KAJIAN PENGEMBANGAN TANAH LEMPUNG DITINJAU DARI BESARNYA KADAR AIR

commit to user

The Study of Clay Soils’s Swelling Based on its Water Content Point of View SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh : AULIA AJI SASANTI NIM I 0107052 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

HALAMAN PERSETUJUAN

commit to user

KAJIAN PENGEMBANGAN TANAH LEMPUNG

DITINJAU DARI BESARNYA KADAR AIR

The Study of Clay Soils’s Swelling Based on its Water Content Point of

View

Disusun Oleh :

AULIA AJI SASANTI

NIM I 0107052

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan tim penguji pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Disetujui, Pembimbing II

Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007

Pembimbing I Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT

NIP. 19690903 199702 2 001

HALAMAN PENGESAHAN KAJIAN PENGEMBANGAN TANAH LEMPUNG DITINJAU DARI BESARNYA KADAR AIR The Study of Clay Soils’s Swelling Based on its Water Content Point of View

SKRIPSI

Disusun Oleh :

AULIA AJI SASANTI NIM I 0107052

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari : 1.

__________________ Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT

NIP. 19690903 199702 2 001

2. Ir. Noegroho Djarwanti, MT __________________ NIP. 19561112 198403 2 007

3. Ir. Ary Setyawan, M.Sc, Ph.D __________________

1 NIP. 9661204 199512 1 001

4. Bambang Setiawan, ST, MT __________________ NIP. 19690717 199702 1 001

Mengetahui, Disahkan, a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS Kusno Adi Sambowo, ST, PhD commit to user Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19691026 199503 1 002 NIP. 19590823 198601 1 001

MOTTO

“Ya Allah, sesungguhnya aku berlindung kepada-Mu dari ilmu yang tidak

bermanfaat, hati yang tidak khusyuk, amal yang tidak diterima, dan doa

yang tidak dikabulkan”

“Sesungguhnya sholatku, amalku, hidupku dan matiku hanyalah untuk

Allah pemilik alam semesta”

“Ya Allah yang maha menguasai hati, ubahlah hati kami untuk selalu taat

kepada-Mu”

“Lakukanlah sesuatu yang memang seharusnya dilakukan, dan

pertanggungjawabkan sesuatu yang telah kita pilih untuk kehidupan kita” “Jadilah orang yang berguna untuk diri sendiri dan orang lain”

commit to user

PERSEMBAHAN

Kupersembahkan Hasil Karyaku untuk :

Allah S.W.T yang selalu melimpahkan rahmat dan nikmat yang luar biasa, Alhamdulillah, serta junjungan kami Rasulullah Muhammad S.A.W yang selalu menjadi teladan bagi hidup saya.

Ayahku dan Ibuku tercinta yang selalu melimpahkan kasih sayang serta dukungan secara moral, material maupun spiritual sampai aku bisa mencapai pendidikan jenjang Strata-1. J

Kakakku mas Danang dan Adekku Rasyid yang selalu memberi semangat. J

Keponakanku tersayang Akhmal Radiansyah yang membawa keceriaan. J

Tanteku Asih Riyani dan Sepupuku Nikita Juliette, yang selalu membawa suasana ramai dalam rumah. J

Saudara-saudaraku yang ada di AJUSTA BRATA, tanpa mereka tidak akan berarti hari-hari ku di kampus. J

Saudara-saudara seangkatanku Tata, Antika, Lita, Ajeng, Saras dan Ipul yang heboh tetapi selalu memberiku semangat. J

Laily Fatmawati, yang banyak membantuku melewati tugas-tugas dan laporan selama kuliah. J

commit to user

ABSTRAK

AULIA AJI SASANTI, 2012. Kajian Pengembangan Tanah Lempung

Ditinjau dari Besarnya Kadar Air. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tanah lempung mempunyai karakteristik unik dan memiliki kemampuan mengembang lebih besar daripada jenis tanah yang lain. Akibat perubahan fluktuasi kadar air yang terjadi pada tanah lempung, sering menimbulkan kerusakan yang tergantung pada kadar lempung dan jenis mineral lempung yang terdapat dalam tanah. Efek yang sering terlihat adalah rusaknya struktur dinding, rusaknya struktur jalan maupun jembatan, terangkatnya struktur plat serta berbagai struktur bawah lainnya. Beberapa wilayah di sekitar Surakarta diduga memiliki klasifikasi tanah lempung yaitu di Sragen, Klaten dan Boyolali. Penelitian ini bertujuan untuk mengamati perilaku potensi mengembang yang dinyatakan dalam presentase mengembang tanah.

Perilaku mengembang tanah diamati dengan besar presentase mengembang tanah. Perilaku mengembang ini diamati dengan menggunakan oedometer. Sampel uji pengembangan tanah adalah sampel uji Proctor yang telah divariasikan kadar airnya. Pengujian presentase mengembang dimulai dari kondisi kadar air buatan yang ditetapkan sebagai kondisi awal sampel uji. Setelah kondisi kadar air buatan tercapai, air ditambahkan pada sel Oedometer untuk memulai pengujian presentae mengembang.

Berdasarkan analisis hasil identifikasi, tanah yang diamati merupakan tanah lempung dengan potensi mengembang antara 5% sampai dengan 10%. Hasil pengujian menunjukkan bahwa semakin rendah kadar air awal pada suatu tanah lempung, maka besar presentase mengembang pada tanah tersebut semakin tinggi. Hasil analisis juga menunjukkan bahwa semakin besar indeks plastisitas semakin besar presentase mengembangnya. Kajian pengembangan tanah ini menghasilkan model empiris yang dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam memprediksi besarnya presentase mengembang tanah dengan parameter indeks plastisitas dan kadar air awal.

Kata kunci : indeks plastisitas, Oedometer, pengembangan, persentase

mengembang, tanah lempung, kadar air.

commit to user

ABSTRACT

AULIA AJI SASANTI, 2012. The Study of Clay Soils’s Swelling Based on its

Water Content Point of View, Thesis, Civil Engineering Department, Faculty

of Engineering, Sebelas Maret University.

Clay soil has unique characteristics and it has the ability to expand larger than the other soil types. Fluctuations in water levels due to changes that occur in clay soil, often causing damage depends on clay content and type of clay mineral contained in soil. The effect is often seen in destruction of the wall structure, damage to the structure of road and bridges, the lifting plate structures as well as various other structures down. Several areas around Surakarta suspected of having clay classification there are in Sragen, Klaten and Boyolali. This study aimed to observe the behavior of swelling potential that is expressed in percentage.

Behavior was observed with a large ground swell inflate the percentage of land. This expands behavior observed by using the oedometer. The test sample is a sample from Proctor test that has varied water content. Testing begins from variated water content that are designed as the initial water content of the test sample. After variated water content already, water was added in oedometer cels to start the swelling test.

Based on the analysis results of identification, the observed soil is clay with swelling potential from 5% until 10%. Test results showed that the lower initial moisture content on a clay soil, caused a large swelling percentage in the soils. The analysis highlights show that the greater plasticity index greater percentage of swelling. This soils study expands produce an empirical model that can be used as a material consideration in predicting the swelling percentage of soil with plasticity index and initial water content as parameters.

Keywords : plasticity index, Oedometer, swelling, swelling percentage, clay

soils, initial water content.

commit to user

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia- Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ” Kajian

Pengembangan Tanah Lempung Ditinjau dari Besarnya Kadar Air”. Skripsi

ini disusun sebagai salah satu syarat meraih gelar sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Pada pelaksanaannya, penulis telah banyak mendapatkan bantuan baik fasilitas, bimbingan maupun kerjasama dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.

Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Ibu Niken Silmi Surjandari, ST, MT selaku Dosen Pembimbing I.

3. Ibu Noegroho Djarwanti, MT selaku Dosen Pembimbing II.

4. Bp. Bambang Setiawan, ST, MT dan Bp. Ir. Ary Setyawan, M.Sc, Ph.D selaku Penguji.

5. Bp. Wibowo, ST, DEA selaku Dosen Pembimbing Akademik.

6. Staf Pengelola/Laboran Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.

7. Saudara Wahyudi, Bramantyo, Al Faruuq Habib yang telah membantu penelitian.

8. Semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari skripsi ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik akan sangat membantu demi kesempurnaan penelitian selanjutnya. Penulis berharap skripsi ini bermanfaat bagi pembaca.

Surakarta, Februari 2012

commit to user

Penulis

commit to user

DAFTAR ISI

2.2. KlasifikasiTanah .................................................................................. 4

2.8. Derajat Mengembang (Swelling) ....................................................... 16

2.7. Interaksi Air pada Tanah Lempung ................................................... 13

2.6. Tanah Lempung ................................................................................. 11

2.5. Pengujian Pemadatan Standar ............................................................. 9

2.4. Berat Jenis ........................................................................................... 9

2.3. Batas-batas konsistensi Tanah ............................................................. 6

2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 4

HALAMAN JUDUL................................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN ......................................................................... iv ABSTRAK ............................................................................................................. vi KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL .................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv

BAB 2 LANDASAN TEORI ................................................................................. 4

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................. 3

1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 2

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................... 2

1.1. Latar Belakang Masalah ...................................................................... 1

BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

2.9. Hubungan Konsolidasi dan Pengembangan ...................................... 19

BAB 3 METODE PENELITIAN ........................................................................ 21

3.1. Uraian Umum .................................................................................... 21

3.2. Bahan dan Alat yang Digunakan ....................................................... 21

3.3. Alur Penelitian ................................................................................... 22

3.4. Langkah-langkah Penelitian .............................................................. 23

a. Pengambilan Sampel (Tahap I) ...................................................... 23

b. Pengujian Indeks Properties (Tahap II).......................................... 23

c. Pengujian Pemadatan (Tahap III) ................................................... 23

d. Pengujian Swelling (Tahap IV) ...................................................... 24

d. Analisis dan Pembahasan ............................................................... 26

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN .......................................................... 27

4.1. Hasil Pengujian .................................................................................. 27

4.1.1. Klasifikasi Tanah ..................................................................... 27

4.1.2. Pengujian Pemadatan ............................................................... 29

4.1.3. Pengujian Presentase Mengembang ......................................... 29

4.2. Pembahasan ....................................................................................... 40

4.2.1. Korelasi antara Indeks Plastisitas dengan Persentase Mengembang ......................................................... 40

4.2.2. Korelasi antara Kadar Air Awal dengan Besar Presentase Swelling ....................................................... 41

4.2.3. Prediksi Presentase Mengembang ............................................ 44

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 54

5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 54

5.2. Saran .................................................................................................. 55 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 56 LAMPIRAN

commit to user

DAFTAR TABEL

4.3a Hasil Pengujian Presentase Mengembang Kalijambe, Sragen ........... 30 4.3b Hasil Pengujian Presentase Mengembang Barepan, Klaten .............. 30 4.3c Hasil Pengujian Presentase Mengembang Mlese, Klaten .................. 31 4.3d Hasil Pengujian Presentase Mengembang Simo, Boyolali ................ 31

Tabel 4.7 Perbandingan Prediksi mengembang Tanah ..................................... 47

Berbagai Model Empiris .................................................................... 45

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Presentase Mengembang

4.5a Indeks Plastisitas Vs Swelling pada Kadar Air ± 21% ....................... 40 4.5b Indeks Plastisitas Vs Swelling pada Kadar Air ± 32% ....................... 40 4.5c Indeks Plastisitas Vs Swelling pada Kadar Air ± 39% ....................... 40

Tabel 4.5 Indeks Plastisitas Vs Swelling ............................................................ 40Tabel 4.4 Perhitungan Presentase Mengembang ................................................ 34Tabel 4.3 Hasil Pengujian Presentase Mengembang ......................................... 30Tabel 2.1 Gradasi Ukuran Partikel Tanah ............................................................ 5Tabel 4.2 Hasil Pengujian Standard Proctor ..................................................... 29Tabel 4.1 Hasil Pengujian Klasifikasi Tanah ..................................................... 28Tabel 3.1 Titik Pengambilan Sampel ................................................................. 23Tabel 2.4 Berat Jenis Tanah ( specific Gravity) ................................................... 9Tabel 2.3 Nilai Indeks Plastisitas dan Macam Tanah .......................................... 8Tabel 2.2 Sistem Klasifikasi Tanah (ASTM D 2487-66T) .................................. 6

4.7a Perbandingan Prediksi mengembang Tanah Kalijambe ................... 47 4.7b Perbandingan Prediksi mengembang Tanah Mlese .......................... 48 4.7c Perbandingan Prediksi mengembang Tanah Barepan ....................... 48 4.7d Perbandingan Prediksi mengembang Tanah Simo ............................ 49

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Grafik Atterberg Limis ................................................................... 7Gambar 2.2 Kurva Hasil Pemadatan pada Berbagai Jenis Tanah

(ASTM D-698) .............................................................................. 10

Gambar 2.3 Hubungan antara Berat Kering tanpa Rongga

Dengan Kadar Air ......................................................................... 11

Gambar 2.4 Kation dan Anion pada Partikel Lempung .................................... 13Gambar 2.5 Sifat Dipolar Air ............................................................................ 14Gambar 2.6 Tarik-menarik Molekul Dipolar Air dengan Permukaan Partikel

Lempung ........................................................................................ 14

Gambar 2.7 Air pada Partikel Lempung ........................................................... 15Gambar 2.8 Hubungan Indeks Plastisitas dengan Potensi Mengembang ......... 17Gambar 3.1 Bagan Alur Penelitian ................................................................... 22Gambar 3.2 Pencetakan Sampel dalam Ring Uji .............................................. 25Gambar 4.1 Grafik Swelling Kalijambe Kadar Air 21,15% ............................. 35Gambar 4.2 Grafik Pengujian Mengembang Tanah .......................................... 36

4.2a Grafik Pengujian Mengembang Tanah Kalijambe ...................... 36 4.2b Grafik Pengujian Mengembang Tanah Barepan ......................... 37 4.2c Grafik Pengujian Mengembang Tanah Mlese ............................. 38 4.2d Grafik Pengujian Mengembang Tanah Simo .............................. 39

Gambar 4.3 Grafik Korelasi antara Indeks Plastisitas dengan Persentase

Mengembang ................................................................................. 41

Gambar 4.4 Grafik Korelasi antara Kadar Air Awal dengan

Persentase Mengembang .............................................................. 42 4.4a Grafik Korelasi antara Kadar Air Awal dengan

Persentase Mengembang Kalijambe ............................................ 42 4.4b Grafik Korelasi antara Kadar Air Awal dengan

Persentase Mengembang Barepan ................................................. 42 4.4c Grafik Korelasi antara Kadar Air Awal dengan

Persentase Mengembang Mlese ................................................... 43

commit to user

4.4d Grafik Korelasi antara Kadar Air Awal dengan Persentase Mengembang Simo ..................................................... 43

Gambar 4.5 Grafik Model-model empiris Prediksi

Presentase mengembang ............................................................... 45

Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Besar Presentase Mengembang Beberapa

Model Penelitian ........................................................................... 50 4.6a Grafik Perbandingan Besar Presentase Mengembang Beberapa

Model Penelitian Kalijambe .......................................................... 50 4.6b Grafik Perbandingan Besar Presentase Mengembang Beberapa

Model Penelitian Barepan ............................................................. 51 4.6a Grafik Perbandingan Besar Presentase Mengembang Beberapa

Model Penelitian Mlese ................................................................. 52 4.6a Grafik Perbandingan Besar Presentase Mengembang Beberapa

Model Penelitian Simo .................................................................. 53

commit to user

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

= Tinggi mengembang (H

ASTM = American Society for Testing and Materials CF = Fraksi lempung (Clay faction) pada Model Muntohar C = Fraksi lempung (Clay faction) Pada Model Nayak dan Christensen e = Angka pori e = Angka pori awal G

= Berat jenis tanah (Specific gravity) H = Tinggi sampel mula-mula H = Tinggi awal H t = Tinggi sampel total saat mengembang ΔH

– H ) LL = Batas cair P = Tekanan PL = Batas plastis PI = Indeks Plastisitas S = Persentase mengembang (Swelling percentage) S

(PI)

= Persentase mengembang parameter indeks plastisitas SL = Shringkage Limit USCS = Unified Soil Classification System w = Kadar air w

commit to user

= Kadar air awal w opt = Kadar air optimum ε

= Regangan axial

= Berat isi

γ d = Berat isi kering

γ d = Berat isi Basah

r = Angka Exponensial

DAFTAR LAMPIRAN

commit to user

Lampiran A Data Hasil Pengujian Klasifikasi · Specific Gravity Test · Grain Size Analysis Test · Atterberg Limit Test

Lampiran B Data Hasil Pengujian Kepadatan · Standard Proctor Test

Lampiran C Data Hasil Pengujian Potensi Mengembang ·

Pengujian Persentase Mengembang Lampiran D Surat – surat Skripsi commit to user

Lampiran A

Data Hasil Penguj ian Klasifikasi Spesific Gravity Test Grain Size Analysis Test Atterberg Limit Test commit to user

Lampiran B

Data Hasil Penguj ian Pemadatan Standard Proctor Test commit to user Lampiran C

Data Hasil Penguj ian Potensi Mengembang

Lampiran D Surat-surat Skripsi commit to user commit to user

Lampiran E

Data Hasil Penguj ian Potensi Mengembang Persentase Mengembang Tekanan Mengembang commit to user

Lampiran F

Dokumentasi Kerusakan Jalan Pengambilan Sampel Penelitian commit to user

Lampiran G

Surat – surat Skripsi

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tanah lempung adalah jenis tanah yang paling banyak menimbulkan masalah pada infrastruktur. Struktur tanah tidak selalu seragam dan sulit diprediksi hanya dengan melihat rupa tanah tersebut secara fisik. Misal dengan menganalisis warnanya saja kita belum bisa memastikan tanah tersebut termasuk golongan tanah apa. Ada beberapa ciri fisik yang memungkinkan kita untuk mengidentifikasi secara kasar klasifikasi tanah tersebut. Melalui uji laboratorium lebih lanjut kita dapat mengidentifikasi jenis dari tanah dan dapat memprediksi sifat-sifat tanah serta kekurangan tanah yang kita identifikasi.

Tanah lempung yang mempunyai sifat menyerap air yang tinggi dan mudah menyusut dalam keadaan kering menjadi kendala yang besar dalam pembangunan infrastruktur, selain itu ada kemungkinan kerugian yang besar apabila ternyata tanah lempung pada suatu daerah memiliki nilai ekspansif yang tinggi. Akibat perubahan volume yang terjadi pada tanah lempung, sering menimbulkan kerusakan tergantung pada kadar lempung dan jenis mineral lempung yang terdapat dalam tanah. Tanah lempung yang memiliki daya rusak karena fluktuasi kadar air dapat dilihat dari besarnya pengembangan tanah. Besar pengembangan tanah tersebut dapat dipengaruhi oleh beberapa parameter misalnya indeks plastisitas, kadar air dan persentase lempung. Penelitian ini dapat menjadi rujukan referensi untuk pembangunan di daerah penelitian yaitu Kalijambe, Sragen; Mlese, Klaten; Barepan, Klaten; Simo, Boyolali.

Pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang diduga jenis tanah lempung yang memiliki daya rusak. Beberapa hal dapat kita gunakan sebagai dugaan bahwa tanah

commit to user di daerah tersebut adalah tanah lempung, Misalnya kondisi jalan raya yang retak- retak dan bergelombang, rusaknya struktur dinding, rusaknya struktur jembatan, terangkatnya struktur plat serta berbagai struktur bawah lainnya. Hal tersebut merupakan ciri-ciri paling mudah yang di gunakan untuk menduga bahwa tanah di suatu daerah adalah tanah lempung. Penelitian ini untuk mengetahui karakteristik tanah lempung dengan uji swelling untuk mengetahui potensi pengembangan tanah pada tanah lempung. Penelitian ini juga untuk mengetahui ciri tanah lempung yang berdaya rusak dengan menggunakan oedometer sebagai parameter besar pengembangan tanah lempung. Perilaku potensi mengembang (swelling potential) yang dapat dinyatakan dalam persentase mengembang (swelling percentage).

Metode yang dipakai adalah metode pengukuran langsung yaitu dengan pengukuran perubahan volume mengembang (swelling volume change) di laboratorium.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimanakah sifat pengembangan tanah lempung dilihat dari sisi besarnya kadar air yang terdapat dalam tanah lempung?

Batasan Masalah

1.3 a. Penelitian dilakukan dengan uji laboratorium sesuai standar ASTM.

Sampel tanah diambil dari lokasi di Kalijambe, Sragen; Mlese, Klaten; Barepan, Klaten dan Simo, Boyolali.

c. Jenis sampel tanah adalah terganggu (disturbed), diambil pada lapis permukaan.

d. Pengujian persentase mengembang tanah pada penelitian ini menggunakan alat Oedometer.

Pembebanan pada arah vertikal saja.

commit to user

Tujuan

1.4 a. Mengetahui besar persentase mengembang tanah .

b. Mengetahui hubungan antara kadar air awal dengan besarnya persentase swelling .

c. Mengetahui prediksi mengembang tanah lempung pada lokasi pengujian.

Manfaat

1.5 Menambah referensi dalam mempelajari derajat mengembang tanah pada tanah

lempung serta kondisi geoteknik perilaku tanah antara lain di beberapa lokasi di sekitar Surakarta. Dapat menjadi acuan dalam menentukan uji pemadatan dengan memperhatikan nilai derajat mengembang tanah di daerah dengan kondisi tanah lempung khususnya di daerah Kalijambe, Sragen; Cawas, Klaten; Barepan, Klaten dan Simo, Boyolali.

commit to user

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Salah satu pertimbangan penting dalam pembangunan struktur bawah adalah kadar air yang terkandung dalam tanah. Stabilitas struktur tanah dasar sangat penting karena menopang infrasturktur yang berada diatasnya. Prinsipnya, dalam pembangunan infrastruktur kondisi mengembang dan menyusutnya volume tanah pada tanah dasar harus dikendalikan. Pemadatan tanah yang baik dapat memperkecil kemungkinan perubahan volume dan penurunan tanah. Penyusutan dan pengembangan pada tanah selain tergantung pada perbedaan kadar air juga tergantung pada karakteristik dan klasifikasi tanah itu sendiri, (Peck, 1973 dalam Setiawati, 1998). Derajat keaktifan tanah bergantung pada indeks plastisitas dan jumlah lempung yang dikandung. Semakin besar indeks plastisitas maka tanah dinyatakan semakin aktif. Tanah mengembang menunjukkan kecenderungan meningkatnya volume apabila terdapat air yang memungkinkan, tetapi juga berarti berkurangnya volume atau menyusut apabila airnya keluar. Pengembangan (swelling) ataupun penyusutan (shrinkage) pada tanah biasanya ditandai dengan adanya retakan- retakan akibat adanya penyusutan ataupun adanya pengembangan, (Abrianto, 2010).

2.2 Klasifikasi Tanah

Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbeda-beda tapi mempunyai sifat yang serupa kedalam kelompok-kelompok dan subkelompok-subkelompok berdasarkan pemakaiannya. Kebanyakan klasifikasi tanah menggunakan indeks tipe pengujian yang sangat

commit to user

sederhana untuk memperoleh karakteristik tanah. Karakteristik tersebut digunakan

3 inci
75,00

)

Sumber : (Hendarsin, Shirley L., 2003) Sistem klasifikasi tanah yang paling banyak dipakai secara internasional untuk pekerjaan geoteknik adalah sistem klasifikasi tanah USCS {Unified Soil Clasifications

commit to user

untuk menentukan kelompok klasifikasi. Klasifikasi tanah umumnya didasarkan atas ukuran partikel yang diperoleh dari analisis distribusi ukuran (saringan dan sedimentasi) dan plastisitas, (Hardiyatmo, 2006). Berdasarkan ukuran partikel (gradasi butiran) nya, tanah dapat didefinisikan dari komponennya sendiri-sendiri misalnya seperti : bongkah, kerakal, kerikil, pasir, lanau dan lempung, seperti pada Tabel 2.1 :

Tabel 2.1 Gradasi Ukuran Partikel Tanah

Komponen tanah Standar Ayakan Ukuran (mm)

Lolos dari Tertahan

Pada Maksimum Minimum

Bongkah Boulder - - - - Kerakal Cobble

Kerikil Gravel 3 inci No.4 75,00 4,75 Kasar Coarse 3 inci ¾ inci 75,00 19,00 Halus Fine ¾ inci No.4 19,00 4,75

Pasir Sand No.4 No.200 4,75 0,075 Kasar Coarse No.4 No.10 4,75

2 Sedang Medium No.10 No.40 2 0,425 Halus Fine No.40 No.200 0,425 0,075

Berbutir Halus

Fines No.200 - 0,075 -

Lanau Silt - - 0,075 0,005 Lempung Clay - - 0,005

Systems) yang berdasarkan pada ASTM (American Society of Testing Material

Standart) . Berikut ini sistem klasifikasi standar ASTM, yang disajikan pada Tabel

2.2 :

commit to user

Tabel 2.2 Sistem Klasifikasi Tanah

Sumber : (ASTM D 2487-66T)

2.3 Batas-batas Konsistensi Tanah

Menurut kadar airnya, tanah lempung dapat berbentuk cair, plastis, semi padat, atau padat. Kedudukan kadar air transisi bervariasi pada berbagai jenis tanah. Kedudukan fisik tanah berbutir halus pada kadar air tertentu disebut konsistensi. ^Simbol ^Klasifik âsi ^{Nama Jenis} ^GW ^{Kerikil yang} ^mempunyai ^{pembagian ukuran} ^{butir yang baik} ^GP ^{Kerikil yang} ^mempunyai ^{pembagian ukuran} ^{butir yang buruk} ^GM ^{Kerikil berlanau,} ^{campuran kerikil,} ^{pasir dan lanau} ^{Batas atterberg} ^{terletak di bawah} ^{garis A atau Index} ^{Plastisitas < dari 4} ^GC ^{Kerikil berlempung,} ^{campuran kerikil,} ^{pasir dan lempung} ^{Batas atterberg} ^{terletak di atas garis} ^{A dan Index} ^{Plastisitas > dari 7} ^SW ^{Pasir yang} ^mempunyai ^{pembagian ukuran} ^{butir yang baik} ^SP ^{Pasir yang} ^mempunyai ^{pembagian ukuran} ^{butir yang buruk} ^SM ^{Pasir berlanau,} ^{campuran pasir} ^{dan lanau} ^{Batas Atterberg} ^{terletak di bawah} ^{garis A atau Index} ^{Plastisitas < 4} ^SC ^{Pasir berlempung,} ^{campuran pasir} ^{dan lempung} ^Batas ^{Atterbergterletak di} ^{atas garis A atau} ^{Index Plastisitas >} ^{dari 7} ^ML ^{Lanau inorganik,} ^{pasir sangat halus,} ^{debu padas} ^CL ^{Lempung inorganik} ^{dengan plastisitas} ^{rendah atau} ^sedang ÔL ^{Lanau organik} ^{dengan plastisitas} ^{rendah dan} ^{lempung berlanau} ^MH ^{Lanau inorganik,} ^{pasir halus atau} ^{lanau dari} ^ganggang ^CH ^{Lempung inorganik} ^{dengan plastisitas} ^tinggi ÔH ^{Lempung organik} ^{plastisitas sedang} ^{sampai tinggi} ^PT ^{Gambut, lumpur} ^{hitam dan tanah} ^{berkadar Organik} ^{tinggi lainnya} ^Tanah ^berbutir ^halus ^{lebih dari} ^{50% lolos} âyakan ^{74 µ} ^{Lanau dan} ^{lempung LL <= 50} ^{Lanau dan} ^{lempung LL > 50} ^{Tidak sesuai dengan kriteria GW} ^{Bila batas Atterberg} ^{berada pada daerah} ^{yang diarsir dari diagram} ^{dibawah ini, dipakai 2} ^{simbol sehubungan} ^{dengan batasan} ^penggolongan ^{Tidak sesuai dengan kriteria SW} ^{Bila batas Atterberg} ^{berada pada daerah} ^{yang diarsir dari diagram} ^{dibawah ini, dipakai 2} ^{simbol sehubungan} ^{dengan batasan} ^klasifikasi ^{Tanah dengan kadar organik} ^tinggi ^Kerikil ^berikut ^butiran ^halusnya ^Kerikil ^bersih ^{Dapat dibedakan dengan mata dan tangan ASTM lihat D 2488-66T.} ^{Klasifikasi Umum Kriteria Klasifikasi} ^Tanah ^berbutir ^kasar, ^{lebih dari} ^50% ^tertahan ^pada âyakan ^{74 µ} ^50% âtau ^lebih ^bagian ^kasar ^dari ^butiran ^kasar ^tertahan ^pada âyakan ^4,76 ^mm ^50% âtau ^lebih ^pasir ^kasar ^dari ^butiran ^kasar ^lolos ^melalui âyakan ^4,76 ^mm ^Pasir ^berikut ^butiran ^halusnya ^Pasir ^bersih ¹⁰ ²⁰ ³⁰ ⁴⁰ ⁵⁰ ⁶⁰ ¹⁰ ²⁰ ³⁰ ⁴⁰ ⁵⁰ ⁶⁰ ⁷⁰ În ⁸⁰ ^{90 100} ^de ^ks ^p ^la ^st îs îta ^s Îp ^(% ⁾ ^{Batas cair WL (%)} ^{CL - ML} ^CL ^{ML dan OL} ^CH ^{A Ip = 0,73 (WL - 20 )} ^{MH dan OH} ^Klasifikasi ^{berdasarkan pada} ^{persentase butiran} ^halus ^{50% atau kurang :} ^{GW, GP, SW, SP} ^{Lebih dari 12% :} ^{GM, GC, SM, SC} ^{5% sampai 12% :} ^{Batasan klasifikasi} ^{yang mempunyai} ^{simbol ganda} ^{3 -} ^{1 antara benilai} ⁶⁰ ¹⁰ ² ⁾ ^' ³⁰ ⁽ ^{4 dari besar lebih} ¹⁰ Û ⁶⁰ ^{D D} ^D ^c ^{D D} ^c Û ^´ ⁼ ⁼ ^{3 -} ^{1 antara benilai} ^{D D} ^D ^c ^C ^{D 6 dari besar lebih D} û ^C ⁶⁰ ¹⁰ ² ⁾ ^' ³⁰ ⁽ ¹⁰ ⁼ ⁶⁰ ^´ ⁼ commit to user

Konsistensi tergantung pada gaya tarik antar partikel mineral lempungnya. Bila tanah dalam keadaan plastis, besarnya jaringan gaya antarpartikel akan sedemikian hingga partikelnya bebas untuk relatif menggelincir antara satu dengan lainnya, dengan kohesi antaranya tetap terpelihara. Pengurangan kadar air juga menghasilkan pengurangan volume tanah. Berdasarkan standar ASTM D 4318-95a, suatu sampel yang berbutir halus (lempung atau lanau) yang dicampur dengan air hingga mencapai keadaan cair dari keadaan kering secara perlahan-lahan akan mencapai fase-fase seperti yang ditunjukkan Gambar 2.1 berikut :

Gambar 2.1 Grafik Atterberg Limits (ASTM D 4318)

a. Batas cair (Liquid Limit = LL), didefinisikan sebagai kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan plastis, yaitu batas atas dari daerah plastis. Batas cair biasanya ditentukan dari pengujian Casagrande (1948). Penentuan batas cair adalah kadar air dimana untuk nilai-nilai diatasnya akan berperilaku sebagai cairan kental atau dapat juga didefinisikan sebagai kadar air dimana 25 kali pukulan oleh Casagrande akan menutup celah (groove) yang berjarak 0,5 in (12,7 mm) sepanjang dasar mangkuk.

Karena sulitnya mengatur kadar air pada waktu celah menutup di 25 ketukan, maka biasanya percobaan dilakukan beberapa kali yaitu dengan kadar air yang berbeda dan dengan jumlah pukulan yang berkisar antara 15-35. Kemudian, hubungan kadar air dan jumlah pukulan digambar dalam grafik untuk

Indeks Plastisitas

Volume Kadar Air

Cair Plastis Semi Padat

Padat SL PL LL menentukan kadar air pada 25 ketukan.

b. Batas plastis (Plastic Limit = PL), kadar air dimana tanah apabila digulung sampai dengan diameter 1/8 in (3,2 mm) menjadi retak-retak. Batas plastis merupakan batas terendah dari tingkat keplastisan suatu tanah.

c. Indeks Plastisitas (Plasticity Indeks =PI), adalah perbedaan antara batas cair dan batas plastis suatu tanah. PI= LL – PL Indeks plastisitas merupakan interval kadar air di mana tanah masih bersifat plastis. Jika tanah itu mempunyai interval indeks plastisitas yang pendek, maka kondisi ini disebut tanah kurus. Sedangkan apabila interval indeks plastisitanya panjang maka kondisi ini disebut tanah gemuk. Batasan mengenai indeks plastisitas, sifat, macam tanah, dan kohesinya diberikan oleh Atteberg dalam Tabel 2.3 sebagai berikut :

Tabel 2.3 Nilai indeks plastisitas dan macam tanah

PI Sifat Macam Tanah Kohesi Nonplastis Pasir Nonkohesif

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

>17 Plastisitas Tinggi Lempung Kohesif Sumber : (Atteberg, 1991) d.

Batas susut (Shrinkage Limit = SL) ,yaitu presentase kadar air dimana pengurangan kadar air selanjutnya tidak mengakibatkan perubahan volume tanahnya. Batas susut dinyatakan dalam persamaan 2-1 sebagai berikut :

× 100%.....................................................(2-1) Ė = −

Dimana : W

1 = berat tanah basah (gram)

1 = berat tanah kering oven (gram)

3 V = Volume tanah basah (cm )

3 V 2 = Volume tanah kering oven (cm )

commit to user

w = berat volume air (gram/cm )

2.4 Berat Jenis

Berat jenis ( Spesific Gravity / G s ) atau berat spesifik adalah perbandingan antara berat volume butiran padat ( g s ), dengan berat volume air ( g w ). Berat jenis (Spesific

Gravity / G ) tidak memiliki dimensi. Secara tipikal, berat jenis berbagai jenis

tanah berkisar antara 2.65 – 2.75. Berat jenis G s = 2.67 biasanya digunakan untuk tanah-tanah tidak berkohesi atau tanah granuler, sedangkan untuk tanah - tanah kohesif yang tidak mengandung bahan organik G berkisar di antara 2.58 – 2.65.

Nilai-nilai berat jenis dari berbagai jenis tanah diberikan dalam Tabel 2.4 :

Tabel 2.4 Berat Jenis Tanah ( specific gravity)

Sumber : (Hardiyatmo, 2006)

2.5 Pengujian Pemadatan Standar (Standard Proctor Test)

Pemadatan tanah merupakan suatu proses mekanis dimana udara dalam pori tanah dikeluarkan. Proses tersebut dilakukan pada tanah yang dipakai sebagai bahan timbunan dengan maksud antara lain : a. Mempertinggi kekuatan tanah.

b. Memperkecil pengaruh air pada tanah.

c. Memperkecil compressibility dan daya rembes airnya.

Mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air. Pada derajat kepadatan tinggi berarti : a. Berat isi b d ) maksimum. basah (γ ) dan berat isi keringnya (γ

commit to user

Kadar air ( w ) optimum. c. Angka porinya (e) dan p n porositas (n) minimum. Proctor (1933) telah menga ngamati bahwa ada hubungan yang pasti antara k a kadar air dan berat volume kering ta tanah padat. Untuk berbagai jenis tanah pada um umumnya, terdapat satu nilai kadar air air optimum tertentu untuk mencapai berat volum ume kering maksimumnya.

Percobaan pada uji pemada adatan tanah di ulang paling sedikit 5 kali denga ngan kadar air tiap percobaan di variasi iasikan. Kemudian di gambarkan sebuah grafik hubung k hubungan kadar air dan berat volum ume keringnya. Kurva yang dihasilkan dari pe pengujian memperlihatkan nilai kadar dar air yang optimum (w opt ) untuk mencapai berat rat volume kering terbesar atau kepada padatan maksimum. Gambar 2.2 menunjukkan kur kurva hasil pengujian pemadatan dari ri beberapa macam tanah menurut prosedur pe pemadatan ASTM D-698.

Gambar 2.2 Kurva Hasil Pe l Pemadatan Pada Berbagai Jenis Tanah (ASTM D M D-698)

Tanah dalam keadaan keri ering mempunyai sifat yang kaku sehingga sul sulit untuk dipadatkan. Ketika kadar a r air sedikit ditambah, tanah akan menjadi lebi ebih lunak. Apabila seluruh udara dipa dipaksa keluar dari rongga maka tanah tersebu but dalam

commit to user

kondisi jenuh sehingga ni nilai berat kering akan maksimum. Tetapi api dalam prakteknya keadaan ini sangat sulit untuk dicapai. Gambar 2.3 berikut menunjukkan hubungan antara berat kering tanpa rongga dengan kadar air :

Gambar 2.3 Hubungan antara Berat Kering Tanpa Rongga Dengan Kadar Air

(Hardiyatmo, 1992)

Tanah Lempung

KAJIAN PENGEMBANGAN TANAH LEMPUNG DITINJAU DARI BESARNYA KADAR AIR