Kajian Efektifitas Penggunaan Semen dan Bottom Ash terhadap Stabilitas Tanah Lempung Ditinjau dari Nilai UCT
KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN SEMEN DAN
BOTTOM ASH TERHADAP STABILITAS TANAH LEMPUNG
DITINJAU DARI NILAI UCT
TUGAS AKHIR
JERIKO B SIHOTANG
11 0404 092
Pembimbing
Prof Dr. Ir. Roesyanto MSCE
NIP. 19510629 198411 1 001
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
1
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Stabilisasi merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah
yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. Salah satu contoh stabilisasi
adalah dengan menambahkan bahan kimia pada tanah. Bahan kimia yang biasa
digunakan berupa semen, kapur, aspal. Dalam penelitian ini digunakan
penambahan semen dan bottom ash yang merupakan bahan limbah hasil
pembakaran batubara yang tidak terpakai dan berbahaya bagi lingkungan jika
dibuang secara sembarang.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbaikan nilai index
properties akibat penambahan 1% dan 2% PC dan bottom ash terhadap tanah
lempung, serta untuk mengetahui kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT
(Unconfined Compression Test) akibat penambahan bahan stabilisasi, serta kadar
optimum penambahan Bottom ash.
Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan 2% semen dan 9%
bottom ash dengan waktu pemeraman 14 hari memiliki kuat tekan tanah terbesar
yaitu, 2,69 kg/cm2. Penambahan 1% semen dan 10% bottom ash dengan waktu
pemeraman 14 hari memiliki kuat tekan tanah terbesar yaitu 2,02 kg/cm2.
Penggunaan 2% semen pada tanah memiliki kuat tekan sebesar
1,77kg/cm2. Sedangkan pengggunaan 1% semen pada tanah memiliki kuat tekan
sebesar 1,61 kg/cm2 . Hal ini menunjukkan peningkatan nilai kuat tekan campuran
2% semen sebesar 9.62% dibandingkan nilai kuat tekan campuran 1 % semen.
Kata Kunci : lempung, semen, Bottom ash, bahan stabilisasi tanah, UCT.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa,
atas berkat dan karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini dengan baik.
Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam
menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik
Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala,
tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua Saya Bapak J. Sihotang dan Ibu J. Aritonng yang dengan
penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam merawat, mendidik,
menjaga, mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi
kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk
menempuh pendidikan yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa
selalu melimpahkan berkat bagi beliau.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing dan
sebagai orangtua yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta
motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai
Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
ii
Universitas Sumatera Utara
6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
7. 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.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Kepada adik- adikku, yang selalu mendukung dan memberi semangat serta
doa demi kelancaran kuliahku
10. Kepada yang terkasih Elsa Vera Denida Purba yang selalu mengingatkan
untuk menyelesaikan skripsi
11. Kepada teman teman ANDAMA yang selalu menyemangati dalam hal
moral.
12. Para teman-teman Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU, M.
Iqbalsyah Pasaribu , Manimpan Lumbanraja, Wisman Sitorus, Yogi
Rambe dan Prince Sormin yang telah membantu dan memberikan
penjelasan dalam pengerjaan tugas akhir ini.
13. Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2011, yang tidak dapat disebutkan
satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam
pengerjaan tugas akhir ini.
14. Sahabat- sahabat Fantastic Engginer : Irene, Stephany musang, Immaniar
pesek, ronny, enrich, dan mien kencap yang selalu memberi dukungan
dan semangat dalam keadaan apapun.
15. Kepada teman baik ku Eunike Juni Magdalena Sitompul dan Ladyana
Simanjuntak yang selalu menyemangati dan berdoa buat ku
16. Seluruh abang – abang dan kakak – kakak stambuk 2008, yang tidak dapat
disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta
semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
17. Adik-adik stambuk 2014, yang tidak dapat disebutkan satu persatu
namanya yg telah memberi dukungan serta semangat.
iii
Universitas Sumatera Utara
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 2015
Jeriko B sihotang
11 0404 092
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................ i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi .......................................................................................................... v
Daftar Gambar .............................................................................................. .. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xi
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xii
BAB I
PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah................................................................ 4
1.3 Tujuan ................................................................................. 5
1.4 Batasan masalah .................................................................. 5
1.5 Metode Penelitian ................................................................ 6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 8
2.1 Latar Belakang .................................................................. 8
2.1.1 Tanah ..................................................................... 8
2.1.2 Sifat-sifat fisik tanah ............................................. 10
2.1.2.1 Kadar air ( Moisture Content) ................. 10
2.1.2.2 Porositas (Porocity) ................................. 10
2.1.2.3 Angka pori (Void Ratio) .......................... 10
2.1.2.4 Berat volume (Unit Weight) .................... 11
2.1.2.5 Berat volume kering (Dry Unit Weight) .. 11
v
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.6 Berat volume butiran padat (Soil
Volume Weight) ............................................. 12
2.1.2.7 Derajat Kejenuhan (S) ............................. 12
2.1.2.8 Berat jenis (Specific Gravity) .................. 13
2.1.2.9 Atterberg Limit (Atterberg Limit) ........... 14
2.1.2.9.1. Batas cair (Liquid Limit)............. 15
2.1.2.9.2. Batas plastis (Plastic Limit) ......... 16
2.1.2.9.3. Batas susut (Shrinkage Limit)...... 16
2.1.2.9.4. Indeks plastisitas (Plasticity
Index) ........................................... 17
2.1.2.9.5. Indeks kecairan (Liquidity
Index) .......................................... 18
2.1.2.10 Gradasi Ukuran Butir (Sieve Analysis).... 19
2.1.2.11 Analisa
Hidrometer
(Hydrometer
Analysis) ..................................................... 20
2.1.2.12 Klasifikasi Tanah..................................... 20
2.2.12.1.
Klasifikasi Unified....................... 21
2.2.12.2.
Klasifikasi AASHTO................... 23
2.1.3 Sifat-sifat mekanis tanah .................................. 24
2.1.3.1 Pemadatan tanah ...................................... 24
2.1.3.2 PengujianUnconfined Compresion Test .. 26
2.1.3.3 Teori keruntuhan Mohr-Coulomb ........... 28
2.1.3.4 Sensitifitas tanah lempung ...................... 29
2.2 Bahan-bahan penelitian .................................................... 32
vi
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Tanah lempung ...................................................... 32
2.2.1.1 Sifat umum tanah lempung ..................... 38
2.2.1.2 Pertukaran ion tanah lempung ................. 43
2.2.2 Semen .................................................................... 43
2.2.2.1 Umum ..................................................... 43
2.2.2.2 Semen portland ........................................ 44
2.2.2.3 Jenis-jenis semen portland ...................... 44
2.2.3 Bottom Ash (BA) ................................................... 46
2.3 Stabilisasi tanah ................................................................... 48
2.3.1 Konsep Stabilisasi Tanah ...................................... 48
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 52
3.1
Program penelitian ................................................................... 52
3.2
Pekerjaan persiapan.................................................................. 52
3.3
Proses sampling ....................................................................... 53
3.4
Pekerjaan laboratorium ............................................................ 55
3.4.1 Uji sifat fisik tanah .............................................. 55
3.4.2 Uji sifat mekanis tanah ....................................... 55
3.4.2.1 Uji Proctor standar.......................................... 55
3.4.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test) ...... 56
3.5
BAB IV
4.1
Analisis data laboratorium ....................................................... 57
HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 58
Pendahuluan ............................................................................ 58
vii
Universitas Sumatera Utara
4.2
Pengujian sifat fisik tanah ........................................................ 58
4.2.1 Pengujian sifat fisik tanah asli ............................ 58
4.2.2 Pengujian sifat fisik tanah dengan
bahan stablilisator................................................ 61
4.2.2.1 Batas cair ....................................................... 63
4.2.2.2 Batas plastis ................................................... 64
4.2.2.3 Indeks plastisitas............................................. 65
4.3
Pengujian sifat mekanis tanah .................................................. 66
4.3.1 Pengujian pemadatan tanah ................................. 66
4.3.2 Pengujian pemadatan tanah (compaction)
dengan bahan stabilisator .................................... 67
4.3.2.1 Berat isi kering maksimum ( γd maks ) ......... 69
4.3.2.2 Kadar air maksimum campuran ..................... 70
4.3.3 .. Pengujian kuat tekan bebas
( Unconfined Compression Test) ........................ 70
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 76
5.1
Kesimpulan ............................................................................. 77
5.2
Saran ....................................................................................... 78
Daftar Pustaka .................................................................................................. xiii
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah
9
Gambar 2.2 Batas-Batas Atterberg
15
Gambar 2.3 Cawan Casagrande Dan Grooving Tool
16
Gambar 2.4 Hubungan Antara WP , WL dan WN Dalam Menghitung LI atau IL 18
Gambar 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem USCS
22
Gambar 2.6 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO
24
Gambar 2.7 Hubungan Antara Kadar Air Dan Berat Isi Kering Tanah
25
Gambar 2.8 Skema Uji Tekan Bebas
26
Gambar 2.9 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu di Atas
27
Sebagai Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap
Gambar 2.10 Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser
28
Gambar 2.11 Grafik Sensitifitas Tanah Asli dan Tanah Remoulded
29
Gambar 2.12 Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah Remoulded
30
Gambar 2.13 Struktur Atom Mineral Lempung
34
Gambar 2.14 Struktur Kaolinite
35
Gambar 2.15 Struktur Montmorillonite
36
Gambar 2.16 Struktur Illite
38
Gambar 2.17 Sifat Dipolar Molekul Air
40
Gambar 2.18 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda
41
Gambar 2.19 Kation dan Anion Pada Partikel
42
Gambar 2.20 Grafik Perbandingan Unsur Kimia dan Jarak dari Permukaan
Partikel Lempung
43
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
54
Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS
60
Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan
60
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3 Grafik Batas Cair ( Liquid Limit) , Atterberg Limit
61
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair (LL) dengan Variasi
Campuran PC dan BA
63
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Plastis (PL) dengan Variasi
Campuran PC dan BA
64
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Nilai IP dengan Variasi
Campuran PC dan BA.
65
Gambar 4.7 Kurva Kepadatan Tanah
67
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering Maksimum ( γd maks )
Tanah dan Variasi Campuran BA
69
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Optimum Tanah ( wopt ) dan
Variasi Campuran BA.
70
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Tanah (qu) dengan
Regangan (Strain) yang Diberikan Pada Sampel Tanah Asli
dan Tanah Remoulded.
67
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Tanah (qu) dengan
Variasi Campuran Bottom Ash
72
Gambar 4.12 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Tanah (qu) 1%PC
dan 2%PC dengan Variasi Campuran Bottom Ash
72
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah
13
Tabel 2.2 Berat jenis tanah
14
Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah
18
Tabel 2.4 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan
konsistensinya
27
Tabel 2.5 Senstifitas lempung
31
Tabel 2.6 Aktivitas tanah lempung
39
Tabel 2.7 Deskripsi Bottom Ash
47
Tabel 2.8 Hasil Analisa Bottom Ash
47
Tabel 2.9 Hasil Analisa Bottom Ash
48
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah
59
Tabel 4.2 Data uji sifat fisik Bottom Ash
61
Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg limit
62
Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah
66
Tabel 4.5 Data hasil uji Compaction
68
Tabel 4.6 Data hasil uji kuat tekan bebas 2%PC dengan berbagai variasi
penambahan BA
71
Tabel 4.7 Data hasil uji kuat tekan bebas 1%PC dengan berbagai variasi
penambahan BA
73
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
V
Volume tanah (cm3)
Vs
Volume butiran padat (cm3)
Vv
Volume pori (cm3)
Vw
Volume air di dalam pori (cm3)
Va
Volume udara di dalam pori (cm3)
W
Berat tanah (gr)
Berat butiran padat (gr)
Berat air (gr)
Kadar air (%)
Porositas
Angka pori
γ
Berat volume basah (gr/cm3)
Berat volume kering (gr/cm3)
Berat volume butiran padat (gr/cm3)
Berat jenis tanah
S
Derajat kejenuhan (%)
SL
Batas susut (%)
Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
Berat tanah kering oven (gr)
Volume tanah basah dalam cawan (cm3)
Volume tanah kering oven (cm3)
Berat jenis air
xii
Universitas Sumatera Utara
IP
Indeks plastisitas
LL
Batas cair (%)
PL
Batas plastis (%)
Kuat geser (kg/cm2)
Tegangan utama (kg/cm2)
Kuat tekan bebas tanah (kg/cm2)
Kohesi (kg/cm2)
Ø
Sudut geser tanah ( o)
Tegangan runtuh (kg/cm2)
St
Sensitivitas
ε
Regangan axial (%)
∆L
Perubahan panjang (cm)
Lo
Panjang mula-mula (cm)
A
Luas rata-rata pada setiap saat (cm2)
Ao
Luas mula-mula (cm2)
Tegangan (kg/cm2)
P
Beban (kg)
k
Faktor kalibrasi proving ring
N
Pembacaan proving ring (div)
BA
Bottom Ash
xiii
Universitas Sumatera Utara
BOTTOM ASH TERHADAP STABILITAS TANAH LEMPUNG
DITINJAU DARI NILAI UCT
TUGAS AKHIR
JERIKO B SIHOTANG
11 0404 092
Pembimbing
Prof Dr. Ir. Roesyanto MSCE
NIP. 19510629 198411 1 001
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
1
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Stabilisasi merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah
yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. Salah satu contoh stabilisasi
adalah dengan menambahkan bahan kimia pada tanah. Bahan kimia yang biasa
digunakan berupa semen, kapur, aspal. Dalam penelitian ini digunakan
penambahan semen dan bottom ash yang merupakan bahan limbah hasil
pembakaran batubara yang tidak terpakai dan berbahaya bagi lingkungan jika
dibuang secara sembarang.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbaikan nilai index
properties akibat penambahan 1% dan 2% PC dan bottom ash terhadap tanah
lempung, serta untuk mengetahui kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT
(Unconfined Compression Test) akibat penambahan bahan stabilisasi, serta kadar
optimum penambahan Bottom ash.
Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan 2% semen dan 9%
bottom ash dengan waktu pemeraman 14 hari memiliki kuat tekan tanah terbesar
yaitu, 2,69 kg/cm2. Penambahan 1% semen dan 10% bottom ash dengan waktu
pemeraman 14 hari memiliki kuat tekan tanah terbesar yaitu 2,02 kg/cm2.
Penggunaan 2% semen pada tanah memiliki kuat tekan sebesar
1,77kg/cm2. Sedangkan pengggunaan 1% semen pada tanah memiliki kuat tekan
sebesar 1,61 kg/cm2 . Hal ini menunjukkan peningkatan nilai kuat tekan campuran
2% semen sebesar 9.62% dibandingkan nilai kuat tekan campuran 1 % semen.
Kata Kunci : lempung, semen, Bottom ash, bahan stabilisasi tanah, UCT.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa,
atas berkat dan karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini dengan baik.
Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam
menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik
Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala,
tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua Saya Bapak J. Sihotang dan Ibu J. Aritonng yang dengan
penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam merawat, mendidik,
menjaga, mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi
kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk
menempuh pendidikan yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa
selalu melimpahkan berkat bagi beliau.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing dan
sebagai orangtua yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta
motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai
Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
ii
Universitas Sumatera Utara
6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
7. 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.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Kepada adik- adikku, yang selalu mendukung dan memberi semangat serta
doa demi kelancaran kuliahku
10. Kepada yang terkasih Elsa Vera Denida Purba yang selalu mengingatkan
untuk menyelesaikan skripsi
11. Kepada teman teman ANDAMA yang selalu menyemangati dalam hal
moral.
12. Para teman-teman Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU, M.
Iqbalsyah Pasaribu , Manimpan Lumbanraja, Wisman Sitorus, Yogi
Rambe dan Prince Sormin yang telah membantu dan memberikan
penjelasan dalam pengerjaan tugas akhir ini.
13. Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2011, yang tidak dapat disebutkan
satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam
pengerjaan tugas akhir ini.
14. Sahabat- sahabat Fantastic Engginer : Irene, Stephany musang, Immaniar
pesek, ronny, enrich, dan mien kencap yang selalu memberi dukungan
dan semangat dalam keadaan apapun.
15. Kepada teman baik ku Eunike Juni Magdalena Sitompul dan Ladyana
Simanjuntak yang selalu menyemangati dan berdoa buat ku
16. Seluruh abang – abang dan kakak – kakak stambuk 2008, yang tidak dapat
disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta
semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
17. Adik-adik stambuk 2014, yang tidak dapat disebutkan satu persatu
namanya yg telah memberi dukungan serta semangat.
iii
Universitas Sumatera Utara
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 2015
Jeriko B sihotang
11 0404 092
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................ i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi .......................................................................................................... v
Daftar Gambar .............................................................................................. .. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xi
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xii
BAB I
PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah................................................................ 4
1.3 Tujuan ................................................................................. 5
1.4 Batasan masalah .................................................................. 5
1.5 Metode Penelitian ................................................................ 6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 8
2.1 Latar Belakang .................................................................. 8
2.1.1 Tanah ..................................................................... 8
2.1.2 Sifat-sifat fisik tanah ............................................. 10
2.1.2.1 Kadar air ( Moisture Content) ................. 10
2.1.2.2 Porositas (Porocity) ................................. 10
2.1.2.3 Angka pori (Void Ratio) .......................... 10
2.1.2.4 Berat volume (Unit Weight) .................... 11
2.1.2.5 Berat volume kering (Dry Unit Weight) .. 11
v
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.6 Berat volume butiran padat (Soil
Volume Weight) ............................................. 12
2.1.2.7 Derajat Kejenuhan (S) ............................. 12
2.1.2.8 Berat jenis (Specific Gravity) .................. 13
2.1.2.9 Atterberg Limit (Atterberg Limit) ........... 14
2.1.2.9.1. Batas cair (Liquid Limit)............. 15
2.1.2.9.2. Batas plastis (Plastic Limit) ......... 16
2.1.2.9.3. Batas susut (Shrinkage Limit)...... 16
2.1.2.9.4. Indeks plastisitas (Plasticity
Index) ........................................... 17
2.1.2.9.5. Indeks kecairan (Liquidity
Index) .......................................... 18
2.1.2.10 Gradasi Ukuran Butir (Sieve Analysis).... 19
2.1.2.11 Analisa
Hidrometer
(Hydrometer
Analysis) ..................................................... 20
2.1.2.12 Klasifikasi Tanah..................................... 20
2.2.12.1.
Klasifikasi Unified....................... 21
2.2.12.2.
Klasifikasi AASHTO................... 23
2.1.3 Sifat-sifat mekanis tanah .................................. 24
2.1.3.1 Pemadatan tanah ...................................... 24
2.1.3.2 PengujianUnconfined Compresion Test .. 26
2.1.3.3 Teori keruntuhan Mohr-Coulomb ........... 28
2.1.3.4 Sensitifitas tanah lempung ...................... 29
2.2 Bahan-bahan penelitian .................................................... 32
vi
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Tanah lempung ...................................................... 32
2.2.1.1 Sifat umum tanah lempung ..................... 38
2.2.1.2 Pertukaran ion tanah lempung ................. 43
2.2.2 Semen .................................................................... 43
2.2.2.1 Umum ..................................................... 43
2.2.2.2 Semen portland ........................................ 44
2.2.2.3 Jenis-jenis semen portland ...................... 44
2.2.3 Bottom Ash (BA) ................................................... 46
2.3 Stabilisasi tanah ................................................................... 48
2.3.1 Konsep Stabilisasi Tanah ...................................... 48
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 52
3.1
Program penelitian ................................................................... 52
3.2
Pekerjaan persiapan.................................................................. 52
3.3
Proses sampling ....................................................................... 53
3.4
Pekerjaan laboratorium ............................................................ 55
3.4.1 Uji sifat fisik tanah .............................................. 55
3.4.2 Uji sifat mekanis tanah ....................................... 55
3.4.2.1 Uji Proctor standar.......................................... 55
3.4.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test) ...... 56
3.5
BAB IV
4.1
Analisis data laboratorium ....................................................... 57
HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 58
Pendahuluan ............................................................................ 58
vii
Universitas Sumatera Utara
4.2
Pengujian sifat fisik tanah ........................................................ 58
4.2.1 Pengujian sifat fisik tanah asli ............................ 58
4.2.2 Pengujian sifat fisik tanah dengan
bahan stablilisator................................................ 61
4.2.2.1 Batas cair ....................................................... 63
4.2.2.2 Batas plastis ................................................... 64
4.2.2.3 Indeks plastisitas............................................. 65
4.3
Pengujian sifat mekanis tanah .................................................. 66
4.3.1 Pengujian pemadatan tanah ................................. 66
4.3.2 Pengujian pemadatan tanah (compaction)
dengan bahan stabilisator .................................... 67
4.3.2.1 Berat isi kering maksimum ( γd maks ) ......... 69
4.3.2.2 Kadar air maksimum campuran ..................... 70
4.3.3 .. Pengujian kuat tekan bebas
( Unconfined Compression Test) ........................ 70
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 76
5.1
Kesimpulan ............................................................................. 77
5.2
Saran ....................................................................................... 78
Daftar Pustaka .................................................................................................. xiii
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah
9
Gambar 2.2 Batas-Batas Atterberg
15
Gambar 2.3 Cawan Casagrande Dan Grooving Tool
16
Gambar 2.4 Hubungan Antara WP , WL dan WN Dalam Menghitung LI atau IL 18
Gambar 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem USCS
22
Gambar 2.6 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO
24
Gambar 2.7 Hubungan Antara Kadar Air Dan Berat Isi Kering Tanah
25
Gambar 2.8 Skema Uji Tekan Bebas
26
Gambar 2.9 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu di Atas
27
Sebagai Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap
Gambar 2.10 Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser
28
Gambar 2.11 Grafik Sensitifitas Tanah Asli dan Tanah Remoulded
29
Gambar 2.12 Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah Remoulded
30
Gambar 2.13 Struktur Atom Mineral Lempung
34
Gambar 2.14 Struktur Kaolinite
35
Gambar 2.15 Struktur Montmorillonite
36
Gambar 2.16 Struktur Illite
38
Gambar 2.17 Sifat Dipolar Molekul Air
40
Gambar 2.18 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda
41
Gambar 2.19 Kation dan Anion Pada Partikel
42
Gambar 2.20 Grafik Perbandingan Unsur Kimia dan Jarak dari Permukaan
Partikel Lempung
43
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
54
Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS
60
Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan
60
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3 Grafik Batas Cair ( Liquid Limit) , Atterberg Limit
61
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair (LL) dengan Variasi
Campuran PC dan BA
63
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Plastis (PL) dengan Variasi
Campuran PC dan BA
64
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Nilai IP dengan Variasi
Campuran PC dan BA.
65
Gambar 4.7 Kurva Kepadatan Tanah
67
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering Maksimum ( γd maks )
Tanah dan Variasi Campuran BA
69
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Optimum Tanah ( wopt ) dan
Variasi Campuran BA.
70
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Tanah (qu) dengan
Regangan (Strain) yang Diberikan Pada Sampel Tanah Asli
dan Tanah Remoulded.
67
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Tanah (qu) dengan
Variasi Campuran Bottom Ash
72
Gambar 4.12 Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Tanah (qu) 1%PC
dan 2%PC dengan Variasi Campuran Bottom Ash
72
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah
13
Tabel 2.2 Berat jenis tanah
14
Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah
18
Tabel 2.4 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan
konsistensinya
27
Tabel 2.5 Senstifitas lempung
31
Tabel 2.6 Aktivitas tanah lempung
39
Tabel 2.7 Deskripsi Bottom Ash
47
Tabel 2.8 Hasil Analisa Bottom Ash
47
Tabel 2.9 Hasil Analisa Bottom Ash
48
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah
59
Tabel 4.2 Data uji sifat fisik Bottom Ash
61
Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg limit
62
Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah
66
Tabel 4.5 Data hasil uji Compaction
68
Tabel 4.6 Data hasil uji kuat tekan bebas 2%PC dengan berbagai variasi
penambahan BA
71
Tabel 4.7 Data hasil uji kuat tekan bebas 1%PC dengan berbagai variasi
penambahan BA
73
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
V
Volume tanah (cm3)
Vs
Volume butiran padat (cm3)
Vv
Volume pori (cm3)
Vw
Volume air di dalam pori (cm3)
Va
Volume udara di dalam pori (cm3)
W
Berat tanah (gr)
Berat butiran padat (gr)
Berat air (gr)
Kadar air (%)
Porositas
Angka pori
γ
Berat volume basah (gr/cm3)
Berat volume kering (gr/cm3)
Berat volume butiran padat (gr/cm3)
Berat jenis tanah
S
Derajat kejenuhan (%)
SL
Batas susut (%)
Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
Berat tanah kering oven (gr)
Volume tanah basah dalam cawan (cm3)
Volume tanah kering oven (cm3)
Berat jenis air
xii
Universitas Sumatera Utara
IP
Indeks plastisitas
LL
Batas cair (%)
PL
Batas plastis (%)
Kuat geser (kg/cm2)
Tegangan utama (kg/cm2)
Kuat tekan bebas tanah (kg/cm2)
Kohesi (kg/cm2)
Ø
Sudut geser tanah ( o)
Tegangan runtuh (kg/cm2)
St
Sensitivitas
ε
Regangan axial (%)
∆L
Perubahan panjang (cm)
Lo
Panjang mula-mula (cm)
A
Luas rata-rata pada setiap saat (cm2)
Ao
Luas mula-mula (cm2)
Tegangan (kg/cm2)
P
Beban (kg)
k
Faktor kalibrasi proving ring
N
Pembacaan proving ring (div)
BA
Bottom Ash
xiii
Universitas Sumatera Utara