TUGAS AKHIR - Kajian Kuat Tekan Bebas pada Tanah Lempung yang Distabilisasi dengan Abu Ampas Tebu dan Semen

TUGAS AKHIR KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS PADA TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI DENGAN ABU AMPAS TEBU DAN SEMEN

Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Disusun Oleh : BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013 ATINA REZKI 09 0404 008

ABSTRAK

Stabilisasi merupakan salah satu cara yang banyak dilakukan untuk perbaikan tanah (soil reinforcement). Stabilisasi yang biasa digunakan adalah

compaction dan menggunakan bahan pencampur (admixture) seperti semen, fly ash , bitumen, dan kapur. Abu ampas tebu adalah limbah boiler hasil penggilingan

yang jumlahnya berlimpah dan belum dimanfaatkan secara optimal dan terbuang sia-sia.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan kuat daya dukung tanah yang dicampur dengan semen dan abu ampas tebu. Penelitian ini dilakukan bersamaan dengan penelitian kuat tekan bebas dengan campuran abu sekam padi dan semen oleh Fadilla (2014) dan kuat tekan bebas dengan campuran abu cangkang sawit dan semen oleh Sinaga (2014). Penelitian ini dilakukan dengan pengambilan sampel dimana sampel tanah asli merujuk pada penelitian Fadilla (2014) dan melakukan uji laboratorium untuk mengetahui nilai index

properties dan engineering properties menggunakan uji UCT (Unconfined Compression Test) .

Dari penelitian ini diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air 20,41%, berat jenis tanah 2,65 dan termasuk pada lempung tak berorganik, berat isi 1,24 gr/cm³, batas cair 44,23 dan indeks plastisitas 29,85. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL (Clay – Low

Plasticity) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut

termasuk dalam jenis A-7-6.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa: penambahan semen dan abu ampas tebu pada tanah lempung dengan waktu pemeraman 7 hari (curing) dapat menurunkan batas cair menjadi 20,71 dan indeks plastisitas 7,04. Dengan bertambahnya persentase abu ampas tebu, kepadatan maksimum meningkat dan dicapai nilai maksimum pada persentase abu ampas tebu 9%. Dengan naiknya kadar abu ampas tebu , kuat tekan bebas selalu naik sampai dengan kadar abu 12% dengan prosentase kenaikan 61,80% kemudian menurun dan konstan pada kadar abu yang lebih tinggi 13% (53,88%) dan 14% (55,46%).

Kata Kunci : lempung, semen, abu ampas tebu, bahan stabilisasi tanah, uct.

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam keatas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “Kajian Kuat Tekan Bebas pada Tanah Lempung yang Distabilisasi dengan Abu Ampas Tebu dan Semen”.

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai Dosen Pembimbing yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

5. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Teristimewa keluarga saya, Ayahanda Ishaq Lubis dan Ibunda Fatimah serta abang dan adik-adik saya Andi Habibi Pratama SE, Amelia Roni Rezkinta dan Adinda Salsabila dan juga etek tersayang, Aisyah Lubis SP,MP yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat.

Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas.

8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

9. Teman-teman tersayang Hannawiyah Harahap, Sri Wahyuni Sebayang, Hisbulloh Nasution, dan Merni Damalia. Terima kasih atas segala bantuan, masukan, skandal dan kisah-kisah yang tercipta selama kita kuliah. Salah satu dari kalian layak untuk menjadi penulis skenario sinetron.

10. Teman seperjuangan Nita Fadilla, terima kasih atas segala dorongan dan motifasi dalam pengerjaan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Buat sahabat-sahabat angkatan 2009, yang telah membantu penulis baik dalam kuliah, tugas, dan praktikum Tugas Akhir. Nora Usrina, Gustina Arifin, Sarra Rahmadani, Putri Nurul Hardhanti, Lia Kartika Sitompul, Gustara Iqbal, Ihsanuddin Saputra, Feri PH, Khairun Nazli, Afriansyah, Rizki, M. Reza, Ahmad Prima, Ryan Pramana, Septian I.P, Deni Malik, M. Taufik, Raja Fahmi, serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2009 sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

12. Teman – teman geoteknik 2009, Hasoloan P. Sinaga, Erin A. Sebayang, Manna G. Sihotang, Elisa D.J. Purba, Agrifa Sianipar, terima kasih atas segala bantuannya selama ini.

13. Asisten Lab. Mekanika Tanah USU yang turut membantu dan memberikan izin, M. Rizki Ridho, Iqbal dan Adik-adik 2011 asisten Lab.

Mekanika Tanah USU, serta Adik-adik angkatan 2012 yang membantu eksperimen Wahyu, Muis dan Embas terimakasih atas kerjasamanya.

14. Asisten Lab. Beton USU yang telah memberikan bantuan dan izin peminjaman tempat sementara kepada penulis, M. Reza sehingga penulis dapat menyelesaikan pengujian Tugas Akhir penulis. Terima kasih atas kerjasamanya.

15. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.

Medan, Desember 2013 Atina Rezki 09 0404 008

DAFTAR ISI

Abstrak ............................................................................................................ i Kata Pengantar ................................................................................................. ii Daftar Isi .......................................................................................................... vi Daftar Gambar .............................................................................................. ... x Daftar Tabel .................................................................................................. .. xii

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................... 1 I.1. Uraian Umum ..................................................................... 1 I.2. Latar Belakang ..................................................................... 3 I.3. Tujuan dan Manfaat ............................................................ 5 I.3.1 Tujuan .................................................................... 5 I.3.2 Manfaat .................................................................. 6 I.4. Pembatasan Masalah................................................ ............ 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 8 II.1 Tinjauan Umum ................................................................... 8 II.1.1 Tanah ..................................................................... 8 II.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah .......................................... 9 II.1.2.1 Kadar air .................................................. 9 II.1.2.2 Porositas ................................................. 9 II.1.2.3 Angka Pori ............................................... 10 II.1.2.4 Berat Volume Basah ................................ 10

II.1.2.5 Berat Volume Kering .............................. 10

II.1.2.6 Berat Volume Butiran Padat .................... 11

II.1.2.7 Berat Jenis ............................................... 11

II.1.2.8 Derajat Kejenuhan ................................... 12

II.1.2.9 Atterberg Limit ........................................ 13 II.1.2.9.1.

Batas Cair ................................... 14 II.1.2.9.2. Batas Plastis ................................. 15 II.1.2.9.3. Batas Susut .................................. 15 II.1.2.9.4. Indeks Plastisitas ......................... 16

II.1.2.10 Klasifikasi Tanah ..................................... 17 II.1.2.10.1.

Klasifikasi Unified ....................... 18 II.1.2.10.2. Klasifikasi AASHTO................. .. 19

II.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah ..................................... 20

II.1.3.1 Pemadatan Tanah .................................... 20

II.1.3.2 Pengujian Unconfined Compresion Test .................. 22

II.1.3.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb .......... 24

II.1.3.4 Sensitifitas Tanah Lempung .................... 25

II.2 Bahan-bahan Penelitian ....................................................... 30

II.2.1 Tanah Lempung ..................................................... 30

II.2.2 Semen .................................................................... 35

II.2.2.1 Umum ..................................................... 35

II.2.2.2 Semen Portland ........................................ 36

II.2.2.3 Jenis-Jenis Semen Portland ..................... 36

II.2.3 Abu Ampas Tebu (AAT) ....................................... 39

II.2.3.1 Ampas Tebu .................................................... 39

II.2.3.2 Abu Ampas Tebu ........................................... 44

II.3 Stabilisasi Tanah .................................................................. 45

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 48 III.1 Program Penelitian ................................................................... 48 III.2 Pekerjaan Persiapan ................................................................. 50 III.3 Proses Sampling ....................................................................... 50 III.4 Pekerjaan Laboratorium ........................................................... 51 III.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah ........................................... 51 III.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah .................................... 52 III.4.2.1 Uji Proctor Standar ......................................... 52 III.4.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test) ...... 53 III.5 Analisis Data Laboratorium ..................................................... 53 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 54 IV.1 Pendahuluan ............................................................................ 54 IV.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah ..................................................... 54 IV.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ......................... 54 IV.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator .............................................. 57 IV.2.2.1 Batas Cair (LL) ............................................... 59 IV.2.2.2 Batas Plastis (PL) ........................................... 60

IV.2.2.3 Indeks Plastisitas (IP ....................................... 61

IV.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ............................................... 61

IV.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah ............................... 61

IV.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator ................................... 63

IV.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum ( γd maks ) ........ 64

IV.3.2.2 Kadar Air Maksimum Campuran ................... 65

IV.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas ( Unconfined Compression Test) ........................ 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 70 V.1 Kesimpulan ............................................................................. 70 V.2 Saran ........................................................................................ 72 Daftar Pustaka .................................................................................................. 73

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Hal

2.13 Struktur Atom Mineral Lempung

2.14 Struktur Kaolinite

2.15 Struktur Montmorillonite

2.16 Struktur Illite

2.17 Proses penggilingan tebu

3. Diagram Alir Penelitian 49 4.1.

Plot grafik klasifikasi USCS 56 4.2.

Grafik analisa saringan 56 4.3.

Grafik Batas Cair ( Liquid Limit) , Atterberg Limit

57 4.4. Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran PC dan AAT dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

59 4.5. Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran PC dan AAT dengan waktu pemeraman selama 7 hari

60 4.6. Grafik hubungan antara nilai IP dengan variasi campuran PC dan AAT dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

2.12 Sensitifitas tanah lempung

2.11 Kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded

2.1 Diagram Fase Tanah

2.2 Batas-batas Atterberg

2.3 Alat Uji Batas Cair

2.4 Klasifikasi Tanah Sistem Unified

2.5 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

2.6 Hubungan antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah

2.7 Skema Uji Tekan Bebas

2.8 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan q

u di Atas

23 sebagai Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap

2.9 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser

2.10 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah remoulded

62 4.8. Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γ

4.7. Kurva kepadatan tanah

d maks )

tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

64 4.9. Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( w

opt ) dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

65 4.10. Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (q

u ) dengan

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

68 4.11. Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (q

u ) dengan

variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari

DAFTAR TABEL

No. Judul Hal

4.5 Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas

4.4 Data Hasil Uji Compaction

4.3 Data Uji Pemadatan Tanah

4.2 Data Hasil Uji Atterberg Limit

4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah

2.8 Komposisi Kimia Abu Pembakaran Ampas Tebu

2.7 Data Penjualan Gula Tahun 2004, 2005, 2006 dan 2007 (KG)

2.1 Berat Jenis Tanah

2.6 Produksi dan Produktivitas Tebu dan Gula

2.5 Senstifitas lempung

2.4 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya

2.3 Indeks Plastisitas Tanah

2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah

TUGAS AKHIR - Kajian Kuat Tekan Bebas pada Tanah Lempung yang Distabilisasi dengan Abu Ampas Tebu dan Semen