Kajian Kuat Tekan Bebas pada Tanah Lempung yang Distabilisasi dengan Gypsum dan Abu Ampas Tebu

TUGAS AKHIR

KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS PADA TANAH
LEMPUNG YANG DISTABILISASI DENGAN GYPSUM
DAN ABU AMPAS TEBU

Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana

Disusun Oleh :

Deddy Jhon Jonatan Gultom
07 0404 128

BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Stabilisasi tanah sering sekali digunakan dalam proyek konstruksi guna
memperbaiki struktural tanah di lapangan. Proses stabilisasi tanah tersebut dapat
dilakukan dengan cara mencampurkan bahan stabilisator sepertigypsum, semen,
bitumen, dan bahan-bahan olahan limbah pabrik seperti abu ampas tebu, abu
sekam padi, abu cangkang sawit.
Penelitian ini meneliti suatu proses stabilisasi tanah dengan menggunakan
bahan campuran gypsum yang telah ditetapkan kadarnya sebesar 2% dan abu
ampas tebu yang telah lolos ayakan nomor 200 dengan variasi kadar masingmasing campuran sebesar 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%,
13%, 14% serta 15% dan diuji terhadap uji kuat tekan bebas tanah (Unconfined
Compression Test).
Tanah yang digunakan adalah tanah dengan jenis lempung. Berdasarkan
penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa sampel tanah asli memiliki kadar
air 19,05 %, berat jenis tanah 2,64, batas cair 43,36 %. 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 gypsum dan

abu ampas tebu pada tanah lempung dengan waktu pemeraman 7 hari
(curing)mengakibatkan menurunnya batas cair serta nilai indeks plastisitas.
Dengan bertambahnya persentase abu ampas tebu, kepadatan maksimum
cenderung meningkat hinggapada persentase maksimum abu ampas tebu sebesar
8%. Kemudian nilai kepadatan maksimum menurun.Nilai kuat tekan yang
diperoleh meningkat seiring bertambahnya kadar abu ampas tebu hingga batas
maksimum nilai kuat tekan terbesar yang diperoleh pada kadar abu ampas tebu
8% yaitu sebesar 2,453 kg/cm².

Kata Kunci : kuat tekan bebas tanah, lempung, gypsum, abu ampas tebu.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur di panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa,
atas segala berkat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga mampu
menyelesaikan TugasAkhir ini 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 Gypsum dan Abu Ampas Tebu”.
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 Ika Puji Hatuty, ST.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.

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 untuk keluarga saya, ayahanda Drs. Johanes Samping Aoh
dan ibunda saya Dr. Mastiur Panggabean, dan adik saya Dheby Eti
Caroline Gultom terima kasih yang teramat dalam untuk segala
pengorbanan cinta kasih yang tiada batas, dukungan dan doa.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Teman-teman saya angkatan 2007Samuel Pasaribu, Dedy G Simanjutak,
Markus Branly Siregar, Boyma Sinaga, Jefferey Bakara , Doan Siahaan,
Rustxell Simanungkalit dan Andreas Siahaan serta teman-teman
mahasiswa/i angkatan 2007 sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan
seluruhnyaterima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
10. Buat adik 2009 Elisa Dwijayanti Purba, terima kasih atas segala dorongan
dan motifasi dalam pengerjaan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Buat adik-adik saya 2010, yang telah membantu penulis baik dalam
kuliah, tugas, dan praktikum Tugas Akhir. Michael Tambunan, Agave
Manullang Fransiscus Pinem, Andre Syahputra, Syamsul Bahri, Iqbal

Universitas Sumatera Utara

Pasaribu, Abdul Bangun, Anggi Badia Sihite, Nagel Sinaga, Steven
Rajagukguk, Ok Mudrikah serta adik-adik mahasiswa/i angkatan 2010sipil
lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnyaterima kasih atas semangat
dan bantuannya selama ini.
12. Asisten Lab. Mekanika Tanah USU yang turut membantu dan
memberikan izin, Iqbal Pasaribu dan Adik-adik 2011 Yogi, Jeriko
Sihotang asisten Lab. Mekanika Tanah USU yang lain, serta Adik-adik
angkatan 2013 yang membantu eksperimen Yogi , Akmal , Novra dan
Pacuk terimakasih atas kerjasamanya.
13. Asisten Lab. Jalan Raya USU yang telah memberikan bantuan dan izin
peminjaman tempat sementara kepada penulis, sehingga penulis dapat
menyelesaikan pengujian Tugas Akhir penulis. Terimakasih atas
kerjasamanya.
14. 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.

Universitas Sumatera Utara

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

Medan,

Mei 2014

Deddy Jhon J Gultom
07 0404 128

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK .................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ................................................................................. ii
DAFTAR ISI ............................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... x
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................xiii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1

Umum ................................................................................... 1

1.2

Latar Belakang ...................................................................... 2

1.3

Rumusan Masalah ................................................................ 3

1.4

Maksud dan Tujuan Penelitian ............................................. 4

1.5

Metodologi Penelitian ......................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................. 7
2.1

Tanah ..................................................................................... 7

2.2

Elemen Tanah ....................................................................... 9

2.3

Uji Klasifikasi Tanah ............................................................ 15
2.3.1Batas-Batas Atterberg .................................................. 15
2.3.1.1 Batas Cair ........................................................ 16
2.3.1.2 Batas Plastis ..................................................... 18
2.3.1.3 Batas Susut ...................................................... 18

Universitas Sumatera Utara

2.3.1.4 Indeks Plastisitas .............................................. 19
2.3.2 Gradasi Ukuran Butir ................................................... 20
2.3.3 Analisa Hidrometer ...................................................... 21
2.4

Sistem Klasifikasi Tanah ....................................................... 21
2.4.1 Klasifikasi Tanah Berdasar Tekstur/Ukuran Butir ....... 22
2.4.1 Klasifikasi Tanah Sistem USC ..................................... 23
2.4.1 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO ............................ 26

2.5

Tanah Lempung .................................................................... 28
2.5.1 Defenisi Lempung ........................................................ 28
2.5.2 Lempung dan Mineral Penyusunnya ............................ 30
2.5.2.1 Kaolinite ........................................................... 32
2.5.2.2 Illite .................................................................. 34
2.5.2.3 Montmorillonite .............................................. 35
2.5.3 Sifat Umum Lempung .................................................. 36

2.6

Stabilisasi Tanah .................................................................... 41
2.6.1 Konsep Umum Stabilisasi Tanah ................................. 41
2.6.2 Stabilisasi Tanah dengan Gypsum ............................... 46
2.6.2.1 Gypsum ............................................................ 47
2.6.2.2 Komposisi Kimia Gypsum ............................... 49
2.6.3 Stabilisasi Tanah dengan Abu Ampas Tebu ................ 50
2.6.3.1 Abu Ampas Tebu ............................................. 50

2.6.3.2 Pabrik Gula Sei Semayang (PGSS) PTPN II ... 51

2.7

Pemadatan Tanah.................................................................. 53
2.7.1 Konsep Umum Pemadatan Tanah .............................. 53

Universitas Sumatera Utara

2.7.2 Pemadatan Laboratorium dan Pemadatan Lapangan ... 56
2.8

Kuat Geser ............................................................................ 57
2.8.1 Konsep Umum Kuat Geser .......................................... 57
2.8.2 Uji Kuat Tekan Bebas .................................................. 58
2.8.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb ............................... 61
2.8.4 Sensitifitas Tanah Lempung......................................... 62

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................. 67
3.1

Program Penelitian ................................................................ 67

3.2

Pekerjaan Persiapan .............................................................. 69

3.3

Proses Pengambilan Sampling Tanah ................................... 69

3.4

Pekerjaan Laboratorium ..................................................70
3.5.1 Uji Sifat Fisik Tanah .................................................... 70
3.5.2 Uji Sifat Mekanis Tanah .............................................. 71
3.5.2.1 Uji Proctor Standar........................................... 71
3.5.2.2 Uji UCT............................................................ 72

3.5

Analisis Data Laboratorium ................................................. 72

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................... 73
4.1

Pendahuluan ......................................................................... 73

4.2

Pengujian Sifat Fisik Tanah .................................................. 73
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ................................. 73
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan

Bahan Stabilisator ......................................................................................... 76

Universitas Sumatera Utara

4.2.2.1 Batas Cair ......................................................... 78
4.2.2.2 Batas Plastis ..................................................... 79
4.2.2.3 Indeks Plastisitas .............................................. 80
4.3

Pengujian Sifat Mekanis Tanah ............................................ 81
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah ........................................ 81
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah dengan
Bahan Stabilisator ....................................................... 83
4.3.3 Berat Isi Kering Maksimum ......................................... 84
4.3.4 Kadar Air Maksimum Campuran ................................. 85
4.3.5 Pengujian Kuat Tekan Bebas ....................................... 86

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 90
5.1

Kesimpulan ........................................................................... 90

5.2

Saran ...................................................................................... 91

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. xiv

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

2.1

Tiga Fase Elemen Tanah

9

2.2

Batas-Batas Atterberg

16

2.3

Alat Uji Batas Cair

17

2.4

Klasifikasi Berdasar Tekstur Tanah

23

2.5

Klasifikasi Tanah Sistem Unified

25

2.6

Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

27

2.7

Struktur Atom Mineral Lempung

32

2.8

Struktur Kaolinite

33

2.9

Struktur Illite

35

2.10 Struktur Montmorillonite

36

2.11 SifatDipolarMolekulAir

39

2.12 MolekulAirDipolardalamLapisanGanda

39

2.13 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah

55

2.14 Skema Uji Tekan Bebas

59

2.15 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan
qudi atas sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap

60

2.16 Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser

62

2.17 Grafik Sensitifitas Tanah Asli dan Tanah Remoulded

62

2.18 Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah Remoulded

63

3.1

Diagram Alir Penelitian

68

4.1. Plot grafik klasifikasi USCS

75

4.2. Grafik analisa saringan

75

4.3. Grafik Batas Cair ( Liquid Limit) , Atterberg Limit

76

4.4. Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL)
denganpersentase bahan stabilisator gypsum dan abu ampas tebu
dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

78

4.5. Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL)
denganpersentase bahan stabilisator gypsum dan abu ampas tebu
dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

79

Universitas Sumatera Utara

4.6. Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP)
denganpersentase bahan stabilisator gypsum dan abu ampas tebu
dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

80

4.7. Kurva kepadatan tanah

82

4.8. Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γd maks)
tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama
7 hari.

84

4.9. Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt )
danvariasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

86

4.10. Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli
dan tanah remoulded.

88

4.11. Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
variasicampuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari

88

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

2.1

Derajat KejenuhandanKondisi Tanah

12

2.2

Berat Jenis Tanah

15

2.3

IndeksPlastisitas Tanah

19

2.4

AktivitasTanahLempung

37

2.5

Pengujian Pemadatan Proctor

54

2.6

Hubungan Kuat Tekan Bebas Lempung Dengan Konsistensinya

61

2.7

Sensitifitas Lempung

64

4.1

Data Uji Sifat Fisik Tanah

74

4.2

Data HasilUjiAtterberg Limit

77

4.3

Data UjiPemadatan Tanah

82

4.4

Data Hasil Uji Pemadatan (Compaction)

83

4.5

Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas

87

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

2.8

Derajat KejenuhandanKondisi Tanah

12

2.9

Berat Jenis Tanah

15

2.10

IndeksPlastisitas Tanah

19

2.11

AktivitasTanahLempung

37

2.12

Pengujian Pemadatan Proctor

54

2.13

Hubungan Kuat Tekan Bebas Lempung Dengan Konsistensinya

61

2.14

Sensitifitas Lempung

64

4.6

Data Uji Sifat Fisik Tanah

74

4.7

Data HasilUjiAtterberg Limit

77

4.8

Data UjiPemadatan Tanah

82

4.9

Data Hasil Uji Pemadatan (Compaction)

83

4.10

Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas

87

Universitas Sumatera Utara