Pengujian CBR (California Bearing Ratio) pada Stabilitas Tanah Lempung dengan Campuran Semen Portland Tipe I dan Abu Vulkanik

DAFTAR PUSTAKA

Das, B. M. 1991. Mekanika Tanah, Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis, Jilid I.

Jakarta: Erlangga.

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

Jakarta: Erlangga.

Bowles, J. E. 1991. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah).

Jakarta: Erlangga.

Restu, H. 2014. Pengaruh Lama Waktu Curing Terhadap Nilai CBR dan Swelling Pada Tanah Lempung Ekspansif Di Bojonegoro Dengan Campurab 6% Abu Sekam Padi dan 4% kapur. Program Studi Teknik Sipil Universitas

Brawijaya, Malang.

Hardiyatmo, H. C. 1992. Mekanika Tanah I. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka.

Ibrahim.2013. Stabilisasi Tanah Lempung Dengan Penambahan Limbah Sawit Terhadap Nilai CBR. Program Studi Teknik Sipil.

Nugraha, P. dan Antoni. 2007. Teknologi Beton. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Ninik dan Ardiyanto. 2007. Pengaruh Kapur Dan Abu Sekam Padi Pada Nilai CBR Laboratorium Tanah Tras Dari Dusun Seropan Untuk Stabilitas Subgrade Timbunan. Program Studi Teknik Sipil Universitas UKRIM.

Yogyakarta.

Pranata, M. I. 2012. Studi dan Analisis Kuat Tekan Tanah Lempung Organik yang Distabilisasi dengan Abu Gunung Merapi. Jurnal Universitas Lampung.

Pusat Litbang Prasarana Transportasi. 2001. Panduan Geoteknik 1 : Proses Pembentukan dan Sifat-sifat Dasar Tanah Lunak. Jakarta.

Rostaman, T., Kasno, A., dan Anggria, L. 2011. Perbaikan Sifat Tanah dengan Dosis Abu Vulkanik Pada Tanah Oxisols. Badan Litbang Pertanian.

Soedarmo, G. D. dan Purnomo, S. J. E. 1997. Mekanika Tanah I, Yogyakarta:

Penerbit Kanisius.

Lambe, T. W & Whitman, R.V. 1969. Soil Mechanics, Massachusetts Institute of

Technology.

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,

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Program Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada sampel tanah yang diberikan bahan stabilisasi (tanah asli) dan pada tanah yang diberikan bahan stabilisasi kimiawi berupa penambahan Portland Cement (PC) dan abu vulkanik gunung (AVG) dengan

berbagai variasi campuran. 3.2 Pekerjaan Persiapan

Adapun pekerjaan persiapan yang dilakukan dalam penelitian ini yakni :  Mencari bahan literatur yang berkaitan dengan tanah lempung yang

distabilisasi dengan semen dan abu vulkanik, serta literatur mengenai pengujian CBR laboratorium.

 Pengambilan sampel tanah

Sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari PTPN II, Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara.

 Pengadaan semen

Semen yang dipakai adalah jenis semen Portland type I, dengan merk

dagang Holcim (PPC/Portland Pozzolan Cement).  Pengadaan abu vulkanik

Abu vulkanik yang dipakai adalah abu yang berasal dari erupsi Gunung Sinabung yang diambil dari Desa Tiganderket, Kabupaten Karo, Sumatera Utara. Susunan penelitian dalam penelitian ini dapat dilihat pada diagram alir penelitian dalam Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Mulai

Persiapan Studi literatur

Penyediaan bahan

Tanah Abu Vulkanik Gunung (AVG) Semen (PC)

1. Uji kadar air 2. Uji berat jenis 3. Uji Atterberg 4. Analisa saringan

5. Uji Proctor Standard (215 Sample) 6. Uji CBR Laboratorium (129 Sample)

Pembuatan Benda Uji (129 Sample)

1. Kombinasi campuran

2% PC + 2% AGV 2% PC + 13% AGV 3% PC + 11% AGV 4% PC + 9% AGV 2% PC + 3% AGV 2% PC + 14% AGV 3% PC + 12% AGV 4% PC + 10% AGV 2% PC + 4% AGV 3% PC + 2% AGV 3% PC + 13% AGV 4% PC + 11% AGV 2% PC + 5% AGV 3% PC + 3% AGV 3% PC + 14% AGV 4% PC + 12% AGV 2% PC + 6% AGV 3% PC + 4% AGV 4% PC + 2% AGV 4% PC + 13% AGV 2% PC + 7% AGV 3% PC + 5% AGV 4% PC + 3% AGV 4% PC + 14% AGV 2% PC + 8% AGV 3% PC + 6% AGV 4% PC + 4% AGV 2% PC

2% PC + 9% AGV 3% PC + 7% AGV 4% PC + 5% AGV 3% PC 2% PC + 10% AGV 3% PC + 8% AGV 4% PC + 6% AGV 4% PC 2% PC + 11% AGV 3% PC + 9% AGV 4% PC + 7% AGV Tanah asli 2% PC + 12% AGV 3% PC + 10% AGV 4% PC + 8% AGV

2. Lakukan pemeraman (curing time) 14 hari.

3. Pemadatan dengan Proctor Standad.

Uji CBR laboratorium Analisis Data Kesimpulan dan Saran

3.3 Proses Sampling

Adapun pengambilan (proses) sampel tanah tidak terganggu (undisturbed)

yang diperoleh dari lapangan adalah dengan menggunakan hand bore dan untuk

sampel tanah terganggu diambil dari tanah yang berada ± 30cm dari muka tanah. Hal ini dimaksudkan 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 tanah yang akan dilakukan sampel, yaitu di PT Perkebunan Nusantara II, Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara.

 Melakukan pembersihan humus dan akar-akar tanaman yakni ± 30cm dari muka tanah.

 Melakukan pengambilan sampel tanah yang akan digunakan. Untuk pengujian tanah asli diambil dari contoh tanah tidak terganggu (undisturbed)

dan untuk pengujian tanah campuran diambil dari tanah disturbed dicampur

dengan semen dan abu vulkanik.

3.4 Pekerjaan Laboratorium 3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah

Dalam penelitian ini pengujian laboratorium dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat fisik dari tanah asli yang digunakan dalam penelitian. Hal ini dilakukan untuk dapat mengetahui karakteristik serta sifat-sifat tanah yang akan diuji. Adapun pengujian-pengujian di laboratorium yang dilakukan untuk memperoleh nilai serta sifat fisik tanah diantaranya adalah :

 Uji berat jenis (specific gravity test)  Uji berat volume (volume weight test)  Uji batas-batas Atterberg (Atterberg limit )  Uji analisa saringan (sieve analysis)

3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah 3.4.2.1 Uji Proctor Standar

Peneliti dalam hal ini turut melakukan pengujian pada sampel tanah asli yang berguna untuk mengetahui sifat mekanis dari tanah tersebut. Adapun sifat mekanis yang dilakukan pada tanah asli adalah :

 Uji Proctor Standar ( Standart Compaction test )

Pengujian ini diperlukan agar mengetahui besar kadar air optimum serta mengetahui berat isi kering maksimum. Hal ini sangat diperlukan karena dalam proses pencampuran (mix design) yang akan dilakukan dapat diibaratkan bahwa

sampel tanah campuran dianggap memiliki kepadatan lapangan dan kadar air lapangan seperti tanah undisturbed.

Dalam proses sebelum pencampuran tanah asli dengan bahan stabilisator perlu dilakukan pemeraman (curing time). Curing time dimaksudkan agar bahan

stabilisator yang telah dicampur dengan tanah dapat memberikan efek dan bereaksi dengan tanah sampel. Pada percobaan ini digunakan pemeraman selama 14 hari.

Pembuatan benda uji dilakukan dengan cara trial error, yang dimaksud

dengan membuat disturbed dengan cara mengupayakan kadar air campuran tanah,

berulang-ulang sehingga didapat ukuran kadar air keduanya yang relatif sama. Jika sampel dengan kadar air yang pas sudah didapat maka dapat dilakukan pengujian selanjutnya.

Namun secara teori jika suatu tanah dicampur dengan semen maka campuran tersebut akan mengalami absorbsi air berlebih sehingga perlunya diperhitungkan berapa penambahan air yang diperlukan pada setiap variasi pencampuran benda uji.

3.4.2.2 Uji CBR (California Bearing Ratio)

Pada pengujian CBR ini merupakan pengujian CBR Rendaman (soaked) dan

tanpa rendaman (unsoaked). Tahap pengujian CBR (soaked), antara lain :

 Sebelum melakukan pengujian ini, terlebih dahulu dilakukan persiapan benda uji. Pada penelitian ini benda uji dipersiapkan menurut cara pemeriksaan pemadatan standard.

 Siapkan contoh tanah kira-kira seberat 5 kg dan bahan campuran yang masing-masing lolos saringan No 4. Untuk persentase campuran 2% PC + 2% AGV, 2% PC + 3% AGV, 2% PC + 4% AGV, 2% PC + 5% AGV, 2% PC + 6% AGV, 2% PC + 7% AGV, 2% PC + 8% AGV, 2% PC + 9% AGV, 2% PC + 10% AGV, 2% PC + 11% AGV, 2% PC + 12% AGV, 2% PC + 13% AGV, 2% PC + 14% AGV. 3% PC + 2% AGV, 3% PC + 3% AGV, 3% PC + 4% AGV, 3% PC + 5% AGV, 3% PC + 6% AGV, 3% PC + 7% AGV, 3% PC + 8% AGV, 3% PC + 9% AGV, 3% PC + 10% AGV, 3% PC + 11% AGV, 3% PC + 12% AGV, 3% PC + 13% AGV, 3% PC + 14% AGV, 4% PC + 2% AGV, 4% PC + 3% AGV, 4% PC + 4% AGV, 4% PC + 5% AGV, 4% PC + 6% AGV, 4% PC + 7% AGV, 4% PC + 8% AGV, 4% PC + 9% AGV, 4% PC + 10% AGV, 4% PC + 11% AGV, 4% PC + 12% AGV, 4% PC + 13% AGV, dan 4% PC + 14% AGV.

 Campur bahan tersebut dengan air sampai dengan kadar air optimum yang berasal dari pengujian pemadatan, agar air benar- benar merata maka tanah diperam 24 jam.

 Pasang cetakan pada keping alas dan timbang. Masukan piringan pemisah (spacerdisc) diatas keping alas dan pasang kertas saring diatasnya.

 Padatkan masing-masing bahan tersebut di dalam cetakan dengan jumlah tumbukan 10, 35, dan 65 tumbukan.

 Buka leher sambung dan ratakan dengan alat perata. Tambal lubang-lubang yang mungkin terjadi pada permukaan karena lepasnya butir-butir kasar dengan bahan yang lebih halus. Keluarkan piringan pemisah, balikan dan pasang kembali cetakan berisi benda uji pada keping alas, kemudian timbang.

 Rendam cetakan yang berisi sampel yang telah dipadatkan selama 4 x 24 jam

 Keluarkan cetakan dari bak air dan miringkan selama 15 menit sehingga air bebas mengalir habis. Jagalah agar selama pengeluaran air tersebut permukaan benda uji tidak terganggu

 Letakan keping pemberat diatas permukaan benda uji seberat minimal 4,5 kg atau 10 lb atau sesuai dengan perkerasan.

 Letakan keping pemberat untuk mencegah mengembangnya permukaan benda uji pada bagian lubang keping pemberat. Pemberatan selanjutnya dipasang setelah torak disentuhkan pada permukaan benda uji.

 Kemudian atur torak penetrasi pada permukaan benda uji sehingga arloji beban menunjukan beban permulaan sebesar 4,50 kg atau 10 lb. Pembebanan permulaan ini diperlukan untuk menjamin bidang sentuh yang sempurna antara torak dengan permukaan benda uji. Kemudian arloji penunjuk beban dan arloji pengukur penetrasi di-nol-kan.

 Berikan pembebanan dengan teratur sehingga kecepatan penetrasi mendekati kecepatan 1,27 mm/menit atau 0,05”/menit. Catat pembacaan pembebanan pada penetrasi 0,312 mm atau 0,0125”; 0,62 mm atau 0,025”; 1,25 mm atau 0,05”; 0,187 mm atau 0,075”; 2,5 mm atau 0,10”;

3,75 mm atau 0,15”; 5 mm atau 0,20”; 7,5 mm atau 0,30”; 10 mm atau 0,40”; dan 12,5 mm atau 0,50”.

 Catat beban maksimum dan penetrasinya bila pembebanan maksimum terjadi sebelum penetrasi 12,50 mm atau 0,50”.

 Keluarkan benda uji dari cetakan dan tentukan kadar air dari lapisan atas benda uji minimal setebal 24,50 mm.

3.5 Analisis Data Laboratorium

Setelah seluruh data-data diperoleh baik dari pengujian sifat fisik dan sifat mekanis, kemudian dilakukan pengumpulan data yang diperoleh. Setelah data dikumpulkan, lalu dilakukan analisa data dari hasil pengujian yang diperoleh.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pendahuluan

Pada bab ini akan menjelaskan mengenai hasil pengujian dan pembahasan penelitian uji CBR lab tanah lempung dengan campuran semen 2%, 3%, 4% dan abu gunung vulkanik yang bervariasi antara 2% sampai 14%. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dengan sampel tanah yang diperoleh dari PTPN II, Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara.

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 ) 30,29 %

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%, nilai batas cair (liquid limit) sebesar 45,49%, dan indeks plastis sebesar 30,29 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 Tanah dengan Bahan Stabilisator

Hasil pengujian sifat fisik tanah yang telah dicampur dengan bahan semen dan abu gunung vulkanik ditunjukkan pada Tabel 4.2a, 4.2b, dan 4.2c Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.4a, 4.4b, dan 4.4c, hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.5a, 4.5b, dan 4.5c dan hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.6a, 4.6b, dan 4.6c.

Tabel 4.2a Data Hasil Uji Atterberg Limit dengan variasi campuran 2% PC dan 2%-14%

AGV

Sampel Batas - Batas Atterberg

LL PL PI

Tanah Asli 45,49 15,19 30,30 2% Portland Cement 45,74 14,69 31,06 2% PC + 2% AGV 47,52 14,91 32,61 2% PC + 3% AGV 45,66 14,95 30,71 2% PC + 4% AGV 43,90 14,98 28,91 2% PC + 5% AGV 42,62 15,02 27,60 2% PC + 6% AGV 41,46 15,05 26,41 2% PC + 7% AGV 39,84 15,09 24,75 2% PC + 8% AGV 38,62 15,13 23,49 2% PC + 9% AGV 37,14 15,18 21,96 2% PC + 10% AGV 35,46 15,22 20,24 2% PC + 11% AGV 33,74 15,25 18,49 2% PC + 12% AGV 32,48 15,28 17,20 2% PC + 13% AGV 31,43 15,31 16,12 2% PC + 14% AGV 30,37 15,35 15,02

Tabel 4.2b Data Hasil Uji Atterberg Limit dengan variasi campuran 3% PC dan 2%-14%

AGV

Sampel Batas - Batas Atterberg

LL PL PI

Tanah Asli 45,49 15,19 30,30 3% Portland Cement 45,56 14,72 30,84 3% PC + 2% AGV 45,16 15,05 30,11 3% PC + 3% AGV 42,19 15,10 27,09 3% PC + 4% AGV 40,71 15,43 25,28 3% PC + 5% AGV 38,83 15,61 23,22 3% PC + 6% AGV 37,29 15,85 21,44 3% PC + 7% AGV 35,77 16,15 19,62 3% PC + 8% AGV 34,55 16,37 18,18 3% PC + 9% AGV 33,61 16,74 16,87 3% PC + 10% AGV 32,63 16,96 15,67 3% PC + 11% AGV 31,75 17,22 14,53 3% PC + 12% AGV 31,08 17,32 13,76 3% PC + 13% AGV 30,46 17,41 13,06 3% PC + 14% AGV 29,81 17,62 12,19

Tabel 4.2c Data Hasil Uji Atterberg Limit dengan variasi campuran 4% PC dan 2%-14%

AGV

Sampel Batas - Batas Atterberg

LL PL PI

Tanah Asli 45,49 15,19 30,30 4% Portland Cement 45,22 14,69 30,53 4% PC + 2% AGV 42,95 15,24 27,71 4% PC + 3% AGV 41,25 15,54 25,71 4% PC + 4% AGV 37,72 16,09 21,63 4% PC + 5% AGV 36,81 16,23 20,58 4% PC + 6% AGV 34,21 16,52 17,69 4% PC + 7% AGV 32,65 17,39 15,26 4% PC + 8% AGV 32,02 17,77 14,25 4% PC + 9% AGV 31,68 18,20 13,48 4% PC + 10% AGV 30,13 18,72 11,41 4% PC + 11% AGV 29,58 19,20 10,38 4% PC + 12% AGV 29,55 19,30 10,25 4% PC + 13% AGV 29,16 19,43 9,73 4% PC + 14% AGV 29,11 19,71 9,40

4.2.2.1 Batas Cair (Liquid Limit)

Gambar 4.4a Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 2% PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.4b Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 3% PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.4c Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 4% PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.4a, 4.4b, dan 4.4c tersebut menunjukkan bahwa batas cair akibat penambahan bahan stabilisasi semen dan abu gunung vulkanik mengalami penurunan. Semakin besar persentase abu gunung vulkanik, maka semakin kecil batas cairnya. Pada tanah asli batas cair mencapai 45,49% sedangkan nilai batas cair terendah berada pada penambahan 4% semen dan abu gunung vulkanik 14% yaitu sebesar 29,11%. Hal tersebut disebabkan akibat tanah mengalami proses sementasi oleh semen dan abu gunung vulkanik sehingga tanah menjadi butiran yang lebih besar yang menjadikan gaya tarik menarik antar partikel dalam tanah menurun.

4.2.2.2 Batas Plastis (Plastic Limit)

Gambar 4.5a Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran 2%PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.5b Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran 3%PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.5c Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran 4%PC dan 2%-14% AGV

Pada Gambar 4.5a, 4.5b, dan 4.5c menunjukkan terjadinya peningkatan nilai batas plastis akibat penambahan bahan stabilisasi. Nilai batas plastis meningkat seiring dengan pertambahan kadar abu gunung vulkanik yang ditambahkan. Untuk tanah asli batas plastisnya yaitu 15,19% dan terus meningkat. Batas plastis tertinggi berada dicampuran 4% PC ditambah 14% AGV.

4.2.2.3 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)

Gambar 4.6a Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP) dengan variasi campuran 2%PC dan 2%-14%AGV

Gambar 4.6b Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP) dengan variasi campuran 3%PC dan 2%-14%AGV

Gambar 4.6c Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP) dengan variasi campuran 4%PC dan 2%-14%AGV

Gambar 4.6a, 4.6b dan, 4.6c 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 abu gunung vulkanik. Silika dan alumina dari abu gunung vulkanik bercampur dengan air membentuk pasta yang mengikat partikel lempung dan menutupi pori-pori tanah. Rongga-rongga pori yang dikelilingi bahan sementasi yang lebih sulit ditembus air akan membuat campuran tanah-abu gunung vulkanik lebih tahan terhadap penyerapan air sehingga menurunkan sifat plastisitasnya.

Dapat dilihat penurunan indeks plastisitas dari tanah asli yang awalnya dengan nilainya sebesar 30,30% kemudian penurunan paling jauh pada penambahan 4% semen dan abu gunung vulkanik sebesar 14% sebesar 9,40%.

4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah

4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli (Compaction)

Peneliti menggunakan metode pengujian dengan uji pemadatan Proctor Standart. Dimana alat dan bahan yang digunakan diantaranya:

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

Hasil uji pemadatan Proctor Standart ditampilkan pada Tabel 4.3 dan kurva pemadatan ditampilkan pada Gambar 4.7.

Tabel 4.3 Data Uji Pemadatan Tanah Asli

No Hasil pengujian Nilai

1 Kadar air optimum 20,73%

2 Berat isi kering maksimum 1,28 gr/cm3

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 abu gunung vulkanik ditunjukkan pada Tabel 4.4a, 4.4b, dan 4.4c dan hubungan antara nilai berat isi kering dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.8a, 4.8b, dan 4.8c serta hubungan kadar air optimum dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.9a, 4.9b, dan 4.9c.

Tabel 4.4a Data Hasil Uji Compaction dengan variasi campuran 2%PC ditambah

2%-14% AGV

Sampel γd maks

(gr/cm³)

Wopt (%)

Tanah Asli 1,28 20,73

2% PC 1,30 20,65

2% PC + 2% AGV 1,36 20,34

2% PC + 3% AGV 1,38 20,16

2% PC + 4% AGV 1,40 19,41

2% PC + 5% AGV 1,45 19,30

2% PC + 6% AGV 1,48 18,55

2% PC + 7% AGV 1,51 18,36

2% PC + 8% AGV 1,57 18,11

2% PC + 9% AGV 1,55 18,59

2% PC + 10% AGV 1,50 19,04

2% PC + 11% AGV 1,49 19,13

2% PC + 12% AGV 1,43 19,47

2% PC + 13% AGV 1,42 19,80

Tabel 4.4b Data Hasil Uji Compaction dengan variasi campuran 3%PC ditambah

2%-14% AGV

Sampel _(gr/cm³) γd maks W_(%) opt

Tanah Asli 1,28 20,73

3% PC 1,30 20,46

3% PC + 2% AGV 1,36 20,05

3% PC + 3% AGV 1,40 19,88

3% PC + 4% AGV 1,42 18,42

3% PC + 5% AGV 1,50 18,37

3% PC + 6% AGV 1,58 17,94

3% PC + 7% AGV 1,54 18,31

3% PC + 8% AGV 1,51 18,62

3% PC + 9% AGV 1,50 18,77

3% PC + 10% AGV 1,46 19,35

3% PC + 11% AGV 1,42 19,46

3% PC + 12% AGV 1,37 19,65

3% PC + 13% AGV 1,37 19,80

Tabel 4.4c Data Hasil Uji Compaction dengan campuran 4%PC dan 2%-14% AGV

Sampel _(gr/cm³) γd maks Wopt _(%)

Tanah Asli 1,28 20,73

4% PC 1,31 20,22

4% PC + 2% AGV 1,38 19,84

4% PC + 3% AGV 1,41 19,58

4% PC + 4% AGV 1,50 18,45

4% PC + 5% AGV 1,58 17,80

4% PC + 6% AGV 1,54 18,07

4% PC + 7% AGV 1,48 18,59

4% PC + 8% AGV 1,47 18,75

4% PC + 9% AGV 1,43 19,64

4% PC + 10% AGV 1,41 19,73

4% PC + 11% AGV 1,40 19,97

4% PC + 12% AGV 1,35 20,26

4% PC + 13% AGV 1,34 20,27

4% PC + 14% AGV 1,34 20,35

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 1,28 gr/cm³. Gambar 4.8a, 4.8b, dan 4.8c menunjukkan bahwa nilai berat isi kering semakin meningkat jika ditambahkan abu gunung vulkanik. Pada 2% Portland Cement (PC) + 8% Abu Gunung Vulkanik (AGV) memiliki berat isi kering terbesar yakni 1,57 gr/cm³, 3% Portland Cement (PC) + 6% Abu Gunung Vulkanik (AGV) memiliki berat isi kering terbesar yakni 1,58 gr/cm³ dan, 4% Portland Cement (PC) + 5% Abu

Gunung Vulkanik (AGV) memiliki berat isi kering terbesar yakni 1,58 gr/cm³. Dan mengalami penurunan ketika penambahan kadar abu gunung vulkanik selanjutnya.

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

dengan campuran 2% PC dan 2%-14% AGV

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

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

dengan campuran 4% PC dan 2%-14% AGV

4.3.2.2Kadar Air Optimum (wopt )

Hasil kadar air optimum dari percobaan yang dilakukan diketahui bahwa nilai kadar air optimum tanah asli yaitu 20,73% dan selanjutnya mengalami penurunan. Gambar 4.9a, 4.9b dan, 4.9c menunjukkan nilai kadar air optimum paling kecil pada saat mencapai berat isi kering maksimum dan mengalami peningkatan ketika melewati berat isi kering maksimum.

Gambar 4.9a Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) dengan variasi campuran 2% PC dan 2%-14% AG

Gambar 4.9b Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) dengan variasi campuran 3% PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.9c Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) dengan variasi campuran 4% PC dan 2%-14% AGV

4.3.3 Pengujian CBR (California Bearing Ratio)

Pada pengujian CBR ini merupakan pengujian CBR rendaman (soaked),

besarnya nilai CBR adalah salah satu cara untuk mengetahui kuat dukung tanah. Besarnya nilai kuat dukung tanah akan dipengaruhi oleh kualitas bahan, lekatan antar butir, dan kepadatannya.

Hasil pengujian CBR yang dilakukan pada setiap variasi campuran ditunjukkan pada Tabel 4.5a, 4.5b, dan 4.5c. Pada Gambar 4.10a, 4.10b, dan 4.10c ditunjukkan grafik nilai CBR pada setiap variasi campuran.

Tabel 4.5a Data Hasil Uji CBR Laboratorium dengan variasi campuran 2%PC ditambah

2%-14% AGV

Sampel γd maks

(gr/cm³) W(%) opt

CBR (%)

Tanah Asli 1,28 20,73 4,18

2% PC 1,30 20,65 4,91

2% PC + 2% AGV 1,36 20,34 6,43

2% PC + 3% AGV 1,38 20,16 7,13

2% PC + 4% AGV 1,40 19,41 7,55

2% PC + 5% AGV 1,45 19,30 8,38

2% PC + 6% AGV 1,48 18,55 8,65

2% PC + 7% AGV 1,51 18,36 9,06

2% PC + 8% AGV 1,57 18,11 9,67

2% PC + 9% AGV 1,55 18,59 9,23

2% PC + 10% AGV 1,50 19,04 9,07

2% PC + 11% AGV 1,49 19,13 8,87

2% PC + 12% AGV 1,43 19,47 8,27

2% PC + 13% AGV 1,42 19,80 8,02

Tabel 4.5b Data Hasil Uji CBR Laboratoriumdengan variasi campuran 3%PC ditambah 2%-14% AGV

Sampel _(gr/cm³) γd maks W_(%) opt CBR _(%)

Tanah Asli 1,28 20,73 4,18

3% PC 1,30 20,46 4,92

3% PC + 2% AGV 1,36 20,05 6,46

3% PC + 3% AGV 1,40 19,88 7,62

3% PC + 4% AGV 1,42 18,42 8,01

3% PC + 5% AGV 1,50 18,37 9,06

3% PC + 6% AGV 1,58 17,94 9,72

3% PC + 7% AGV 1,54 18,31 9,21

3% PC + 8% AGV 1,51 18,62 9,10

3% PC + 9% AGV 1,50 18,77 8,98

3% PC + 10% AGV 1,46 19,35 8,58

3% PC + 11% AGV 1,42 19,46 7,99

3% PC + 12% AGV 1,37 19,65 7,03

3% PC + 13% AGV 1,37 19,80 6,85

Tabel 4.5c Data Hasil Uji CBR Laboratoriumdengan variasi campuran 4%PC dan 2%-14% AGV

Sampel γd maks

(gr/cm³)

Wopt (%)

CBR (%)

Tanah Asli 1,28 20,73 4,18

4% PC 1,31 20,22 5,27

4% PC + 2% AGV 1,38 19,84 7,10

4% PC + 3% AGV 1,41 19,58 7,87

4% PC + 4% AGV 1,50 18,45 8,99

4% PC + 5% AGV 1,58 17,80 9,95

4% PC + 6% AGV 1,54 18,07 9,21

4% PC + 7% AGV 1,48 18,59 8,85

4% PC + 8% AGV 1,47 18,75 8,63

4% PC + 9% AGV 1,43 19,64 8,05

4% PC + 10% AGV 1,41 19,73 7,79

4% PC + 11% AGV 1,40 19,97 7,55

4% PC + 12% AGV 1,35 20,26 6,33

4% PC + 13% AGV 1,34 20,27 6,15

4% PC + 14% AGV 1,34 20,35 5,97

Dari hasil pengujian diperoleh nilai CBR terbesar 2%PC ditambah 8% AGV sebesar 9,67%, 3%PC ditambah 6% AGV sebesar 9,72%, dan 4%PC ditambah 5% AGV sebesar 9,95%.

Gambar 4.10a Grafik nilai CBR dengan variasi campuran 2% PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.10b Grafik nilai CBR dengan variasi campuran 3% PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.10c Grafik nilai CBR dengan variasi campuran 4% PC dan 2%-14% AGV

Gambar 4.10a, 4.10b, dan 4.10c menunjukkan bahwa nilai CBR tertinggi terdapat pada campuran 2% PC ditambah 8%AGV, 3% PC ditambah 6% AGV, dan 4% PC ditambah 5% AGV. Akan tetapi pada penambahan selanjutnya nilai CBR cenderung mengalami penurunan, hal ini disebabkan berat volume tanah berkurang karena pori- pori tanah terisi oleh campuran PC dan abu vulkanik menyebabkan hasil penetrasi pada pengujian CBR menurun.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh bahan stabilisator semen portland tipe I dan abu vulkanik gunung sinabung terhadap tanah lempung dengan kadar campuran yang telah ditetapkan dan masa peram (curing time) selama 14 hari, dapat disimpulkan bahwa :

1. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL (Clay-Low Plasticity) yaitu lempung anorganik dengan plastisitas

rendah sampai sedang.

2. Berdasarkan klasifikasi AASHTO (American Association of State Highway Transportation Official), sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.

3. Dari hasil uji Water Content didapat bahwa nilai kadar air tanah asli sebesar

17,89%.

4. Dari hasil uji Specific Gravity didapat bahwa nilai berat jenis tanah yaitu

sebesar 2,66 ; dan berat jenis abu vulkanik sebesar 2,61 .

5. Dari uji Atterberg pada tanah asli diperoleh nilai Liquid Limit (LL) sebesar

45,49% dan indeks plastisitas (IP) sebesar 30,29%. Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan diketahui bahwa :

 Penambahan 2% PC + 14% AVG, memiliki indeks plastisitas (IP) yang paling rendah yakni 15,02%. Dengan nilai Liquid Limit sebesar 30,37%.  Penambahan 3% PC + 14% AVG, memiliki indeks plastisitas (IP) yang

 Penambahan 4% PC + 14% AVG, memiliki indeks plastisitas (IP) yang paling rendah yakni 9,40%. Dengan nilai Liquid Limit sebesar 29,11%.

6. Dari hasil uji Proctor Standart menghasilkan nilai kadar air optimum pada

tanah asli sebesar 20,73% dan berat isi kering maksimum sebesar 1,28 gr/cm³, sedangkan nilai berat isi kering yang maksimum dari semua campuran yaitu :

 pada variasi campuran 2% PC + 8% AVG dimana sebesar 1,57 gr/cm³ dan kadar air optimumnya yaitu 18,11%.

 pada variasi campuran 3% PC + 6% AVG dimana sebesar 1,58 gr/cm³ dan kadar air optimumnya yaitu 17,94%.

 pada variasi campuran 4% PC + 5% AVG dimana sebesar 1,580 gr/cm³ dan kadar air optimumnya yaitu 17,80%.

dengan waktu pemeraman selama 14 hari.

7. Dari uji CBR laboratorium rendaman (soaked) yang dilakukan pada tanah

asli diperoleh nilai CBR sebesar 4,18%. Dari hasil penelitian yang dilakukan nilai CBR yang paling besar yakni :

 pada variasi campuran 2% PC + 8% AVG dimana nilai CBR 9,67%  pada variasi campuran 3% PC + 6% AVG dimana nilai CBR 9,72%  pada variasi campuran 4% PC + 5% AVG dimana nilai CBR 9,95% 8. Dari hasil nomor 7 diatas, dapat disimpulkan, bahwa penambahan 2% PC +

8% AVG memberikan stabilisasi tanah lempung yang paling optimal. Karena perbandingan nilai CBR pada 2% PC + 8% AVG, 3% PC + 6% AVG, dan 4% PC + 5% AVG tidak terlalu jauh. Sehingga untuk menghemat biaya dalam pembangunan, maka penambahan 2% PC + 8% AVG yang paling optimal.

5.2 Saran

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

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap proses stabilisasi ini dengan jenis pengujian yang berbeda misalnya Triaxial Test, UCT (Unconfined Compression Test), dan sebagainya.

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 lebih lanjut untuk memperoleh variasi kadar campuran semen yang mampu menghasilkan nilai kuat tekan yang lebih besar terhadap pencampuran dengan bahan tambah abu gunung vulkanik. 4. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pengaruh penambahan semen dan

abu vulkanik pada jenis tanah yang lain.

5. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai nilai ekonomis penggunaan abu gunung vulkanik sebagai bahan stabilisator (stabilizing agents) pada

tanah lempung jika dikombinasikan dengan bahan pencampur semen.

6. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan campuran tanah ditambah abu vulkanik (tanpa semen portland) guna sebagai perbandingan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Umum 2.1.1 Tanah

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 yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Das,1991).

Tanah merupakan komposisi dari dua atau tiga fase yang berbeda. Jika tanah dalam keadaan kering maka tanah tersebut terdiri dari dua fase yaitu partikel padat dan pori-pori udara. Tanah yang jenuh seluruhnya juga terdiri dari dua fase yaitu partikel padat dan air pori. Sedangkan tanah dalam keadaan jenuh sebagian maka terdiri dari tiga fase yaitu partikel padat, pori-pori udara dan air pori (Fadilla, 2014). Fase-fase tersebut dapat digambarkan dalam bentuk diagram fase seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 berikut.

Gambar 2.1 (a) elemen tanah dalam keadaan asli; (b) tiga fase elemen tanah (Hardiyatmo, 1992)

Dari gambar tersebut diperoleh h persamaan hubungan antara volume-berat dari tanah berikut:

(2.1)

(2.2)

Dimana :

: volume butiran padat (cm3) :volume pori (cm3)

: volume air di dalam pori (cm3) : volume udara di dalam pori (cm3)

Apabila udara dianggap tidak mempunyai berat, maka berat total dari contoh tanah dapat dinyatakan dengan :

(2.3)

Dimana:

: berat butiran padat (gr) : berat air (gr)

2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah 2.1.2.1 Porositas (Porosity)

Porositas atau porosity (n) didefinisikan sebagai persentase perbandingan

antara volume rongga ( ) dengan volume total ( ) dalam tanah, atau :

(2.4)

Dimana: : porositas

: volume rongga (cm3) : volume total (cm3)

2.1.2.2 Angka Pori (Void Ratio)

Angka pori atau void ratio (e) didefinisikan sebagai perbandingan antara

volume rongga ( ) dengan volume butiran ( ) dalam tanah, atau :

(2.5)

Dimana:

: angka pori

: volume rongga (cm3) : volume butiran (cm3)

2.1.2.3 Derajat Kejenuhan (Degree of Saturation)

Derajat kejenuhan atau degree of saturation (S) didefinisikan sebagai

perbandingan antara volume air ( ) dengan volume total rongga pori tanah ( ). Bila tanah dalam keadaan jenuh, maka = 1. Derajat kejenuhan suatu tanah ( ) dapat dinyatakan dalam persamaan:

(2.6)

Dimana:

: derajat kejenuhan : berat volume air (cm3)

Tabel 2.1 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah (Hardiyatmo, 1992) 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

Tanah jenuh 1

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

2.1.2.4 Kadar Air (Moisture Water Content)

Kadar air atau water content (w) adalah persentase perbandingan berat air

( ) dengan berat butiran ( ) dalam tanah, atau :

(2.7)

Dimana:

(gr)

(gr)

2.1.2.5 Berat Volume (Unit weight)

Berat volume (_γ adalah berat tanah per satuan volume.

γ (2.8)

Para ahli tanah kadang-kadang menyebut berat volume (unit weight) sebagai

Dimana:

: berat volume basah (gr/cm3) : berat butiran tanah (gr) : volume total tanah (cm3)

2.1.2.6 Berat Volume Kering (Dry Unit Weight)

Berat volume kering ( adalah perbandingan antara berat butiran tanah ( ) dengan volume total tanah ( ). Berat volume tanah ( ) dapat dinyatakan dalam persamaan :

(2.9)

Dimana:

: berat volume kering (gr/cm3) : berat butiran tanah (gr) : volume total tanah (cm3)

2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat (Soil Volume Weight)

Berat volume butiran padat ( ) adalah perbandingan antara berat butiran tanah ( ) dengan volume butiran tanah padat ( ). Berat volume butiran padat ( ) dapat dinyatakan dalam persamaan :

(2.10)

Dimana:

: berat volume padat (gr/cm3) : berat butiran tanah (gr) : volume total padat (cm3)

2.1.2.8 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit)

Atterberg adalah seorang peneliti tanah berkebangsaan Swedia yang telah menemukan batas-batas Atterberg pada tahun 1911. Atterberg mengusulkan ada

lima keadaan konsistensi tanah. Batas-batas konsistensi tanah ini didasarkan pada kadar air, yaitu batas cair (liquid limit), batas plastis (plastic limit), batas susut

(shrinkage limit), batas lengket (sticky limit) dan batas kohesi (cohesion limit).

Tetapi pada umumnya batas lengket dan batas kohesi tidak digunakan (Bowles, 1991). Batas-batas konsistensi dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg (Soedarmo, 1997)

2.1.2.8.1 Batas Cair (Liquid Limit)

Batas cair (liquid limit) adalah kadar air tanah ketika tanah berada diantara

keadaan cair dan keadaan plastis, yaitu pada batas atas dari daerah plastis. Batas cair ditentukan dari pengujian Cassagrande (1948), yakni dengan meletakkan

tanah ke cawan dan dibentuk sedemikian rupa, kemudian tanah tersebut dibelah oleh grooving tool dan dilakukan pemukulan dengan cara engkol dinaikkan dan

sampai mangkuk menyentuh dasar, dilakukan juga perhitungan ketukan sampai tanah yang dibelah tadi berhimpit. Untuk lebih jelasnya, alat uji batas cair berupa cawan Cassagrande dan grooving tool dapat dilihat pada Gambar 2.3

Gambar 2.3 Cawan Cassagrande dan Grooving Tool (Hardiyatmo, 1992)

2.1.2.8.2 Batas Plastis (Plastic Limit)

Batas plastis (plastic limit) dapat didefinisikan sebagai kadar air pada tanah

dimana pada batas bawah daerah plastis atau kadar air minimum. Untuk mengetahui batas plastis suatu tanah dilakukan dengan percobaan menggulung tanah berbentuk silinder dengan diameter sekitar 3,2 mm (1/8 inchi) dengan menggunakan telapak tangan di atas kaca datar. Apabila tanah mulai mengalami retak-retak atau pecah ketika digulung, maka kadar air dari sampel tersebut adalah batas plastis.

2.1.2.8.3 Batas Susut (Shrinkage Limit)

Batas susut (shrinkage limit) adalah kadar air tanah pada kedudukan antara

daerah semi padat dan padat, yaitu persentase kadar air di mana pengurangan kadar air selanjutnya tidak mengakibatkan perubahan volume tanahnya. Dapat

dikatakan bahwa tanah tersebut tidak akan mengalami penyusutan lagi meskipun dikeringkan secara terus menerus.

Percobaan batas susut dilakukan dengan cawan porselin diameter 44,4 mm dengan tinggi 12,7 mm. Pada 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 persamaan :

{ } (2.12)

dengan :

= berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr) = berat tanah kering oven (gr)

= volume tanah basah dalam cawan ( ) = volume tanah kering oven ( )

= berat jenis air

2.1.2.8.4 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)

Indeks plastisitas adalah selisih batas cair dan batas plastis. Indeks plastisitas merupakan interval kadar air dimana tanah masih bersifat plastis. Indeks plastisitas dapat menunjukkan sifat keplastisitasan tanah tersebut. Jika tanah memiliki interval kadar air daerah plastis yang kecil, maka tanah tersebut disebut tanah kurus, sedangkan apabila suatu tanah memiliki interval kadar air daerah plastis yang besar disebut tanah gemuk. Persamaan 2.13 dapat digunakan untuk menghitung besarnya nilai indeks plastisitas dari suatu tanah. Tabel 2.2 menunjukkan batasan nilai indeks plastisitas dari jenis-jenis tanah.

(2.13)

Dimana : LL = batas cair PL = batas plastis

Tabel 2.2 Indeks Plastisitas Tanah

PI Sifat Macam Tanah Kohesi

0 Non-Plastis Pasir Non – Kohesif

<7 Plastisitas Rendah Lanau Kohesif Sebagian 7-17 Plastisitas Sedang Lempung berlanau Kohesif

>17 Plastisitas Tinggi Lempung Kohesif

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

2.1.2.8.5 Indeks Cair (Liquidity Indeks)

Kadar air tanah asli relatif pada kedudukan plastis dan cair, dapat didefinisikan oleh indeks cair (liquidity indeks) dan dinyatakan menurut

persamaan :

LI =

PI PL wN PL LL PL

wN _ 

 

Dengan :

LI = indeks cair (liquidity indeks) Wn = Kadar air dilapangan

Jika Wn = LL, maka LI = 1, sedangkan jika Wn = PL, maka LI = 0.

Jadi untuk lapisan tanah asli yang didalam kedudukan plastis . nilai LL >Wn > PL. Jika kadar air bertambah dari PL menuju LL, maka LI bertambah dari

0 sampai 1. lapisan tanah asli dengan wN > LI, akan mempunyai LL > 1.

Tapi jika wN kurang dari PL, LI akan negatif.

2.1.2.9 Berat Jenis (Specific Gravity)

Berat jenis tanah atau specific gravity (Gs) didefinisikan sebagai

perbandingan antara berat volume butiran tanah ( ) dengan berat volume air ( ) dengan isi yang sama pada temperatur tertentu. Berat jenis tanah ( ) dapat dinyatakan dalam persamaan:

(2.11)

Dimana:

: berat volume padat (gr/cm3) : berat volume air(gr/cm3₎ : berat jenis tanah

Batas-batas besaran berat jenis tanah dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Berat Jenis Tanah

Macam Tanah Berat Jenis Kerikil 2,65 - 2,68

Pasir 2,65 - 2,68 Lanau tak organik 2,62 - 2,68 Lempung organik 2,58 - 2,65 Lempung tak organik 2,68 - 2,75

Humus 1,37

Gambut 1,25 - 1,80

2.1.2.10 Klasifikasi Tanah

Sistem klasisfikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbeda - beda tapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompok - kelompok dan subkelompok - subkelompok berdasarkan pemakaiannya (Das,1991). Sistem klasisfikasi tanah didasarkan atas ukuran partikel yang diperoleh dari analisa saringan dan plastisitasnya. Tujuan dari pengklasifikasian tanah ini adalah untuk memungkinkan memperkirakan sifat fisis tanah dengan mengelompokkan tanah dengan kelas yang sama yang sifat fisisnya diketahui dan menyediakan sebuah metode yang akurat mengenai deskripsi tanah.

Beberapa sistem klasifikasi telah dikembangkan dan pengklasifikasian tersebut yaitu :

1. Klasifikasi tanah sistem USCS 2. Klasifikasi tanah sistem AASHTO

2.1.2.10.1 Sistem Klasifikasi Unified Soil Classification System (USCS)

Sistem ini pertama kali dikembangkan oleh Casagrande (1942) sebagai sebuah metode untuk pekerjaan pembuatan lapangan terbang oleh The Army Corps of Engineers pada Perang Dunia II. Pada saat ini sistem ini telah

dipergunakan secara luas oleh para ahli teknik. Sistem ini selain biasa digunakan untuk desain lapangan terbang juga untuk spesifikasi pekerjaan tanah untuk jalan.

Klasifikasi berdasarkan Unified System (Das, 1991), tanah dikelompokkan menjadi :

1. Tanah butir kasar (coarse-grained-soil)

Merupakan tanah yang lebih dari 50% bahannya tertahan pada ayakan no.200 (0,075 mm). Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal G

atau S. G adalah untuk kerikil (gravel) atau tanah berkerikil, dan S adalah

untuk pasir (sand) atau tanah berpasir.

2. Tanah berbutir halus (fine-grained-soil)

Merupakan tanah yang lebih dari 50 % berat total contoh tanah lolos ayakan no.200 (0,075 mm). Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal M untuk lanau (silt) anorganik, C untuk lempung (clay) anorganik, dan

O untuk lanau-organik dan lempung-organik. Simbol PT digunakan untuk tanah gambut (peat), muck, dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang

tinggi.

Tanah berbutir kasar ditandai dengan simbol kelompok seperti : GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM dan SC. Adapun simbol-simbol lain yang digunakan dalam klasifikasi tanah ini adalah :

W : well graded (tanah dengan gradasi baik)

P : poorly graded (tanah dengan gradasi buruk)

L : low plasticity (plastisitas rendah) (LL < 50)

H : high plasticity (plastisitas tinggi) ( LL > 50)

Untuk klasifikasi yang benar, perlu memperhatikan faktor-faktor berikut ini: 1. Persentase butiran yang lolos ayakan no.200 (fraksi halus).

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

3. Koefisien keseragaman (Uniformity coefficient, Cu) dan koefisien gradasi

(gradation coefficient, Cc) untuk tanah dimana 0-12% lolos ayakan no.200.

4. Batas cair (LL) dan Indeks Plastisitas (PI) bagian tanah yang lolos ayakan no.40 (untuk tanah dimana 5% atau lebih lolos ayakan no.200).

2.1.2.10.2 Sistem Klasifikasi AASHTO

Sistem klasifikasi tanah sistem AASHTO (American Association of State Highway Transportation Official) dikembangkan pada tahun 1929 sebagai Public Road Administration Classification System. Kemudian sistem ini mengalami

beberapa perbaikan, sampai saat ini versi yang berlaku adalah yang diajukan oleh

Committee on Classification of Materials for Subgrade and Granular Type Road of the Highway Research Board pada tahun 1945. Sistem ini mengklasifikasikan

tanah kedalam tujuh kelompok besar, yaitu A-1 sampai A-7. Tanah yang diklasifikasikan ke dalam A-1 sampai A-3 adalah tanah berbutir yang 35% atau kurang dari jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan no. 200. Sedangkan tanah A-4 sampai A-7 adalah tanah yang lebih dari 35% butirannya lolos ayakan no. 200.

Pengklasifikasian tanah dilakukan dengan cara memproses dari kiri ke kanan pada bagan tersebut sampai menemukan kelompok pertama yang data pengujian bagi tanah tersebut memenuhinya dan pada awalnya membutuhkan data-data sebagai berikut :

1. Analisis ukuran butiran.

2. Batas cair, batas plastis dan IP yang dihitung. 3. Batas susut.

Khusus untuk tanah-tanah yang mengandung bahan butir halus diidentifikasikan lebih lanjut dengan indeks kelompoknya. Bagan pengklasifikasian sistem ini dapat dilihat seperti pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO (Das, 1991)

2.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah

2.1.3.1 Pemadatan Tanah (Compaction)

Pemadatan tanah (compaction) adalah suatu proses dimana udara pada

pori-pori tanah dikeluarkan dengan cara mekanis (digilas/ditumbuk) sehingga partikel-partikel tanah menjadi rapat. Dengan kata lain, pemadatan adalah densifikasi tanah yang jenuh dengan penurunan volume rongga diisi dengan udara, sedangkan volume padatan dan kadar air tetap pada dasarnya sama. Hal ini merupakan cara yang paling jelas dan sederhana untuk memperbaiki stabilitas dan kekuatan dukung tanah.

Maksud pemadatan tanah menurut Hardiyatmo (1992), antara lain : 1. Mempertinggi kuat geser tanah

2. Mengurangi sifat mudah mampat (kompresibilitas) 3. Mengurangi permeabilitas

4. Mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan lainnya.

Tanah granuler merupakan tanah yang paling mudah penanganannya untuk pekerjaan lapangan. Setelah dipadatkan tanah tersebut mampu memberikan kuat geser yang tinggi dengan sedikit perubahan volume. Hal ini dikarenakan permeabilitas tanah granuler yang tinggi. Berbeda dengan pada tanah lanau yang permeabilitasnya rendah sangat sulit dipadatkan bila dalam keadaan basah.

Tanah lempung mempunyai permeabilitas yang rendah dan tanah ini tidak dapat dipadatkan dengan baik dalam kondisi basah seperti halnya tanah lanau. Tanah lempung yang dipadatkan dengan cara yang benar akan memberikan daya dukung yang tinggi. Stabilitas terhadap sifat kembang-susut tergantung dari jenis kandungan mineralnya.

Pada tahun 1933, Proctor menemukan dasar-dasar pemadatan tanah, dimana terdapat 4 (empat) variabel yang digunakan dalam fungsi compaction, yaitu:

- Usaha pemadatan - Jenis tanah - Kadar air tanah

- Berat isi kering tanah (Bowles, 1991).

Hubungan berat volume kering ( ) dengan berat volume basah ( ) dan kadar air (%) dinyatakan dalam persamaan :

(2.14)

Pada pengujian compaction di laboratorium alat pemadatan berupa silinder mould dengan volume 9,34 x , dan penumbuk dengan berat 2,5 kg

3 lapisan (standart Proctor) dan 5 lapisan (modified Proctor) dengan pukulan

sebanyak 25 kali pukulan.

Pengujian-pengujian tersebut dilakukan dengan pemadatan sampel tanah basah (pada kadar air terkontrol) dalam suatu cetakan dengan jumlah lapisan tertentu. Setiap lapisan dipadatkan dengan sejumlah tumbukan yang ditentukan dengan penumbuk dengan massa dan tinggi jatuh tertentu. Standar ASTM maupun AASHTO hendaknya digunakan sebagai acuan untuk rincian pengujian tersebut.

Kadar air yang memberikan berat unit kering yang maksimum disebut kadar air optimum (OMC). Usaha pemadatan diukur dari segi energi tiap satuan volume dari tanah yang telah dipadatkan. Untuk usaha pemadatan yang lebih rendah kurva pemadatan bagi tanah yang sama akan lebih rendah dan tergeser ke kanan, yang menunjukkan suatu kadar air optimum yang lebih tinggi. Hasil dari pengujian pemadatan berupa kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air dan berat volume kering tanah yamg ditunjukkan Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah (Hardiyatmo, 1992)

Garis ZAV (Zero Air Void Line) adalah hubungan antara berat isi kering

tidak mengandung udara. Grafik ini berguna sebagai petunjuk pada waktu menggambarkan grafik pemadatan. Grafik tersebut berada di bawah ZAV dan biasanya grafik tersebut tidak lurus tetapi agak cekung ke atas. Apabila kurva pemadatan yang dihasilkan berada lebih dekat di bawah dengan garis ZAV maka hal tersebut menunjukan tanah yang dipadatkan memiliki derajat kejenuhan mendekati 100% dan sedikit mengandung udara. Pada penelitian ini, percobaan pemadatan tanah di laboratorium yang digunakan untuk menentukan kadar air optimum dan berat isi kering maksimum adalah percobaan pemadatan standar (standard compaction test).

2.1.3.2Pengujian California Bearing Ratio (CBR)

California Bearing Ratio (CBR) adalah percobaan daya dukung tanah

yang dikembangkan oleh California State Highway Departement. Prinsip pengujian ini adalah pengujian penetrasi dengan menusukkan benda ke dalam benda uji. Dengan cara ini dapat dinilai kekuatan tanah dasar atau bahan lain yang dipergunakan untuk membuat perkerasan. Pengujian CBR adalah perbandingan antara beban penetrasi suatu bahan terhadap bahan standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. Nilai CBR dihitung pada penetrasi sebesar 0.1 inci dan penetrasi sebesar 0.2 inci dan selanjutnya hasil kedua perhitungan tersebut dibandingkan sesuai dengan SNI 03-1744-2012 diambil hasil terbesar. Ada dua macam pengukuran CBR yaitu :

1. _{Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada 0.254 cm (0,1”) terhadap penetrasi}

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

2. Nilai CBR untuk tekanan penetrasi pada penetrasi 0,508 cm (0,2”)

terhadap penetrasi standard yang besarnya 105,56 kg/cm2 (1500 psi)

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

Dari kedua hitungan tersebut digunakan nilai terbesar.

Kekuatan tanah diuji dengan uji CBR sesuai dengan SNI-1744-2012.Nilai kekuatan tanah tersebut digunakan sebagai acuan perlu tidaknya distabilisasi setelah dibandingkan dengan yang disyaratkan dalam spesifikasinya.

a. CBR laboratorium rendaman (soaked design CBR)

Pada pengujian CBR laboratorium rendaman pelaksanaannya lebih sulit karena membutuhkan waktu dan biaya relatif lebih besar dibandingkan CBR laboratorium tanpa rendaman. Disini penulis akan menggunakan pengujian CBR rendaman.

b. CBR laboratorium tanpa rendaman (Unsoaked Design CBR)

Hasil pengujian CBR laboratorium tanpa rendaman sejauh ini selalu menghasilkan daya dukung tanah lebih besar dibandingkan dengan CBR laboratorium rendaman.

2.2 Bahan-bahan Penelitian 2.2.1 Tanah Lempung (Clay)

Beberapa definisi tanah lempung antara lain: 1. Das (1991)

Mendefenisikan 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.

2. Terzaghi (1987)

Mendefenisikan bahwa tanah lempung sebagai tanah dengan ukuran mikrokonis sampai dengan sub mikrokonis yang berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan. Tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering dan permeabilitas lempung sangat rendah. Sehingga bersifat plastis pada kadar air sedang. Sedangkan pada keadaan air yang lebih tinggi tanah lempung akan bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak.

3. Bowles (1991)

Mendefinisikan tanah lempung sebagai deposit yang mempunyai partikel berukuran lebih kecil atau sama dengan 0,002 mm dalam jumlah apabila lebih dari 50 %.

4. Hardiyatmo (1992)

Mengatakan bahwa sifat-sifat yang dimiliki dari tanah lempung antara lain ukuran butiran halus lebih kecil dari 0,002 mm, permeabilitas rendah, kenaikan air kapiler tinggi, bersifat sangat kohesif, kadar kembang susut yang tinggi dan proses konsolidasi lambat.

Secara umum dalam klasifikasi tanah, partikel tanah lempung memiliki diameter 2µm atau sekitar 0,002 mm (USDA, AASHTO, USCS). Dibeberapa kasus partikel berukuran antara 0,002 mm sampai 0,005 mm masih digolongkan sebagai partikel lempung (ASTM-D-653). Dari segi mineral tanah dapat juga disebut sebagai tanah bukan lempung (non clay soil) meskipun terdiri dari

partikel-partikel yang sangat kecil (partikel-partikel quartz, feldspar, mika dapat berukuran sub mikroskopis tetapi umumnya tidak bersifat plastis). Partikel-partikel dari mineral lempung umumnya berukuran koloid, merupakan gugusan kristal berukuran mikro, yaitu < 1 µm (2 µm merupakan batas atasnya). Tanah lempung merupakan hasil proses pelapukan mineral batuan induknya, yang salah satu penyebabnya adalah air yang mengandung asam atau alkali, oksigen, dan karbondioksida.

2.2.1.1 Lempung dan Mineral Penyusun

Mineral lempung merupakan senyawa aluminium silikat yang kompleks. Mineral ini terdiri dari dua lempung kristal pembentuk kristal dasar, yaitu silika tetrahedra dan aluminium oktahedra. Setiap unit tetrahedra terdiri dari empat atom oksigen yang mengelilingi satu atom silikon dan unit oktahedra terdiri dari enam gugus ion hidroksil (OH) yang mengelilingi atom aluminium (Das, 1991).

Ciri tanah lempung adalah sangat keras dalam keadaan kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang sedangkan pada kadar air yang lebih tinggi lempung akan bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak. Kohesif menunjukan bahwa pada keadaan basah tanah memiliki kemampuan gaya tarik-menarik yang besar sehingga partikel-pertikel itu melekat satu sama lainnya sedangkan plastisitas merupakan sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu diubah-ubah tanpa

perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya dan tanpa terjadi retakan-retakan atau terpecah-pecah.

Lempung merupakan 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. Mineral lempung

sebagian besar mempunyai struktur berlapis dimana ukuran mineralnya sangat kecil yakni kurang dari 2 µm (1µm = 0,000001m), meskipun ada klasifikasi yang menyatakan bahwa batas atas lempung adalah 0,005 m (ASTM) dan merupakan partikel yang aktif secara elektrokimiawi yang hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

Bowles (1991) menyatakan bahwa sumber utama dari mineral lempung adalah pelapukan kimiawi dari batuan yang mengandung :

 felspar ortoklas  felspar plagioklas  mika (muskovit)

Dimana semuanya itu dapat disebut silikat aluminium kompleks (complex aluminium silicates). 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). Satuan struktur dasar dari mineral lempung terdiri dari silika

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

Unit-unit silika tetrahedra berkombinasi membentuk lembaran silika (silica sheet) dan unit-unit oktahedra berkombinasi membentuk lembaran oktahedra

(gibbsite sheet). Bila lembaran silika itu ditumpuk di atas lembaran oktahedra,

atom-atom oksigen tersebut akan menggantikan posisi ion hidroksil pada oktahedra untuk memenuhi keseimbangan muatan mereka.

( a ) ( b )

( c ) ( d )

( e )

Gambar 2.7 Struktur Atom Mineral Lempung ( a ) silica tetrahedra ; ( b ) silica sheet ; ( c ) aluminium oktahedra ; ( d ) lembaran oktahedra (gibbsite) ; ( e )

a. Kaolinite

Istilah “kaolinite” dikembangkan dari kata “ Kauling” yang berasal dari nama sebuah bukit yang tinggi di Jauchau Fu, China, dimana lempung kaolinite putih mula-mula diperoleh beberapa abad yang lalu (Bowles, 1991). Kaolinite merupakan hasil pelapukan sulfat atau air yang

mengandung karbonat pada temperatur sedang dan umumnya berwarna putih, putih kelabu, kekuning-kuningan atau kecoklat-coklatan.

Struktur unit kaolinite terdiri dari lembaran-lembaran silika tetrahedral

yang digabung dengan lembaran alumina oktahedran (gibbsite). Lembaran

silika dan gibbsite ini sering disebut sebagai mineral lempung 1:1 dengan

tebal kira-kira 7,2 Å (1 Å=10-10 _{m). Mineral}

kaolinite berwujud seperti

lempengan-lempengan tipis dengan diameter 1000 Å sampai 20000 Å dan ketebalan dari 100 Å sampai 1000 Å dengan luasan spesifik per unit massa ± 15 m2_{/gr yang memiliki rumus kimia:}

(OH)8Al4Si4O10

Keluarga mineral kaolinite 1:1 yang lainnya adalah halloysite. Halloysite

memiliki tumpukan yang lebih acak dibandingkan dengan kaolinite

sehingga molekul tunggal dari air dapat masuk. Halloysite memiliki rumus

kimia sebagai berikut.

(OH)8Al4Si4O10 . 4H2O

Gambar 2.8 Struktur Kaolinite (Das, 1991)

b. Illite

Illite adalah mineral lempung yang pertama kali diidentifikasi di Illinois.

Mineral illite bisa disebut pula dengan hidrat-mika karena illite mempunyai

hubungan dengan mika biasa (Bowles, 1991). 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.

Struktur mineral illite tidak mengembang sebagaimana montmorillonite.

Pembentukan mineral lempung yang berbeda disebabkan oleh subtitusi kation-kation yang berbeda pada lembaran oktahedral. 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. Struktur mineral illite dapat

dilihat dalam Gambar 2.9

Gambar 2.9 Struktur Illite (Das, 1991)

c. Montmorillonite

Montmorillonite adalah nama yang diberikan pada mineral lempung yang

ditemukan di Montmorillon, Perancis pada tahun 1847 yang memiliki rumus kimia:

(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 tetrahedral mengapit satu lempeng alumina oktahedral ditengahnya.

Struktur kisinya tersusun atas satu lempeng Al2O3 diantara dua lempeng SiO2. Inilah yang menyebabkan 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 yang ditunjukkan pada Gambar 2.16. Gaya Van Der Walls mengikat satuan unit

sangat lemah diantara ujung-ujung atas dari lembaran silika, oleh karena itu lapisan air (nH2O) dengan kation dapat dengan mudah menyusup dan memperlemah ikatan antar satuan susunan kristal. Sehingga menyebabkan antar lapisan terpisah. Ukuran unit massa montmorillonite sangat besar dan

dapat menyerap air dengan sangat kuat sehingga mudah mengalami proses pengembangan. Gambar dari struktur kaolinite dapat dilihat di dalam

Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Struktur Montmorillonite (Das, 1991)

2.2.1.2 Sifat Umum Tanah Lempung

Bowles (1991) menyatakan beberapa sifat umum mineral lempung adalah: 1. Hidrasi

Partikel lempung hampir selalu mengalami hidrasi, hal ini disebabkan karena lempung biasanya bermuatan negatif, yaitu partikel dikelilingi oleh lapisan-lapisan molekul air yang disebut sebagai air teradsorbsi (adsorbed water). Lapisan ini umumnya memiliki tebal dua molekul.

Sehingga disebut sebagai lapisan difusi (diffuse layer) lapisan difusi

2. Aktivitas

Aktivitas tanah lempung adalah perbandingan antara Indeks Plastisitas (IP) dengan persentase butiran lempung, dan dapat disederhanakan dalam persamaan:

(2.23) Dimana persentase lempung diambil sebagai fraksi tanah yang < 2 µm untuknilaiA (Aktivitas),

A > 1,25 : tanah digolongkan aktif dan bersifat ekspansif 1,25 <A< 0,75 : tanah digolongkan normal

A < 0,75 : tanah digolongkan tidak aktif.

Nilai- nilai khas dari aktivitas dapat dilihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Aktivitas tanah lempung (Bowles, 1991) 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, 1994)

1 .Flokulasi dan Dispersi

Pengertian flokulasi adalah peristiwa penggumpalan partikel lempung di dalam larutan air akibat mineral lempung umumnya mempunyai pH>7. Flokulasi larutan dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang mengandung asam (ion H+), sedangkan penambahan bahan-bahan alkali akan mempercepat flokulasi. Untuk menghindari flokulasi larutan air dapat ditambahkan zat asam. 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 telahdidiamkan beberapa waktu dispersi tidak dapat tercapai dengan mudah, yang menunjukkan adanya gejala tiksotropik, dimana kekuatan didapatkan dari lamanya waktu.

2 .Pengaruh Zat Cair

Air berfungsi sebagai penentu plastisitas tanah lempung. Molekul air merupakan molekul yang dipolar, yaitu atom hidrogen tidak tersusun simetri di sekitar atom-atom oksigen (Gambar 2.12a). Hal ini berarti bahwa satu .molekul air merupakan batang yang mempunyai muatan positif dan negatif pada ujung yang berlawanan atau dipolar (Gambar 2.11b).

Gambar 2.11 Sifat dipolar molekul air (Hardiyatmo, 1992)

Molekul bersifat dipolar, yang berarti memiliki muatan positif dan negatif pada ujung yang berlawanan, sehingga dapat tertarik oleh lempung secara elektrik. Terdapat 3 mekanismenya, yaitu:

1. Tarikan antara permukaan bermuatan negatif dari partikel lempung dengan ujung positif dari 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 dengan ikatan hidrogen antara atom oksigen dalam partikel lempung dan atom oksigen dalam molekul-molekul air (hydrogen bonding).

Gambar 2.12 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda (Das,1991)

Mineral lempung yang berbeda memiliki defisiensi dan tendensi yang berbeda untuk menarik exchangeablecation. Exchangeable cation adalah keadaan

dimana kation dapat dengan mudah berpindah dengan ion yang bervalensi sama dengan kation asli. Montmorillonite memiliki defisiensi dan daya tarik

exchangeable cation yang lebih besar daripada kaolinite. Kalsium dan magnesium

merupakan exchangeable cationyang paling dominan pada tanah, sedangkan potassium dan sodium merupakan yang paling tidak dominan. Ada beberapa

Mekanisme 3 Mekanisme 2 Mekanisme 1

faktor yang mempengaruhi exchangeable cation, yaitu valensi kation, besarnya

ion dan besarnya ion hidrasi. Kemampuan mendesak dari kation-kation dapat dilihat dari besarnya potensi mendesak sesuai urutan berikut:

Al+3>Ca+2>Mg+2>NH+4>K+>H+>Na+>Li+

Kation Li+ tidak dapat mendesak kation lain yang berada dikirinya (Das, 2008) Semakin luas permukaan spesifik tanah lempung, air yang tertarik secara elektrik disekitar partikel lempung yang disebut air lapisan ganda jumlahnya akan semakin besar. Air lapisan ganda inilah yang menyebabkan sifat plastis pada tanah lempung. Konsentrasi air resapan dalam mineral lempung memberi bentuk dasar dari susunan tanahnya sebagai berikut, tiap partikelnya terikat satu sama lain lewat lapisan air serapannya. Selain itu jarak antara partikel juga akan mempengaruhi hubungan tarik menarik atau tolak menolak antar partikel tanah lempung yang diakibatkan oleh pengaruh ikatan hidrogen, gaya Van der Walls serta macam ikatan kimia dan organiknya. Bertambahnya jarak akan mengurangi gaya antar partikel.

Sehingga ikatan antar partikel tanah yang disusun oleh mineral lempung akan sangat dipengaruhi oleh besarnya jaringan muatan negatif pada mineral, tipe, konsentrasi dan distribusi kation-kation yang berfungsi untuk mengimbangi muatannya.

Kapasitas pertukaran kation tanah lempung didefinisikan sebagai jumlah pertukaran ion-ion yang dinyatakan dalam miliekivalen per 100 gram lempung kering. Beberapa garam juga terdapat pada permukaan partikel lempung kering. Pada waktu air ditambahkan pada lempung, kation-kation dan anion-anion mengapung di sekitar partikelnya (Gambar 2.13).

Gambar 2.13 Kation dan anion pada partikel (Das,1991)

Pada penelitian ini akan dilakukan usaha penggantian kation-kation yang terdapat pada lempung dengan kation-kation dari bahan semen yang dicampurkan dengan abu vulkanik dengan variasi yang berbeda-beda.

2.2.2 Semen 2.2.2.1 Umum

Semen adalah bahan yang mempunyai sifat adhesif maupun kohesif, yaitu bahan pengikat. Semen juga merupakan perekat hidrolis dimana senyawa-senyawa yang terkandung di dalam semen dapat bereaksi dengan air dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat terhadap batuan. Semen mimiliki susunan yang berbeda-beda, dan semen dapat dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu:

1. Semen hidrolik

Semen hidrolik adalah semen yang akan mengeras bila bereaksi dengan air, tahan terhadap air (water resistance) dan stabil di dalam air setelah

pozzolan, semen alumina, semen portland-pozzolan, semen terak, semen alam dan lain-lain.

2. Semen non-hidrolik.

Semen non hidrolik adalah semen yang tidak memiliki kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh dari semen non hidrolik adalah kapur.

2.2.2.2 Semen Portland

Semen portland adalah perekat hidrolis yang dihasilkan dari penggilingan klinker dengan kandungan utamanya adalah kalsium silikat yang bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan tambahan.

Unsur penting dalam semen portland yaitu: a. Dikalsium silikat (2CaO. SiO2) atau C2S b. Trikalsium silikat (3CaO.SiO2) atau C3S

c. Kalsium sulfat dihidrat (gypsum) (CaSO4.2H2O) d. Trikalsium aluminat (3CaO.Al2O3) atau C3A

e. Tetrakalsium aluminoferit (4CaO.Al2O3. Fe2O3) atau C4AF

2.2.2.2.1 Hidrasi Semen

Ketika air ditambahkan ke dalam campuran semen, proses kimiawi yang disebut hidrasi akan berlangsung. Senyawa kimia dalam semen akan bereaksi dengan air dan membentuk komponen baru. Proses kimia untuk reaksi hidrasi dari unsur C2S dan C3S dapat ditulis sebagai berikut:

2 C3S + 6 H2O C3S2H3 + 3 Ca (OH)2 2 C2S + 4 H2O C3S2H3 + Ca (OH)2

Kekuatan semen yang telah mengeras tergantung pada jumlah air yang dapat dipakai waktu proses hidrasi berlangsung. Pada dasarnya jumlah air yang diperlukan untuk proses hidrasi sekitar 20 % dari berat semen (Nugraha, 2007).

2.2.2.2.2 Jenis-jenis Semen Portland

Sesuai dengan kebutuhan pemakaian semen saat ini, dalam perkembangannya dikenal berbagai jenis semen portland antara lain:

1. Semen portland biasa

Semen portland ini digunakan dalam pelaksanaan konstruksi secara umum jika tidak diperlukan sifat-sifat khusus, seperti ketahanan terhadap sulfat, panas hidrasi rendah, kekuatan awal yang tinggi dan sebagainya. ASTM mengklasifikasikan semen portland ini sebagai tipe I.

2. Semen portland dengan ketahanan sedang terhadap sulfat

Semen ini digunakan pada konstruksi jika sifat ketahanan terhadap sulfat dengan tingkat sedang, yaitu dimana kandungan sulfat (SO3) pada air tanah dan tanah masing-masing 0,8% - 0,17% dan 125 ppm, serta PH tidak kurang dari 6. ASTM mengklasifikasikan semen jenis ini sebagai tipe II.

3. Semen portland dengan kekuatan awal tinggi

Semen portland ini mengandung tricalsium silikat (C3S) lebih banyak dibanding semen portland biasa. Semen jenis ini memiliki kekuatan awal yang tinggi dan kekuatan tekan pada waktu yang lama juga lebih tinggi dibanding semen Portland biasa. ASTM mengklasifikasikan semen ini sebagai tipe III.

Semen jenis ini memiliki kandungan tricalsium silikat (C3S) dan tricalsium aluminat (C3A) yang lebih sedikit, tetapi memiliki kandungan C3S yang lebih banyak dibanding semen Portland biasa dan memiliki sifat-sifat : a. Panas hidrasi rendah

b. Kekuatan awal rendah, tetapi kekuatan tekan pada waktu lama sama dengan semen Portland biasa

c. Susut akibat proses pengeringan rendah

d. Memiliki ketahanan terhadap bahan kimia, terutama sulfat ASTM mengklasifikasikan semen jenis ini sebagai tipe IV. 5. Semen portland dengan ketahanan tinggi terhadap sulfat

Semen jenis ini memiliki ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Semen ini diklasifikasikan sebagai tipe V pada ASTM. Semen jenis ini digunakan pada konstruksi apabila dibutuhkan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat, yaitu kandungan sulfat (SO3) pada air tanah dan tanah masing-masing 0,17% - 1,67% dan 125 ppm – 1250 ppm, seperti pada konstruksi pengolah limbah atau konstruksi dibawah permukaan air.

Persyaratan komposisi kimia semen portland menurut ASTM Designation C150-92, seperti terlihat pada Tabel. 2.5.

Tabel. 2.5. Komposisi kimia semen Portland

Sumber : ASTM Standart On Soil Stabilization With Admixure 1992.

2.2.3 Abu Vulkanik Gunug (AVG)

Gunung Sinabung adalah gunung api di daratan Tinggi Karo, Kabupaten Karo, Sumatera Utara. Gunung ini mendadak aktif kembali dengan meletus pada tahun 2010. Letusan terakhir gunung ini terjadi sejak September 2013 dan berlangsung hingga sekarang. Material vulkanik terdiri dari batuan yang berukuran besar hingga berukuran halus, yang berukuran besar biasanya jatuh disekitar kawah dalam radius 5-7 km, sedangkan yang berukuran halus sampai ratusan bahkan ribuan km dari kawah disebabkan oleh adanya hembusan angin. Material yang paling sering menyebabkan bahaya dari peristiwa gunung meletus adalah seperti lahar, lava, abu vulkanik dan material batu.

Abu vulkanik merupakan salah satu jenis bahan alami yang terbentuk di dalam perut gunung yang kemudian menjadi material vulkanik jatuhan yang

disemburkan ke udara pada saat terjadi letusan. Abu vulkanik tidak larut dalam air, sangat kasar dan agak korosif.

Secara umum komposisi abu vulkanik terdiri atas Silika dan Kuarsa, sehingga abu vulkanik digolongkan kedalam bahan yang bersifat pozolan. Bahan pozolan didefinisikan bahan bukan semen yang mengandung silika dan alumina. Sementara klasifikasi bahan pozolan terbagi menjadi dua bagian, pozolan alam (natural) dan buatan (sintetis), contoh pozolan alam adalah: tufa, abu vulkanis,

tanah diatomae dan trass adalah sebutan pozolan alam yang terkenal di Indonesia.

Selanjutnya contoh pozolan buatan adalah hasil pembakaran tanah liat, abu sekam padi, abu ampas tebu dan hasil pembakaran batu bara (fly ash).

Abu vulkanik menjadi material yang paling bermanfaat untuk manusia. Abu vulkanik mengandung beberapa jenis mineral yang penting untuk mempengaruhi kesuburan tanah seperti magnesium, seng, mangan, zat besi dan selenium. Komponen ini akan menambah kesuburan tanah ketika bercampur dengan senyawa tanah. Beberapa kegunaan abu vulkanik yaitu:

- Dapat menyuburkan tanah, abu vulkanik yang keluar dari gunung berapi mengandung berbagai mineral yang sangat penting untuk tanah. mineral yang bercampur dengan tanah akan membentuk tanah yang lebih subur. Dampak ini dapat kita lihat secara langsung yaitu kawasan di sekitar pegunungan selalu subur.

- Berguna untuk menyediakan bahan bangunan, berbagai jenis batu apung, abu vulkanik keluar dan akan bercampur dengan pasir dan tanah di sekitar pegunungan. Bahan-bahan ini sering diambil untuk menjadi bahan bangunan.

Bahkan di beberapa daerah abu vulkanik sering dijadikan bahan campuran untuk membuat semen dan material beton.

Pada penelitian ini sebelum abu vulkanik digunakan untuk membuat benda uji, maka abu vulkanik tersebut perlu dilakukan pengujian komposisi kimianya. Pengujian dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera utara. Berdasarkan penelitian yang dilakukan terhadap abu vulkanik yang digunakan, diperoleh hasil seperti yang terlihat pada tabel 2.6.

Tabel 2.6. Hasil Pengujian Analisis Kimia Abu Vulkanik Gunung Sinabung

No. Parameter Hasil Metode

1. SiO2 84,08 % Gravimetri

2. Fe2O3 0,03 % Spektrofotometri

3. Al2O3 9,94 % Gravimetri

4. CaO 0,14 % Titrimetri

Sumber : Hasil Percobaan di Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU.

2.3 Stabilisasi Tanah

Ketika tanah di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat mudah tertekan atau pun memiliki indeks konsestensi 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.

Tanah lempung merupakan salah satu jenis tanah yang sering dilakukan proses stabilisasi. Hal ini disebabkan sifat lunak plastis dan kohesif tanah lempung disaat basah. Sehingga menyebabkan perubahan volume yang besar karena

pengaruh air dan menyebabkan tanah mengembang dan menyusut dalam jangka waktu yang relatif cepat. Stabilisasi tanah adalah pencampuran tanah dengan bahan tertentu, guna memperbaiki sifat-sifat teknis tanah, atau dapat pula, stabilisasi tanah adalah suatu usaha untuk merubah atau memperbaiki sifat-sifat teknis tanah agar memenuhi syarat teknis tertentu.

Bowles (1991) menyatakan bahwa stabilisasi tanah mungkin dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Meningkatkan kepadatan tanah.

2. Menambahkan bahan-bahan inert untuk meningkatkan kohesi dan/atau kekuatan geser dari tanah.

3. Menambahkan bahan-bahan yang mampu mengakibatkan perubahan secara kimiawi ataupun fisik dari tanah.

4. Merendahkan permukaan air tanah.

5. Memindahkan dan/atau mengganti tanah yang bersifat buruk tersebut. Proses stabilisasi tanah ada 3 cara yaitu :

1. Mekanis

Stabilisasi mekanis dilakukan dengan cara pemadatan yang dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis peralatan mekanis seperti: mesin gilas

(roller), benda berat yang dijatuhkan, ledakan, tekanan statis, tekstur,

pembekuan, pemanasan dan sebagainya. 2. Fisis

Stabilisasi secara fisis dilakukan melalui perbaikan gradasi tanah dengan menambah butiran tanah pada fraksi tertentu yang dianggap kurang, guna mencapai gradasi yang rapat.

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah 8

Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 13

Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool 14

Gambar 2.4 Klasifikasi Tanah Sistem USCS 20

Gambar 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 22

Gambar 2.6 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 24

Gambar 2.7 Struktur Atom Mineral Lempung 30

Gambar 2.8 Struktur Kaolinite 32

Gambar 2.9 Struktur Illite 33

Gambar 2.10 Struktur Montmorillonite 34

Gambar 2.11 Sifat Dipolar Molekul Air 36

Gambar 2.12 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda 37

Gambar 2.13 Kation dan Anion Pada Partikel 39

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 51

Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS 59

Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan 59

Gambar 4.4a Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG 64 Gambar 4.4b Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG 64 Gambar 4.4c Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi

campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG 65 Gambar 4.5a Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi

campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG 66 Gambar 4.5b Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi

campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG 66 Gambar 4.5c Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi

campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG 67 Gambar 4.6a Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan

variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG 67 Gambar 4.6b Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan

variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG 68 Gambar 4.6c Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan

variasi campuran 4% PC dan 2%-14% AVG 68

Gambar 4.7 Kurva Kepadatan Tanah Asli 70

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

tanah dengan variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG 74 Gambar 4.8b Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)

tanah dengan variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG 74 Gambar 4.8c Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)

tanah dengan variasi campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG 75 Gambar 4.9a Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )

dengan variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG 75 Gambar 4.9b Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )

dengan variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG 76

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

dengan variasi campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG 76 Gambar 4.10a Grafik nilai CBR dengan variasi campuran

2% PC dan 2% - 14% AVG 80

Gambar 4.10b Grafik nilai CBR dengan variasi campuran

3% PC dan 2% - 14% AVG 80

Gambar 4.10c Grafik nilai CBR dengan variasi campuran

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 11

Tabel 2.2 Indeks Plastisitas Tanah 16

Tabel 2.3 Berat Jenis Tanah 17

Tabel 2.4 Aktivitas Tanah Lempung 35

Tabel 2.5 Komposisi Kimia Semen Portland 43

Tabel 2.6 Hasil Pengujian Analisis Kimia Abu Vulkanik 45

Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah 58

Tabel 4.2a Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran

2% PC ditambah 2% - 14% AVG 61

Tabel 4.2b Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran

3% PC ditambah 2% - 14% AVG 62

Tabel 4.2c Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran

4% PC ditambah 2% - 14% AVG 63

Tabel 4.3 Data Uji Pemadatan Tanah Asli 70

Tabel 4.4a Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran

2% PC ditambah 2% - 14% AVG 71

Tabel 4.4b Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran

3% PC ditambah 2% - 14% AVG 72

Tabel 4.4c Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran

4% PC ditambah 2% - 14% AVG 73

Tabel 4.5a Data Hasil Uji CBR LaboratoriumDengan Variasi Campuran

2% PC ditambah 2% - 14% AVG 77

Tabel 4.5b Data Hasil Uji CBR LaboratoriumDengan Variasi Campuran

3% PC ditambah 2% - 14% AVG 78

Tabel 4.5c Data Hasil Uji CBR LaboratoriumDengan Variasi Campuran

DAFTAR NOTASI

V Volume tanah

Vs Volume butiran padat

Vv Volume pori

Vw Volume air di dalam pori

Va Volume udara di dalam pori

W Berat tanah

Berat butiran padat Berat air

Kadar air

Porositas

Angka pori

γb Berat volume basah

Berat volume kering Berat volume butiran padat Berat jenis tanah

S Derajat kejenuhan

SL Batas susut

Berat tanah basah dalam cawan percobaan Berat tanah kering oven

Volume tanah basah dalam cawan Volume tanah kering oven

Berat jenis air IP Indeks plastisitas LL Batas cair

PL Batas plastis

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan

Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit

Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test

Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, CBR (California Bearing Ratio)

Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Abu Vulkanik Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan