Pemadatan Tanah TINJAUAN PUSTAKA

12 Tabel 2.3. Klasifikasi Tanah Unified Soil Classification System Sumber : Bowles, J.E., 1993

2.3 Pemadatan Tanah

Pemadatan tanah earthwoks compaction adalah proses mekanis dimana sejumlah tanah yang terdiri dari partikel padat solid particles, air dan udara direduksi volumenya dengan menggunakan beban. Beban tersebut dapat berupa beban yang bergerak rolling, beban yang dipukulkan tamping maupun beban Universitas Sumatera Utara 13 yang digetarkan vibrating. Kepadatan didapat dengan keluarnya udara dari antara butiran tanah dimana proses ini merupakan kebalikan dari proses konsolidasi yang merupakan keluarnya air dari antara butir-butir tanah. Lapisan tanah dasar pada konstruksi jalan raya harus dipadatkan dimana kekuatan dan keawetan perkerasan jalan itu sangat tergantung pada sifat-sifat dan daya dukung tanah dasar. Tujuan pemadatan adalah untuk meningkatkan kepadatan density, meningkatkan stabilitas, meningkatkan kekuatan tahanan bearing strength subgrade, mengurangi sifat kemudahan ditembus oleh air permeability, mengurangi potensi likuifaksi dan mencegah erosi.

2.3.1 Jenis-jenis Pemadatan Tanah

Metode pemadatan tergantung kepada jenis pemadatan tanah yang akan dilakukan, ada pemadatan di lapangan dan pemadatan di laboratorium.

A. Pemadatan di Lapangan

Untuk pekerjaan pelaksanaan pemadatan di lapangan kita perlu memilih alat pemadat yang digunakan. Pemadatan di lapangan umumnya menggunakan alat-alat berat seperti, Three Wheel Roller, Tandem Roller, Pneumatik Tired Roller PTR dan lain-lain. Untuk pemadatan tanah sebagai badan jalansubgrade maka pada umumnya digunakan vibratory roller Surendro B, 2014. Alat ini cocok digunakan untuk pemadatan granular material material berbutir. Selain vibratory roller ada beberapa alat yang dipakai untuk memadatkan tanah maupun batu-batuan. Secara garis besar alat pemadat dibagi menjadi 3 group: Universitas Sumatera Utara 14 1. Rollers, termasuk didalamnya smooth-wheeled, pneumatic-tired, tamping rollers juga pemadatan oleh beban lalu lintas kendaraan. 2. Vibrators, termasuk didalamnya rollers dan plates. 3. Rammers, termasuk didalamnya power rammers, tampers dan falling weight. Smooth-wheeled rollers Gambar 2.2 memiliki 3 roda dari drum besi atau tandem dibagian belakang. Alat ini juga memiliki roda besi tunggal berbentuk drum dibagian depan. Beratnya antara 1.7-17 ton dan dapat diperberat lagi dengan mengisi pasir atau air di roda besinya. Beban yang terpakai dibagi selebar rodanya. Kecepatan bergeraknya antara 2.5-5 kmjam. Gambar 2.2. Smooth Wheeled Roller Surendro B, 2014 Pneumatic-tired rollers Gambar 2.3, mempunyai 2 sumbu dengan roda dari karet, dimana jumlah roda depan dan belakang berselisih satu dan letak roda depan belakang berselang seling hingga yang tidak terinjak oleh roda depan dapat terinjak oleh roda belakang demikian sebaliknya. Kecepatan bergeraknya berkisar 1.6 hingga 24 kmjam. Universitas Sumatera Utara 15 Gambar 2.3. Pneumatic-tired rollers Surendro B, 2014 Menurut Djatmiko Soedarmo 1993 Vibratory rollers Gambar 2.4 atau sering disebut vibro saja, mempunyai kisaran berat 0.5-17 ton, yang mempunyai sumbu tunggal 1 roda biasanya ditarik traktor sedangkan yang mempunyai mempunyai sumbu ganda menggunakan mesin sendiri untuk bergerak. Frekuensi getarannya tergantung pabrik pembuatnya namun untuk yang besar berkisar antara 20-35 Hz dan 40-75 Hz untuk vibratory roller yang kecil. Pada umumnya alat bisa diatur getarannya menjadi 3 posisi: kecil, menengah dan besar. Untuk alat yang ditarik traktor kecepatannya 1.5-2.5 kmjam sedangkan untuk alat yang bergerak sendiri kecepatannya 0.5-1 kmjam. Apabila sedang menggetarkan rodanya maka kecepatannya semakin rendah. Universitas Sumatera Utara 16 Gambar 2.4 Vibratory rollers Surendro B, 2014 Vibrating plate compactors Gambar 2.5 sering disebut stamper. Mempunyai kisaran berat 100 kg- 2 ton dan luasan pelat antara 0.16-1.6 m2. Alat ini cocok untuk memadatkan luasan yang kecil atau tempat yang terbatas untuk dipadatkan seperti daerah pinggiran perkerasan. Gambar 2.5 Vibrating plate compactors Surendro B, 2014 Universitas Sumatera Utara 17

B. Pemadatan di Laboratorium

Pengujian pemadatan di laboratorium ada dua metode, yaitu: pengujian Pemadatan Standar Standard Proctor Test dan Pengujian Pemadatan Modified Modified Proctor Test. Pada Uji Pemadatan Standar, tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder bervolume 12,400 ft-lbfft³. Diameter cetakan silinder tersebut 4 in =10,16 cm. Selama percobaan di laboratorium, cetakan itu dikelam pada sebuah pelat dasar dan di atasnya diberi perpanjangan. Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda- beda dan kemudian dipadatkan dengan menggunakan penumbuk khusus. Berat penumbuk 5,5lb = 2,5 kg dan tinggi jatuh 12 in. =30,48 cm. Jumlah tumbukan tiap lapisan sebanyak 25 kali. Prosedur pelaksanaan pemadatan ini dilakukan untuk 3 tiga lapisan. Uji Pemadatan Standar mengacu pada ASTM D-698 dan AASHTO T-99. Pada Pengujian Pemadatan Modified, tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder bervolume 56,000 ft-lbfft³. Diameter cetakan silinder tersebut 4 in =10,16 cm. Selama percobaan di laboratorium, cetakan itu dikelam pada sebuah pelat dasar dan di atasnya diberi perpanjangan. Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda-beda dan kemudian dipadatkan dengan menggunakan penumbuk khusus. Berat penumbuk 10lb = 4,5 kg dan tinggi jatuh 18 in. =45,72 cm. Jumlah tumbukan tiap lapisan sebanyak 25 kali. Prosedur pelaksanaan pemadatan ini dilakukan untuk 5 lima lapisan. Uji Pemadatan Standar mengacu pada ASTM D- 698 dan AASHTO T-99. Perbandingan alat Uji Pemadatan Standar dengan Uji Pemadatan Modified dapat dilihat pada Gambar 2.6. Universitas Sumatera Utara 18 Gambar 2.6 Perbandingan alat Uji Pemadatan Standar dengan Uji Pemadatan Modified Pengujian pemadatan tanah baik Uji Pemadatan Standar maupun Uji Pemadatan Modified memiliki dua parameter penting, yaitu Berat Isi Kering Maksimum γd maks dan Kadar Air Optimum w opt .

2.3.2 Parameter Pemadatan TanahKompaksi A.

Berat Isi Kering Maksimum γd maks RR Proctor 1993 dalam Kamarudin F.B 2005 mengatakan untuk suatu jenis tanah yang dipadatkan dengan daya pemadatan tertentu, kepadatan yang dicapai tergantung pada banyaknya air kadar air tanah tersebut. Besarnya kepadatan tanah, biasanya dinyatakan dalam nilai berat isi kering ᵞ d nya. Apabila tanah dipadatkan dengan adanya pemadatan yang tetap pada kadar air yang bervariasi, maka pada nilai kadar air tertentu akan tercapai kepadatan maksimum γd maks . Kadar air yang menghasilkan kepadatan maksimum disebut kadar air optimum w opt . Universitas Sumatera Utara 19 Derajat kepadatan tanah dinyatakan dalam istilah berat isi kering γ d , yaitu perbandingan berat butiran tanah dengan volume total tanah. Berat Volume Tanah dapat dinyatakan dalam persamaan: � � = � + . dimana: � � = Berat isi kering tanah grcm 3 � = Berat isi basah tanah grcm 3 1 + = kadar air tanah Redzuan, 2003 dalam Nendi 2010 mengatakan pertambahan dan pengurangan nilai kepadatan kering tergantung kepada kadar air dalam sampel tanah, berat pemadatan dan tenaga pemadatan. Craig, 1993 dalam Nendi 2010 mengatakan pada umumnya penambahan air akan memenuhi ruang antar partikel yang sebelumnya dipenuhi udara. Disamping itu, air juga akan merespon dengan partikel tanah dan menambah kemampuan tanah. Peningkatan kemampuan tanah akan mengurangi sifat kaku tanah untuk dipadatkan dan menghasilkan berat isi kering γ d yang lebih tinggi. Sedangkan penambahan volume air yang terlalu besar akan menyebabkan sebagian volume tanah akan dipenuhi air dan akan mengurangi berat isi kering tanah γ d . Selain persamaan 2.3 juga terdapat persamaan lain dalam mengontrol berat isi kering tanah γ d pada kondisi tanpa rongga udara zero air voidZAV yaitu: � � = � + � × � . Universitas Sumatera Utara 20 Dimana: γd = Berat isi kering tanah grcm 3 γ = Berat isi basah tanah grcm 3 Gs = Berat jenis tanah 1+ wGs = kadar air Menurut Dandung Novianto 2012, untuk suatu kadar air tertentu, berat isi kering maksimum ᵞd max secara teoritis didapat bila pada pori-pori tanah sudah hamper tidak ada udara lagi, yaitu pada saat dimana derajat kejenuhan tanah sama dengan 100. Kondisi ini disebut Zero Air Voids ZAV.

B. Kadar Air Optimum w

opt Menurut Bambang Surendro 2014 suatu tanah yang kohesif lempung dalam keadaan kering keras dan berbongkah-bongkah, sangat sukar dipadatkan. Untuk memudahkan pemadatan, tanah lempung perlu dibasahi, karena semakin basah tanah akan mudah dihancurkan. Namun, bila terlalu basah akan menghasilkan tanah yang kurang padat. Dengan peningkatan kadar air, partikel tanah memiliki lapisan air disekelilingnya, sehingga lapisan air ini menjadi pelicinpelumas, sehingga lebih mudah untuk digerakkan. Kepadatan maksimum akan diperoleh pada saat tanah memiliki kondisi kadar air optimum w opt yakni pada saat berai isi kering maksimum ᵞd max . Hubungan antara kadar air optimum dengan berat isi kering tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.6. Universitas Sumatera Utara 21 Gambar 2.7 Hubungan kadar air optimum dengan berat isi kering maksimum. Untuk memastikan apakah pemadatan dilapangan sudah sesuai dengan spesifikasi maka perlu diuji di lapangan, kemudian sampel dibawa ke laboratorium agar dapat diketahui nilai kepadatannya. Menurut spesifikasi umum kepadatan dilapangan harus mencapai 100 dari pemadatan di laboratorium dan 95 untuk material granural. Jika kondisi tersebut tidak tercapai maka pemadatan dinyatakan gagal atau tidak memenuhi syarat. � � = � � � × . Dalam pemadatan tanah, ada 4 faktor yang mempengaruhi kontrol pemadatan, yaitu : tipe tanah dan gradasi, kadar air optimum w opt , berat isi kering γ d , energi pemadatan compaction effort. Pemadatan tanah merupakan fungsi dari kadar air, karena pada saat ini air berperan sebagai pelembut softening agent atau lubrikasi pada partikel tanah yang akan membantu menyusun partikel tanah mengisi rongga udara menjadi lebih padat. Namun, kelebihan air tidak akan membantu tanah mencapai densitas yang Universitas Sumatera Utara 22 padat, karena rongga udara telah terisi oleh air yang bersifat inkompresibel yang membuat partikel tanah akan mengalir atau kehilangan friksi dan energi pamadatan langsung diterima oleh air. Tipe tanah serta gradasi juga akan mempengaruhi kurva pemadatan. Umumnya tanah yang dominan berbutir halus atau fine grain akan membutuhkan kadar air lebih untuk mencapai pemadatan optimum, sebaliknya tanah dominan berbutir kasar atau coarse grain membutuhkan sedikit kadar air untuk mencapai kadar air pemadatan optimum. Hal ini juga terkait pada sifat plastisnya dimana tanah berbutir halus atau fine grain seperti lempung kelanauan memiliki sifat plastis dibanding tanah berbutir kasar seperti pasir kelanauan yang memiliki indeks plastis rendah . Secara umum, semakin tinggi derajat pemadatannya maka kemampuannya menahan gaya geser shearing force akan semakin rendah penurunannya. Namun demikian, Capper dan Cassie 1969 dalam Surendro B. 2016 menyatakan bahwa apabila dibandingkan kekuatan geser dan kadar air tanah pada kondisi kepadatan tertentu, akan diperoleh nilai kekuatan geser tertinggi dicapai pada saat kadar air dibawah kondisi optimum pada pemadatan yang maksimum.

2.3.3 Energi Pemadatan

Proses pemadatan dipengaruhi oleh hubungan antara Kadar Air w opt dengan Berat Isi Kering γd maks . Energi pemadatan yang lebih besar akan menghasilkan kondisi tanah yang lebih padat. Energi pemadatan bergantung kepada beberapa faktor seperti berat penumbuk, tinggi jatuh penumbuk, jumlah tumbukan perlapisan dan jumlah lapisan. Hubungan antara energi pemadatan E untuk Proctor Standard dengan factor-faktor yang yang mempengaruhinya dapat ditulis sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara 23 E = jumlah tumbukanlapisan × jumlah lapisan × berat penumbuk × tinggi jatuh penumbuk volume cetakan Energi pemadatan tanah akan mempengaruhi suatu karakteristik kurva pemadatan, dimana semakin besar energi pemadatan yang diterima tanah maka efek densifikasinya akan semakin besar, sehingga nilai kadar air optimum w opt akan bergeser lebih kecil namun akan diperoleh nilai berat isi kering maksimum γd maks yang lebih besar. Hubungan kadar air optimum w opt dan berat isi kering maksimum γd maks sebagai berikut : Gambar 2.8. Hubungan antara kadar air dan berat isi kering dengan beberapa jenis tanah yang telah dipadatkan HoltzandKovacs,1981, Das,1998

2.4 Hubungan Parameter Kompaksi dengan Index Properties