaha mempertinggi kepadatan tanah dengan pemakaian energi mekanis

untuk menghasilkan pemampatan partikel.Energi pemadatan di lapangan dapat diperoleh dari mesin gilas, alat-alat pemadatan getaran dan dari benda-benda berat yang dijatuhkan.Di dalam laboratorium digunakan alat-alat pemadatan tanah untuk percobaan. Derajat kepadatan yang dapat dicapai tergantung tiga faktor yang saling berhubungan, yaitu kadar air selama pemadatan, volume dan jenis tanah dan jenis beban pemadat yang digunakan (Krebs dan Walker, dalam Budi Satrio 1998).

Ada 2 macam percobaan di laboratorium yang biasa dipakai untuk menentukan kadar air optimum (Optimum Moisture Content = O.M.C) dan berat isi kering maksimum (Maximum Dry Density= γd). Percobaan-percobaan tersebut ialah percobaan pemadatan standar (Standart Compaction Test) dan percobaan pemadatan modifikasi (Modified Compaction Test). Pada tanah yang mengalami pengujian pemadatan akan terbentuk grafik hubungan berat volume kering dengan kadar air. Kemudian dari grafik hubungan antara kadar air dan berat volume kering ditentukan kepadatan maksimum dan kadar air optimum.

Gambar 2.9 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah

Pengujian uji tekan bebas ini dimaksudkan untuk menentukan besarnya kekuatan tekan bebas contoh tanah dan batuan yang bersifat kohesif dalam keadaan asli maupun buatan (remoulded). Yang dimaksud dengan kekuatan tekan bebas adalah beban aksial persatuan luas pada saat benda uji mengalami keruntuhan pada saat regangan axialnya mencapai 20%.Bilamaksudpengujianadalah untuk menentukanparameterkuatgeser tanah,pengujian ini hanya cocok untuk jenis

tanah lempung jenuh, dimana

padapembebanancepat,airtidaksempatmengalirkeluardaribendauji.

Berikut ini adalah gambar skematik dari prinsip pembebanan pada uji tekan bebas:

Gambar 2.10 Skema Uji Tekan Bebas

Teganganaksialyangditerapkandiatasbendaujiberangsur-angsurditambah sampaibendaujimengalamikeruntuhan.Padasaatkeruntuhannya,karenaσ3=0,maka:

τf = σ1

2 =

qu

2 = cu (2.13)

Dimana:

σ1 = tegangan utama (kg/cm2₎ qu = kuat tekan bebas tanah (kg/cm2)

cu = kohesi (kg/cm2)

Gambar 2.11 menunjukkan lingkaran Mohr untuk pengujian Unconfined Compression Test (UCT).

Gambar 2.11 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu Di Atas Sebagai Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap (Das, 2008)

Tabel 2.4 Hubungan Konsistensi Dengan Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung

Konsistensi qu (kN/m2)

Lempung keras > 400

Lempung sangat kaku 200 – 400

Lempung kaku 100 – 200

Lempung sedang 50 – 100

Lempung lunak 25 – 50

Lempung sangat lunak < 25

(Sumber: Mekanika Tanah Jilid I, Hardiyatmo, 2002)

Dalam praktek untuk mengusahakan agar kuat geser undrained yang diperoleh dari hasil uji tekan bebas mendekati sama dengan hasil uji triaksial pada kondisi keruntuhan, beberapa hal harus dipenuhi, antara lain (Holtz dan Kovacs, 1981):

1. Benda uji harus 100% jenuh, kalau tidak, akan terjadi desakan udara di dalam ruang pori yang menyebabkan angka pori (e) berkurang sehingga kekuatan benda uji bertambah.

2. Benda uji tidak boleh mengandung retakan atau kerusakan yang lain. Dengan kata lain benda uji harus utuh dan merupakan lempung homogen.

3. Tanah harus terdiri dari butiran sangat halus. Hal ini berarti bahwa penentuan kuat geser tanah dari uji tekan bebas hanya cocok untuk tanah lempung. 4. Proses pengujian harus berlangsung dengan cepat sampai contoh tanah

mencapai keruntuhan. Jika waktu yang dibutuhkan dalam pengujian terlalu lama, penguapan dan pengeringan benda uji akan menambah tekanan kekang dan dapat menghasilkan kuat geser yang lebih tinggi. Waktu yang cocok biasanya sekitar 5 sampai 15 menit.

2.1.5.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb

Teorikeruntuhanberfungsiuntuk mengujihubunganantarategangan normaldantegangan gesertanah,dimanakeruntuhan(failure)adalah ketidakmampuanelementanahuntukmenahanbeban

akibatpembebanan.Keruntuhanjugadapat

didefenisikansebagaikeadaandimanatanahtidakdapat menahanreganganyangbesardan ataupenurunankeadaanreganganyangsangat cepat.

Padasekitartahun1776, Coulombmemperkenalkanhubunganlinearyang terjadi antara tegangan normal dan tegangan geser.

τf = c + tan∅ (2.14)

Dimana:

c = kohesi (kg/cm2)

Ø = sudut geser internal ( º)

Gambar 2.12 Grafik Hubungan Tegangan Normal dan TeganganGeser

2.2. Bahan-Bahan Penelitian

2.2.1. Tanah Lempung

2.1.2.1 Defenisi Lempung

Tanah lempung merupakan tanah dengan ukuran mikrokopis sampai dengan sub-mikroskopis (tidak dapat dilihat dengan jelas hanya dengan mikroskopis biasa) yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika, mineral-mineral lempung (clay mineral), dan mineral-mineral sangat halus lain. Dari segi material (bukan ukurannya), yang disebut tanah lempung (mineral

lempung) adalah tanah yang mempunyai partikel-partikel mineral tertentu yang “menghasilkan sifat-sifat plastis pada tanah bila dicampur dengan air” (Grim, 1953).

Dalam klasifikasi tanah secara umum, partikel tanah lempung memiliki diameter 2µm atau sekitar 0,002 mm (USDA, AASHTO, USCS).Di beberapa kasus partikel berukuran antara 0,002 mm sampai 0,005 mm masih digolongkan sebagai partikel lempung (ASTM-D-653). Sifat-sifat yang dimiliki 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

2.1.2.2. Lempung dan Mineral Penyusunnya

Mineral lempung merupakansenyawasilikat yangkompleksyang terdiri darialuminium,magnesium danbesi.Duaunitdasardariminerallempungadalah silika tetrahedradan aluminium oktahedra. Setiap unittetrahedra terdiri dari empatatom oksigenyangmengelilingisatuatom silikondanunitoktahedraterdiri darienamgugusionhidroksil(OH)yangmengelilingiatomaluminium(Das, 2008).

Satuan struktur dasar dari mineral lempung terdiri dari silika tetrahedron dan aluminium octahedron.Satuan-satuan dasar tersebut bersatu membentuk struktur lembaran dan jenis-jenis mineral lempung tersebut tergantung dari komposisi susunan satuan struktur dasar atau tumpuan lembaran serta macam ikatan antara

masing-masing lembaran.

Unit-unitsilikatetrahedraberkombinasimembentuklembaransilika(silicasheet) dan unit-unit oktahedraberkombinasi membentuk lembaran oktahedra (gibbsite sheet). Bilalembaransilikaituditumpukdiataslembaranoktahedra,atom-atomoksigen tersebut akan menggantikan posisi ion hidroksil pada oktahedra untuk memenuhi keseimbangan muatan mereka.

(a) (b)

(c) (d)

(e)

Gambar 2.13StrukturAtomMineral Lempung (a )silicatetrahedra; (b)silica sheet ; ( c )aluminium oktahedra ; (d ) lembaran oktahedra (gibbsite) ; ( e )lembaran silika –

Lempung terdiri dari berbagai mineral penyusun, antara lain mineral lempung (kaolinite, montmorillonite, dan illite group) dan mineral-mineral lain dengan ukuran sesuai dengan batasan yang ada (mika group, serpentinite group)

1. Kaolinite

Kaolinite adalahhasil pelapukan sulfat atau air yang mengandung karbonatpadatemperatursedang. Dimanakaolinitemurniumumnya berwarnaputih,putihkelabu,kekuning-kuningan ataukecoklat-coklatan. Mineralkaoliniteberwujudseperti lempengan-lempengantipisdengan

diameter1000Åsampai20000Ådanketebalandari100Åsampai1000 Å denganluasanspesifikperunit massa±15m2/gr.

Silikatetrahedramerupakanbagiandasar

daristrukturkaoliniteyangdigabungdengansatu lembaranaluminaoktahedran(gibbsite) danmembentuksatuunitdasar dengantebalsekitar 7,2Å (1Å=10-10m)sepertiyang terlihatpada Gambar2.14a.Hubunganantarunit dasarditentukanolehikatanhidrogen dan gaya bervalensi sekunder. Kedua lembaran terikat bersama-sama, sedemikian rupa sehingga ujung dari lembaran silika dan satu dari lapisan lembaran oktahedra membentuk sebuah lapisan tunggal. Dalam kombinasi lembaran silika dan aluminium, keduanya terikat oleh ikatan hidrogen (Gambar 2.14b). Pada keadaan tertentu, partikel kaolinite mungkin lebih dari seratus tumpukan yang sukar dipisahkan. Karena itu, mineral ini stabil dan air tidak dapat masuk di antara lempengannya untuk menghasilkan pengembangan atau penyusutan pada sel satuannya. Mineral kaolinite memiliki rumus kimia sebagai berikut:

(OH)8Al4Si4O10

Gambar struktur kaolinite dapat dilihat pada Gambar 2.14

Gambar 2.14 (a) Diagram skematik struktur kaolinite (Lambe, 1953) (b) Struktur atom kaolinite (Grim, 1959)

2. Montmorillonite

Montmorillonite adalah nama yang diberikan pada mineral lempung yang ditemukan di Montmorillon, Perancis pada tahun 1847. Montrnorillonite, disebut juga dengan smectite, adalah mineral yang dibentuk oleh dua lembaran silika dan satu lembaran aluminium (gibbsite) (Gambar 2.15a). Lembaran oktahedra terletak di antara dua lembaran silika dengan ujung tetrahedra tercampur dengan hidroksil dari lembaran oktahedra untuk membentuk satu lapisan tunggal (Gambar 2.15b).

Gambar 2.15 (a) Diagram skematik struktur montmorrilonite (Lambe, 1953) (b) Struktur atom montmorrilonite (Grim, 1959)

Mineral montmorillonite memiliki rumus kimia sebagai berikut: (OH)4Si8Al4O20 . nH2O

Dimana:

nH2O adalah banyaknya lembaran yang terabsorbsi air. Mineral montmorillonite juga disebut mineral dua banding satu (2:1) karena satuan susunan kristalnya terbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedra mengapit satu lempeng aluminium oktahedral ditengahnya.

Dalam lembaran oktahedra terdapat substitusi parsial aluminium oleh magnesium. Karena adanya gaya ikatan van der Waals yang lemah di antara ujung lembaran silika dan terdapat kekurangan muatan negatif dalam lembaran oktahedra, air dan ion-ion yang berpindah-pindah dapat masuk dan memisahkan lapisannya. Jadi, kristal montmorillonite sangat kecil, tapi pada waktu tertentu mempunyai gaya tarik yang kuat terhadap air. Tanah-tanah yangmengandung montmorillonite sangat

mudah mengembang oleh tambahan kadar air, yang selanjutnya tekanan pengembangannya dapat merusak struktur ringan dan perkerasan jalan raya.

3. Illite

Illite adalah bentuk mineral lempung yang terdiri dari mineral-mineral kelompok illite.Bentuk susunan dasarnya terdiri dari sebuah lembaran aluminium oktahedra yang terikat di antara dua lembaran silika tetrahedra.Dalam lembaran oktahedra, terdapat substitusi parsial aluminium oleh magnesium dan besi, dan dalam lembaran tetrahedra terdapat pula substitusi silikon oleh aluminium (Gambar 2.16).Lembaran-lembaran terikat besama-sama oleh ikatan lemah ion-ion kalium yang terdapat di antara lembaran-lembarannya. Ikatan-ikatan dengan ion kalium (K+) lebih lemah daripada ikatan hidrogen yang mengikat satuan kristal kaolinite, tapi lebih kuat daripada ikatan ionik yang membentuk kristal montmorillonite. Susunan Illite tidak mengembang oleh gerakan air di antara lembaran-lembarannya.

Mineral illite memiliki rumus kimia sebagai berikut:

(OH)4Ky(Si8-y . Aly)(Al4. Mg6 .Fe4 . Fe6)O20

Dimana y adalah antara 1 dan 1,5. Illite memiliki formasi struktur satuan kristal, tebal dan komposisi yang hampir sama dengan montmorillonite. Perbedaannya ada pada :

 Kalium (K) berfungsi sebagai pengikat antar unit kristal sekaligus sebagai penyeimbang muatan.

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

Gambar struktur kaolinite dapat dilihat pada Gambar 2.16

Gambar 2.16 Diagram Skematik Struktur Illite ( Lambe, 1953 )

2.2.1.3. Sifat Umum Lempung

Bowles (1984) menyatakan beberapa sifat umum mineral lempung antara lain: 1. Hidrasi.

Partikel mineral selalu mengalami hidrasi, hal ini dikarenakan lempung biasanya bermuatan negatif, yaitu partikel dikelilingi oleh lapisan-lapisan molekul air yang disebut sebagai air terabsorbsi. Lapisan ini umumnya memiliki tebal dua molekul.Oleh karena itu disebut sebagai lapisan difusi ganda atau lapisan ganda. 2. Aktivitas

Hasil pengujianindex properties dapat digunakan untuk mengidentifikasi tanahekspansif.Hardiyatmo(2006) merujukpadaSkempton(1953)

mendefinisikanaktivitastanah lempungsebagaiperbandinganantaraIndeks Plastisitas(IP)denganprosentase

butiranyanglebihkecildari0,002mmyangdinotasikandenganhurufC,disederhanakandal ampersamaan:

A = PI

fraksitanahlempung (2.15)

Dimana untuknilai A >1,25 tanah digolongkan aktif dan bersifat ekspansif. Pada nilai1,25<A <0,75 tanah digolongkan normalsedangkan tanahdengannilaiA <0,75 digolongkantidak aktif.

Nilai- nilai khas dari aktivitas dapat dilihat pada Tabel 2.5 Tabel 2.5 Aktivitas Tanah Lempung

Minerologi Tanah Lempung Nilai Aktivitas

Kaolinite 0,4–0,5

Illite 0,5–1,0

Montmorillonite 1,0–7,0

(Sumber: Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), Bowles, 1984)

3. Flokulasi dan Disperse

Flokulasimerupakanperistiwa penggumpalanpartikellempung didalam larutanair akibatminerallempung umumnyamempunyaipH>7. Flokulasilarutandapat dinetralisir denganmenambahkanbahan-bahan yangmengandungasam (ionH+), sedangkan penambahanbahan-bahanalkaliakanmempercepatflokulasi.Untuk menghindari flokulasi larutan air dapat ditambahkan zatasam. Lempung yang baru saja terflokulasi dapat dengan mudah didispersikan kembali ke dalam larutan dengan

menggoncangnya, menandakan bahwa tarikan antar partikel jauh lebih kecil dari gaya goncangan. Apabila lempung tersebut telah didiamkan beberapa waktu dispersi tidak dapat tercapai dengan mudah, yang menunjukkan adanya gejala tiksotropik, dimana kekuatan didapatkan dari lamanya waktu. Sebagai contoh, tiang pancang yang dipancang ke dalam lempung lunak yang jenuh akan membentuk kembali struktur tanah di dalam suatu zona di sekitar tiang tersebut. Kapasitas beban awal biasanya sangat rendah, tetapi sesudah 30 hari atau lebih, beban desain akan dapat terbentuk akibat adanya adhesi antara lempung dan tiang (R.F.Craig, Mekanika Tanah).

4. Pengaruh Zat Cair

Faseairyang beradadi dalamstrukturtanah lempungadalahairyang tidak murnisecarakimiawi.Pada pengujiandilaboratoriumuntuk batasAtterberg, ASTMmenentukanbahwa airsuling ditambahkansesuaidengankeperluan. Pemakaianairsulingyang relatifbebasiondapatmembuathasilyangcukup berbedadariapayangdidapatkandari tanahdi lapangandenganairyang telah terkontaminasi.Air yangberfungsi sebagai penentu sifat plastisitas dari lempung. Satu molekulair memilikimuatan positif danmuatannegatifpada ujungyang berbeda(dipolar).Fenomenahanyaterjadipadaairyangmolekulnyadipolar

dantidakterjadipadacairanyangtidakdipolarsepertikarbontetrakolrida

(Ccl₄)yangjikadicampurlempungtidakakanterjadiapapun. Sifat dipolar air dapat dilihat pada Gambar 2.17 berikut

Terdapat 3 mekanisme yang menyebabkan molekul air dipolar dapat tertarik oleh permukaan partikel lempung secara elektrik:

1. Tarikan antar permukaan negatif dan partikel lempung dengan ujung positif dipolar.

2. Tarikan antara kation-kation dalam lapisan ganda dengan muatan negatif dari ujung dipolar. Kation-kation ini tertarik oleh permukaan partikel lempung yang bermuatan negatif.

3. Andil atom-atom hidrogen dalam molekul air,yaitu ikatan hidrogen antara atom oksigen dalam partikel lempung dan atom oksigen dalam molekul-molekul air (hydrogen bonding).

Gambar 2.18 Tarik Menarik Molekul Dipolar Pada Lapisan Ganda

Air biasanya tidak banyak mempengaruhi kekuatan tanah kohesif. Sebagai contoh, kuat geser tanah pasir mendekati sama pada kondisi kering maupun jenuh air. Tetapi, jika air berada pada lapisan pasir yang tidak padat, beban dinamis seperti gempa bumi dan getaran lainnya sangat mempengaruhi kuat gesernya. Sebaliknya, tanah butiran halus khususnya tanah lempung akan banyak dipengaruhi oleh air. Karena pada tanah berbutir halus, luas permukaan spesifik menjadi lebih besar, variasi kadar air akan mempengaruhi plastisitas tanahnya.

Mekanisme 1

Mekanisme 2

2.2.2. Semen

2.2.2.1. Umum

Semen(cement) adalahhasilindustridaripaduanbahanbaku:batu kapur/gampingsebagaibahanutamadanlempung/tanah liatataubahan pengganti lainnyadenganhasil akhirberupa padatanberbentuk bubuk/bulk,tanpa memandang prosespembuatannya,yang mengerasatau membatu pada pencampurandenganair. Dalam pengertianumum,semenadalahsuatu binder (perekat),suatuzatyangdapat menetapkandanmengeraskandenganbebas,dandapatmengikatmateriallain.

Semenyangdigunakandalam konstruksi digolongkankedalamsemen hidrolik dan semennon-hidrolik.Semenhidrolik adalahsemenyangmemilikikemampuanuntukmengikat

danmengerasdidalamair.Contoh semenhidrolik antaralainsemen portland,semenpozzolan,semenalumina,sementerak,semenalam dan lain-lain. Sedangkan semennonhidrolikadalahsemenyangtidak memilikikemampuan untuk mengikatdanmengerasdidalam air, akantetapidapatmengerasdiudara. Contoh utama dari semen non hidrolik adalah kapur.

Penguatan danpengerasan semen hidrolik disebabkan adanya pembentukan airyang mengandung senyawa-senyawa, pembentukan sebagaihasil reaksi antarakomponensemendenganair.Reaksidanhasil reaksi mengarah kepadahidrasidanhidratsecaraberturut-turut. Sebagaihasildarireaksiawal dengansegera,suatupengerasandapatdiamati padaawalnya dengansangatkecil danakanbertambahseiringberjalannyawaktu.Setelahmencapaitahap tertentu, titik inidiarahkanpada permulaantahap pengerasan.Penggabunganlebihlanjut disebut penguatan setelahmulai tahap pengerasan.

Jenis-jenis semen:

1. SemenAbuatausemenPortlandadalahbubuk/bulkberwarnaabukebiru- biruan, dibentukdaribahanutama batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggiyangdiolahdalam tanuryangbersuhudanbertekanantinggi Semenini biasadigunakansebagaiperekatuntukmemplester.Semeniniberdasarkan

prosentasekandunganpenyusunannyaterdiridari5tipe,yaitutipeIsampai tipe V. 2. SemenPutih(graycement)adalahsemenyanglebihmurnidarisemenabu dan

digunakanuntuk pekerjaan penyelesaian(finishing), seperti sebagaifiller ataupengisi. Semenjenisinidibuatdaribahanutamakalsit(calcite) limestone murni.

3. OilWell Cementatausemensumurminyakadalahsemenkhususyang digunakandalam prosespengeboranminyakbumiataugasalam,baikdidarat maupun di lepas pantai.

4. Mixed&FlyAshCementadalahcampuransemenabudenganPozzolan buatan(fly ash).Pozzolanbuatan(flyash)merupakanhasilsampingandari

pembakaranbatubarayangmengandungamorphoussilica,aluminium oksida, besioksida danoksidalainnyadalam variasijumlah.Semeninidigunakan sebagaicampuran untukmembuat beton, sehingga menjadi lebih keras.

2.2.2.2. Semen Portland

Semen Portland (sering disebut sebagai OPC, dari Ordinary Portland Cement) adalah jenis yang paling umum dari semen dalam penggunaan umum di seluruh dunia karena merupakan bahan dasar beton, plesteran semen, dan sebagian besar non-nat khusus. Ini adalah bubuk halus yang diproduksi dengan menggiling klinker semen Portland (lebih dari 90%), jumlah terbatas kalsium sulfat (yang

mengontrol waktu yang ditetapkan) dan sampai 5% bagian kecil sebagaimana diizinkan oleh berbagai standar.

2.2.2.3 Jenis-Jenis Semen Portland

Dalam perkembangannya, semen Portland dibagi dalam beberapa jenis sesuaidengankebutuhanpemakaiansemenyangdisebabkanoleh kondisi lokasimaupunkondisi tertentuyangdibutuhkanpadapelaksanaankonstruksi. Jenis-jenis Semen Portland itu antara lain:

1. Semen Portland Tipe I

Semen portland tipe I dipakai untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus terhadap panas hidrasi dan kekuatan tekan awal. Cocok dipakai pada tanah dan air yang mengandung sulfat 0,0% – 0,10% dan dapat digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung bertingkat, perkerasan jalan, struktur rel, dan lain-lain.

2. Semen Portland Tipe II

Semen portland tipe II digunakan untuk konstruksi bangunan dari beton massa yang memerlukan ketahanan sulfat (Pada lokasi tanah dan air yang mengandung sulfat antara 0,10% – 0,20%) dan panas hidrasi sedang, misalnya bangunan dipinggir laut, bangunan dibekas tanah rawa, saluran irigasi, beton massa untuk dam-dam dan landasan jembatan.

3. Semen Portland Tipe III

Semen portland tipe III digunakan untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan awal tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan

terjadi, misalnya untuk pembuatan jalan beton, bangunan-bangunan tingkat tinggi, bangunan-bangunan dalam air yang tidak memerlukan ketahanan terhadap serangan sulfat.

4. Semen Portland Tipe IV

Semen portland tipe IV digunakan untuk keperluan konstruksi yang memerlukan jumlah dan kenaikan panas harus diminimalkan. Oleh karena itu semen jenis ini akan memperoleh tingkat kuat beton dengan lebih lambat ketimbang Portland tipe I. Tipe semen seperti ini digunakan untuk struktur beton masif seperti dam gravitasi besar yang mana kenaikan temperatur akibat panas yang dihasilkan selama proses curing merupakan faktor kritis.

5. Semen Portland Tipe V

Semen portland tipe V dipakai untuk konstruksi bangunan-bangunan pada tanah/ air yang mengandung sulfat melebihi 0,20% dan sangat cocok untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan, dan pembangkit tenaga nuklir.

PersyaratankomposisikimiasemenPortlandmenurutASTMDesignationC150-92, seperti terlhat padaTabel. 2.6

Tabel 2.6 Persyaratan Standart Komposisi Kimia Semen Portland

(Sumber: ASTM Standard On Stabilization With Admixture, 1992)

2.2.3. Limbah Kalsium Karbida (CCR)

Kalsium karbida atau karbit adalah sebuah senyawa kimia dengan rumus kimia CaC2. Senyawa murninya tidak berwarna, tapi kalsium karbida yang biasanya digunakan warnanya adalah abu-abu atau coklat dengan kandungan CaC2 hanya sekitar 80-85% (sisanya adalah CaO, Ca3P2, CaS, Ca3N2, SiC, dll.). Penggunaan utamanya dalam industri adalah untuk pembuata

Karbit digunakan dalam proses pematang

Karena itu 1 gram CaC2 menghasilkan 349ml asetilen yang dihasilkan kemudia diperlukan dalam pengelasan.

Limbah kalsium karbit adalah bahan sisa dari industri pengolahan gas asitilena (acetylene).Limbah karbit yang digunakan pada percobaan ini diperoleh dari industri bengkel las karbit di Jl. Sei Serayu, Kecamatan Medan Baru, Sumatera Utara.Limbah karbit mengandung sekitar 60% unsur kalsium. Komposisi kimia limbah karbit antara lain yaitu 1,48 % SiO2, 59,98 % CaO, 0,09% Fe2O3, 9,07 % Al2O3, 0,67 % MgO dan 28,71% unsur lain (Benny Santoso, Indriyo Harsoyo dalam Novita, 2010).

Tabel 2.7 Hasil Pengujian Analisis Kimia Limbah Karbit

No Parameter Hasil Satuan Metode

1 Silika Oksida (SiO2) 3,8169 % Gravimetri 2 Besi Oksida (Fe2O3) 0,0007 % Spektrofotometri 3 Aluminium Oksida (Al2O3) 3,1151 % Gravimetri 4 Kalsium Oksida (CaO) 0,0093 % Titrimetri

(Sumber: Laboratorium Kimia Analitik Fakultas MIPA USU)

2.3. Stabilitas Tanah

2.3.1. Konsep Umum Stabilitas Tanah

Bowles (1984) mengemukakan bahwa ketika tanah di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat mudah tertekan atau pun memiliki indeks konsistensi yang tidak stabil, permeabilitas yang cukup tinggi, atau memiliki sifat-sifat lain yang tidak diinginkan yang membuatnya tidak sesuai untuk digunakan di dalam suatu proyek

konstruksi, maka tanah tersebut perlu dilakukan usaha stabilisasi tanah.

Stabilisasi tanahmerupakansuatuupayauntukmemperkuat atau menambahkankapasitasdukung tanahagar tanah tersebutsesuai dengan persyaratandan memiliki mutu yang baik. Tanahlempungmerupakam salahsatujenistanahyangseringdilakukan

prosesstabilisasi.Halinidisebabkansifatlunakplastisdankohesif padatanah lempungdisaatbasah.Sehingga menyebabkanperubahanvolumeyangbesar karena pengaruhair dan menyebabkantanahmengembang danmenyusutdalam jangka waktuyang relatif cepat. Sifat inilahyang menjadi alasan perlunya dilakukan proses stabilisasi agar sifat tersebut diperbaiki sehingga dapat meningkatkan daya dukung tanah tersebut.

Stabilisasi dapat berupa tindakan-tindakan sebagai berikut: a. Menambah kepadatan tanah

b. Menambah material yang tidak aktif, sehingga mempertinggi kohesi dan/atau tahan geser yang timbul

c. Menambah material agar dapat mengadakan perubahan-perubahan alami dan kimiawi material tanah

d. Merendahkan permukaan air tanah e. Mengganti tanah-tanah yang buruk

Stabilisasi memiliki3(tiga)cara yaitu:mekanis,fisis danpenambahan campuran(admixture)seperti caradenganmenggunakan lapisan tambahpada tanah (misalnyageogrid atau geotekstil),melakukanpemadatandan pemampatan dilapangansertadapatjugadenganmelakukanmemompaanairtanahsehingga airtanah mengalamipenurunan. Stabilisatoryang sering digunakan yakni semen,

kapur,abusekam padi,abucangkak sawit,abuampastebu,flyash,bitumendan bahan-bahan lainnya.Kelebihan stabilisasidenganmenggunakanbahan tambahan (admixture)adalah sebagai berikut:

a. Meningkatkan kekuatan b. Mengurangideformabilitas c. Menjaga stabilitas volume d. Mengurangipermeabilitas e. Mengurangierodibilitas f. Meningkatkan durabilitas

Dalam analisa stabilisasi tanah lempung ini, penulis akan melakukan usaha perbaikan tanah lempung dengan menggunakan campuran atau bahan tambahan (admixtures) berupa limbah karbit dan semen dengan variasi kadar campuran yang berbeda-beda.

2.3.2. Stabilitas Tanah Dengan Semen

Stabilisasi tanah dengan semen adalah salah satu alternatif perbaikan tanah dengan menambah bahan aditif.Stabilisasi tanah dengan semen diartikan sebagai pencampuran antara tanah yang telah dihancurkan, semen dan air, yang kemudian dipadatkan sehingga menghasilkan suatu material baru disebut Tanah – Semen dimana kekuatan, karakteristik deformasi, daya tahan terhadap air, cuaca dan sebagainya dapat disesuikan dengan kebutuhan untuk perkerasan jalan, pondasi bagunan dan jalan, aliran sungai dan lain-lain. Semen tidak hanya mengisi pori-pori tanah, tetapi juga menempel pada bidang-bidang kontak antara butir-butir tanah dan berfungsi sebagai bahan pengikat yang kuat (Kezdi, 1979).

Selain bisa menaikkan kekuatan dan mengurangi deformability, stabilitas tanah dengan semen juga dapat mengurangi permeabilitas tanah (Masyhur, 2002).Bermacam-macam semen yang dapat digunakan untuk stabilitas tanah. Tetapi semen portland tipe I adalah tipe semen yang paling umum digunakan untuk stabilisasi ini.

2.3.3. Stabilisasi Tanah Dengan Karbit

Dengan bertambah majunya pembangunan di negara kita, terutama di sektor industri, timbul suatu masalah yaitu: pembuangan sisa-sisa atau limbah industri yang tidak terpakai, dalam hal ini merupakan sisa-sisa produksi gas tabung asetilin yang memakai bahan baku karbit. Limbah pembakaran karbit tersebut akan dimanfaatkan untuk stabilisasi tanah dengan tujuan untuk meningkatkan daya dukung tanah asli. Mengacu pada pengetesan kadar unsur kimia yang dikandung limbah karbit di Laboratorium Kimia Industri Teknologi 10 Nopember Surabaya, diketahui bahwa kadar CaO yang terkandung di dalamnya hampir sama dengan kapur, di mana unsur CaO tersebut memberikan perbaikan terhadap sifat-sifat tanah terutama tanah yang diameter butirannya halus yaitu: jenis tanah lempung, karena bagian tanah yang halus (fined grained soil) memberikan respons yang baik tanah yang mempunyai clay content (< 2M > 10 % dan P.I.> 10).

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

. UMUM

Tanah merupakan bahan yang tidak terkonsolidasi dari kerak bumi dimana di atasnya akan dibangun suatu struktur atau dipakai sebagai bahan konstruksi.Tanah juga dapat didefenisikan sebagai bahan di atas batuan dasar, yang lepas dan tidak terkonsolidasi, yang dihasilkan oleh pelapukan batuan. (Bowles, 1993)

Tanah mempunyai peranan yang sangat penting sebagai media pondasi untuk menyebarkan beban bangunan kedalamnya.Kondisi tanah di setiap tempat sangatlah berbeda karena tanah secara ilmiah merupakan material yang rumit dan sangat bervariasi.Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat lunak sehingga tidak sesuai untuk pembangunan, maka tanah tersebut sebaiknya distabilisasi.

Stabilisasiadalahpencampuran tanahdenganbahantertentu,gunamemperbaikisifat-sifatteknistanah,ataudapat pulaberartiusahauntukmerubahataumemperbaiki sifat-sifatteknistanahtertentuagarmemenuhisyaratteknis tertentu(Hardiyatmo, 2010).

Bahantambah(additives)untukstabilisasiadalahbahanyangbiladitambahkan

kedalamtanahdengan perbandinganyangtepatakanmemperbaikisifat-sifat

teknistanah,sepertikekuatan, tekstur, workability

danplastisitas.Bahantambahyangbiasadigunakanuntukperbaikan

1.2.

LATAR BELAKANG

Seluruhbangunansipilberkaitaneratdengantanah,karenatanahdapatdigunakan

sebagaibahan bangunandan sebagaitempatbangunan dapatberdiri.Sepertidiketahui, dalam setiap pelaksanaan pembangunan, penyelidikan terhadap tanah adalah langkah awalyang harusdilakukan,gunamengetahuiapakahtanahdilokasipembangunantelah memenuhi persyaratan perencanaanyaitu stabilitas, deformasi dan kepadatan.Jenis tanahyang perlu diperhatikan adalah tanah lempung. Terdapat beberapa masalahyang harusdihadapiolehseorang insinyursipildilapangan,dimanasering dihadapkanpadakenyataanbahwalokasimemiliki karakteristiktanahyangkurang baik, sehingga untuk menambahkekuatan dan memperbaiki daya dukungnya perlu dilakukan upaya stabilisasipadatanah di lokasi tesebut.

Tanah lunak adalah tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki secara berhati-hati dapat menyebabkan masalah ketidakstabilan dan penurunan jangka panjang yang tidak dapat ditolerir; tanah tersebut mempunyai kuat geser yang rendah dan kompresibilitas yang tinggi.(Panduan Geoteknik 1 Proses Pembentukkan dan Sifat-Sifat Dasar Tanah Lunak, 2002).

Padatanahlunakterdapatduamasalahpokok. Pertama, masalahdayadukung tanahyangrendah.Kedua, masalahpenurunanyangbesar.Sifattanahlunakyang lain, yang jugakurang menguntungkanadalahmempunyaikadarair yangtinggi.Untuk mengatasihaltersebutdiperlukanupayaperbaikantanahmelaluiusaha stabilisasitanah. Dalam pengujian inimetoda stabilisasiyang digunakan adalah stabilisisasisecara dengan mencampuran semen dan limbah karbit pada tanah lempung.

bengkel las karbit.. Umumnya sisa-sisakarbitsisa pengelasan pada besi dibuang pada daerah tertentu atauditimbun didaerahsekitarbengkel.Disekitardaerah TerminalAmplas

Medansajaadasekitar30bengkellaskarbit.Diperkirakandalam seharitiap bengkelmenghasilkan1kglimbahkarbit,makadalam satutahunsajabengkel karbitdisekitarTerminalAmplasMedan mampumemproduksi10tonlimbah karbit. Dalam

penelitian ini, limbah karbit (calcium carbide residu/CCR) diperoleh dari limbah industri bengkel las karbit di Jl. Sei Serayu, Kecamatan Medan Baru, Sumatera Utara.

Kalsium karbit (CaC2) diperoleh dari reaksi kimia antara kapur dari proses pembakaran batu kapur dan arang batu. Limbah kapur karbit CCR (Ca(OH)2) diperoleh dari reaksi CaC2 dan air (H2O) untuk membentuk gas asitilena (C2H2), reaksi pembentuk CCR sebagai berikut (Jaturapitakkul dan Roongreung; 2003, Makaratat, dkk, 2010: Somna, dkk, 2011; Kampala dan Horpibulsuk, 2013; Horpibulsuk, dkk, 2012)

CaC2+H2O→C2H2 + Ca(OH)2

Selamainipemanfaatanlimbahpadattersebutbelum optimal.Limbahini hanya dimanfaatkan sebagai tanah timbun pada area di sekitar pabrik. Apabila keadaaninidibiarkanterusmenerus,maka semakinlamapabrikakankekurangan lahanuntukpenimbunanlimbahsehinggadimungkinkan terjadinya pencemaran lingkungan.

1.3.

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

1.3.1.Tujuan

Adapun tujuan penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui sifat fisik (index properties) dari tanah asli.

2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan semen dan limbah karbit terhadap stabilitas tanah.

3. Untuk mencari kadar persentase yang efektif dengan penambahan semen dan limbah karbit terhadap daya dukung tanah.

1.3.2.Manfaat

Penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk :

1. Pihak-pihak atau mahasiswa yang akan membahas hal yang sama.

2. Pihak-pihak yang membutuhkan informasi dan mempelajari hal yang dibahas dalam laporan tugas akhir.

1.4.

PEMBATASAN PENELITIAN

Batasan-batasan dalam penelitian ini yakni sebagai berikut : 1. Tanah yang dipakai tanah lempung Patumbak, Deli Serdang

2. Bahan stabilitas yang digunakan adalah limbah karbit yang telah lolos saringan no 200 3. Semen yang digunakan semen portland tipe I

4. Uji index properties tanah asli untuk mengetahui sifat fisis tanah yang dilakukan pada awal penelitian, meliputi:

 Uji kadar air

 Uji distribusi butiran atau analisa saringan

5. Komposisi campuran terdiri dari : tanah, semen, dan limbah karbit. Penambahan presentase limbah karbit sebesar 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, dan 11% dari berat tanah, dengan kadar semen tetap sebesar 2% dari berat tanah.

6. Penambahan kadar air terhadap masing-masing bahan pencampur sebesar 20% dari setiap persentase bahan campuran pada setiap benda uji untuk menghindari terjadinya absorbsi air akibat bahan pencampur (Soil Cement Base).

7. Berat tanah yang dimaksud adalah tanah dalam kondisi kering setelah dijemur di bawah sinar matahari dan lolos saringan no 4.

8. Pengujian untuk engineering properties dilakukan dengan uji Proctor Standard, uji kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test).

9. Masa pemeraman yaitu 14 hari.

1.5. METODOLOGI PENELITIAN

Berikut ini adalah metodologi dari penelitian ini, yaitu :

1. Tahap pendahuluan merupakan tahapan studi pustaka yang meliputi pengumpulan dan mempelajari literatur-literatur yang berkaitan dengan penelitian ini.

2. Tahap pengambilan tanah, tanah yang dipakai dalam pengujian adalah tanah lempung yang berasal dari PTPN II Patumbak, Deli Serdang.

3. Uji index properties tanah asli untuk mengetahui sifat fisis tanah yang dilakukan pada awal penelitian, meliputi:

 Uji kadar air

 Uji berat jenis tanah

 Uji distribusi butiran atau analisa saringan

4. Uji pendahuluan kepadatan tanah asli untuk pembuatan benda uji dengan standard Proctor.

5. Diambil sebanyak 13 (tiga belas) sampel tanah, dimana 1 (satu) digunakan sampel tanpa campuran atau tanah asli, 1 (satu) sampel dengan tambahan semen tanpa limbah karbit, 1 (satu) sampel dengan tambahan limbah karbit tanpa semen, dan 10 (sepuluh) digunakan sampel dengan campuran semen – limbah karbit.

6. Bahan pencampur yang digunakan dalam penelitian ini yaitu semen portland tipe I, tanah lempung (clay), dan limbah karbit dengan sepuluh variasi kadar yang berbeda yaitu 2% PC + 2% CCR, 2% PC + 3% CCR, 2% PC + 4% CCR, 2% PC + 5% CCR, 2% PC + 6% CCR, 2% PC + 7% CCR, 2% PC + 8% CCR, 2% PC + 9% CCR, 2% PC + 10% CCR, 2% PC + 11% CCR.

7. Waktu pemeraman (curing time) pada masing-masing benda uji agar campuran merata ditetapkan selama 14 hari (Samuel S. Pakpahan, 2014).

8. Pengujian terhadap sifat fisik tanah yang dilakukan terhadap benda uji yang telah diberi campuran bahan stabilisator mencakup pengujian Atterberg, pemadatan tanah, serta pengujian kuat tekan bebas.

1.6. SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan laporan penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi pemikiran dan kerangka awal penelitian yang akan dilakukan. Bab ini meliputi latar belakang, tujuan, serta metodologi penelitian.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi kajian teori dari literatur atau bahan bacaan yang digunakan dalam penelitian ini, baik itu dari jurnal, buku, internet, makalah dan sumber bacaan lainnya.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi penjabaran keseluruhan proses yang dilakukan selama penelitian berlangsung sampai selesai. Diantaranya bagaimana proses pengujian sampel dilakukan di laboratorium dan bagaimana mendapatkan data dari hasil pengujian.

BAB IV PENGOLAHAN DAN ANALISA DATA

Bab ini berisi tentang pembahasan atau hasil data-data yang dikumpulkan.Hasil data-data yang terkumpul tersebut kemudian di analisa sehingga diperoleh hasil atau tujuan akhir dari penelitian ini.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi penjabaran mengenai hasil akhir penelitian dan saran-saran dari peneliti yang dianggap dapat menjadi masukan bagi pihak lainnya.

ABSTRAK

Tanah mempunyai peranan yang sangat penting sebagai media pondasi untuk menyebarkan beban bangunan kedalamnya.Kondisi tanah di setiap tempat sangatlah berbeda karena tanah secara ilmiah merupakan material yang rumit dan sangat bervariasi.Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat lunak sehingga tidak sesuai untuk pembangunan, maka tanah tersebut sebaiknya distabilisasi.Bahantambahyangbiasadigunakanuntukstabilisasi tanahantaralain,semen,kapur, abuterbang,abusekampadi,ataucampuran antara duaatautigabahantambahtsb. Dalam penelitian ini, bahan tambah yang digunakan adalah semen dan limbah karbit.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat penambahan 2% PC dan variasi kadar limbah karbit pada tanah lempung, kemudian untuk mengetahui nilai kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined Compression Test) akibat adanya penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan limbah karbit

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penambahan bahan tersebut benar mempengaruhi index properties dan kuat tekan tanah. Tanah asli yang digunakan dalam penelitian ini memiliki nilai kuat tekan bebas sebesar 1,43 kg/cm2. Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai variasi kadar limbah karbit diperoleh nilai kuat tekan bebas terbesar terjadi pada kadar penambahan 2% semen + 9% limbah karbit yaitu sebesar 2,56 kg/cm2. Semakin banyak kadar limbah karbit yang digunakan, daya dukung akan terus mengalami penurunan tetapi tetap di atas nilai kuat tekan tanah asli.

TUGAS AKHIR

KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN SEMEN DAN LIMBAH KARBIT TERHADAP STABILITAS TANAH LEMPUNG DENGAN PENGUJIAN

KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST)

Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana

Disusun Oleh :

110404081 FARADITHA YESIKA

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Tanah mempunyai peranan yang sangat penting sebagai media pondasi untuk menyebarkan beban bangunan kedalamnya.Kondisi tanah di setiap tempat sangatlah berbeda karena tanah secara ilmiah merupakan material yang rumit dan sangat bervariasi.Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat lunak sehingga tidak sesuai untuk pembangunan, maka tanah tersebut sebaiknya distabilisasi.Bahantambahyangbiasadigunakanuntukstabilisasi tanahantaralain,semen,kapur, abuterbang,abusekampadi,ataucampuran antara duaatautigabahantambahtsb. Dalam penelitian ini, bahan tambah yang digunakan adalah semen dan limbah karbit.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat penambahan 2% PC dan variasi kadar limbah karbit pada tanah lempung, kemudian untuk mengetahui nilai kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined Compression Test) akibat adanya penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan limbah karbit

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penambahan bahan tersebut benar mempengaruhi index properties dan kuat tekan tanah. Tanah asli yang digunakan dalam penelitian ini memiliki nilai kuat tekan bebas sebesar 1,43 kg/cm2. Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai variasi kadar limbah karbit diperoleh nilai kuat tekan bebas terbesar terjadi pada kadar penambahan 2% semen + 9% limbah karbit yaitu sebesar 2,56 kg/cm2. Semakin banyak kadar limbah karbit yang digunakan, daya dukung akan terus mengalami penurunan tetapi tetap di atas nilai kuat tekan tanah asli.

Gambar 2.17SifatDipolarMolekulAir 40 Gambar 2.18Tarik Menarik Molekul Dipolar PadaLapisanGanda 41

Gambar 3.1Diagram Alir Penelitian 52

Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS 59

Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan 59

Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (liquid limit), Atterberg Limit 60

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi

campuran PC dan CCR 62

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi

campuran PC dan CCR 63

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan

variasi campuran PC dan CCR 64

Gambar 4.7 Kurva Kepadatan Tanah Asli 66

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)

tanah denganvariasi campuran 68

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan

regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli

dan tanah remoulded. 71

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan denganvariasi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Berat Jenis Tanah 14

Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 15

Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah 20

Tabel 2.4Hubungan Konsistensi Dengan Kuat Tekan Bebas Tanah

Lempung 29

Tabel 2.5Aktivitas Tanah Lempung 39

Tabel 2.6Persyaratan Standart Komposisi Kimia Semen Portland 46 Tabel 2.7Hasil Pengujian Analisis Kimia Limbah Karbit 47

Tabel 4.1Data Uji Sifat Fisik Tanah 58

Tabel 4.2Data Uji Sifat Fisik Limbah Karbit 60

Tabel 4.3Data Hasil Uji Atterberg Limits 61

Tabel 4.4Data Uji Pemadatan Tanah Asli 65

Tabel 4.5Data Hasil Uji Compaction 67

Tabel 4.6Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas 2% PC dengan Berbagai

Variasi Penambahan CCR 70

Tabel 4.7 Perbandingan Antara Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah

Remoulded 70

DAFTAR NOTASI

V Volume tanah(cm3)

Vs Volume butiran padat(cm3)

Vv Volume pori(cm3)

Vw Volume air di dalam pori(cm3)

Va Volume udara di dalam pori (cm3)

W Berat tanah(gr)

�� Berat butiran padat(gr) �� Berat air(gr)

ω Kadar air(%)

� Porositas

� Angka pori

γb Berat volume basah(gr/cm3)

�� Berat volume kering(gr/cm3) �� Berat volume butiran padat(gr/cm3) �� Berat jenis tanah

S Derajat kejenuhan(%)

SL Batas susut

LL Batas cair(%)

PL Batas plastis(%)

�� Kuat geser(kg/cm2) �1 Tegangan utama(kg/cm2)

�� Kuat tekan bebas tanah

�� Kohesi

Ø Sudut geser tanah (0)

�� Tegangan runtuh

St Sensitivitas

ε Regangan axial(%)

∆L Perubahan panjang(cm)

Lo Panjang mula-mula(cm)

A Luas rata-rata pada setiap saat (cm2) Ao Luas mula-mula(cm2)

σ Tegangan(kg/cm2)

P Beban(kg)

k Faktor kalibrasi proving ring N Pembacaan proving ring (div)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-1, Data UjiLaboratorium, Kadar Air danBeratJenis Lampiran-2, Data UjiLaboratorium, AnalisaSaringan

Lampiran-3, Data UjiLaboratorium, Atterberg Limit

Lampiran-4, Data UjiLaboratorium, Compaction Test

Lampiran-5, Data UjiLaboratorium, Unconfined Compression Test

Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Limbah Karbit Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan