56
3.5. AnalisisData Laboratorium
Setelahseluruhdata-datayangdiperolehbaikdaripengujiansifatfisikdansifat mekaniskemudiandilakukanpengumpulandatasertapemilahandatayangdiperoleh.Setel
ah data dikumpulkan kemudian dilakukan analisa data hasil pengujian laboratorium dan kemudian dievaluasi.
Universitas Sumatera Utara
57
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
Universitas Sumatera Utara
58
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 limitsebesar 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.
Universitas Sumatera Utara
59
Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS
Gambar 4.2 Grafik analisa saringan
Universitas Sumatera Utara
60
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
Universitas Sumatera Utara
61
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
Universitas Sumatera Utara
62
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
2 4
6 8
10 12
N il
ai B
at as
C ai
r
2 PC + Limbah Kalsium Karbida
TA + 2PC + CCR tanah asli TA
TA + 2 CCR
Universitas Sumatera Utara
63
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
2 4
6 8
10 12
N ilai
B at
as P
las tis
2 PC + Limbah Kalsium Karbida
tanah asli TA TA + 2PC + CCR
TA + 2CCR
Universitas Sumatera Utara
64
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
5 10
15 20
25 30
35 40
2 4
6 8
10 12
N ilai
I n
d ek
s P las
tis it
as
2 PC + Limbah Kalsium Karbida
TA+ 2PC + CCR tanah asli TA
TA + 2 CCR
Universitas Sumatera Utara
65
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: •
Mould cetakan 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
2
Berat isi kering maksimum 1,317grcm
3
Universitas Sumatera Utara
66
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
γd g
r cm
3
w Zero Air Void
Compaction Curve
ZAV
Universitas Sumatera Utara
67
Tabel 4.5 Data Hasil Uji Compaction
Sampel γ
d
maks grcm³
W
opt
Tanah Asli
1,317 21,24
2 CCR 1,324
21,12 2 PC
1,334 20,86
2PC+2CCR 1,342
20,70 2PC+3CCR
1,369 20,57
2PC+4CCR 1,380
20,36 2PC+5CCR
1,402 20,16
2PC+6CCR 1,414
19,97 2PC+7CCR
1,437 19,85
2PC+8CCR 1,447
19,74 2PC+9CCR
1,497 19,32
2PC+10CCR 1,464
19,65 2PC+11CCR
1,441 19,93
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum γ
d
maks
Dari pengujian pemadatan tanah yang telah dilakukan pada tanah asli diperoleh nilai berat isi kering tanah sebesar 1,317grcm³. 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 1,497grcm³ dan mengalami penurunan ketika penambahan kadar limbah karbit selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
68
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum γ
d maks
tanah dengan variasi campuran
4.3.2.2 Kadar Air Optimum w
opt
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
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
TA + 2 PC + CCR Tanah Asli TA
TA + 2 CCR
Universitas Sumatera Utara
69
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah w
opt
denganvariasi campuran
4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas Unconfined Compression Test
Dalam pengujian ini akan diperoleh hubungan antara nilai kuat tekan bebas tanah q
u
pada tanah asli dan tanah remoulded buatan serta nilai kuat tekan bebas tanah q
u
pada tiap variasi tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisasi semen dan limbah karbit denganwaktu pemeraman selama 14 hari.Selanjutnya dari
hasil nilai q
u
diperoleh nilai kohesi c
u
yaitu sebesar ½ q
u
. 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 q
u
antara tanah asli dengan tanah remoulded dan pada Gambar 4.11 ditunjukkan nilai kuat tekan tanah q
u
yang diperoleh di setiap variasi campuran.
14 16
18 20
22 24
26
2 4
6 8
10 12
14
K adar
A ir
Op tim
u m
2 PC + Limbah Kalsium Karbida
TA + 2 PC + CCR tanah asli TA
TA + 2 CCR
Universitas Sumatera Utara
70
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
7 0,701
0,219
Universitas Sumatera Utara
71
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah q
u
dengan regangan strain yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded
Nilai kuat tekan tanah pada tanah asli adalah sebesar 1,432 kgcm², sedangkan pada tanah remoulded diperoleh sebesar 0,492 kgcm². 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
1 2
3 4
5 6
7
qu kg
cm
2
Strain
Undisturbed Remoulded
Universitas Sumatera Utara
72
Gambar 4.11 Grafik kuat tekan 2PC dengan berbagai variasi penambahan CCR
Berdasarkan Gambar 4.11 tersebut didapat nilai kuat tekan tanah asli q
u
sebesar 1,432 kgcm². 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 kgcm². 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 SiO
2
dan alumina AL
2
O
3
yang membentuk kalsium silikat hidrat seperti: tobermorit, kalsium aluminat hidrat 4CaO.Al
2
O
3
.12H
2
O dan gehlenit hidrat 2CaO.Al
2
O
3
.SiO
2
.6H
2
O 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 Al
2
O
3,
Fe
2
O
3
, CaO dan MgO akan diserap oleh permukaan butiran lempung yang memiliki kandungan yang berbentuk halus dan bermuatan negatif. Ion positif seperti ion
1 2
3 4
5
2 4
6 8
10 12
TA + 2PC + CCR Tanah Asli TA
Tanah Remoulded TR TA + 2 CCR
Universitas Sumatera Utara
73
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 q
u
pada 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 q
u
tanah. 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.
Universitas Sumatera Utara
74
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
2PC + 11CCR LL
36,47 PL
18,14 IP
18,33
Compaction Test
Tanah Asli Wopt
21,24 ɤ
dmaks
1,317 grcm
3
2PC + 9CCR max
Wopt 19,32
ɤ
dmaks
1,497 grcm
3
Kuat Tekan Tanah q
u
Tanah Asli 1,43 kgcm²
Tanah Remoulded 0,69 kgcm².
2PC + 9CCR max
2,56 kgcm²
Universitas Sumatera Utara
75
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.
Universitas Sumatera Utara
8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Umum
Kategori