Uj I Nilai Daya Dukung Tanah Lempung Yang Distabilisasi Semen Portland Tipe I Dan Abu Gunung Vulkanik Gunung Sinabung

TUGAS AKHIR

UJ I NILAI DAYA DUKUNG TANAH LEMPUNG YANG

DISTABILISASI SEMEN PORTLAND TIPE I DAN ABU

GUNUNG VULKANIK GUNUNG SINABUNG

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

Disusun Oleh :

IVAN FIRMAN STHEVANUS HUTAURUK 08 0404 105

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Stabilisasi merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. 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 seperti gypsum, semen, bitumen,dan bahan-bahan olahan limbah pabrik seperti abu ampas tebu dan abu sekam padi.Pada penelitian ini bahan campuran yang digunakan adalah abu gunung vulkanik.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat penambahan 2% dan 4% PC dan abu gunung vulkanik pada tanah lempung, serta untuk

mengetahui kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined Compression

Test) akibat penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan abu gunung vulkanik

Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh bahwa sampel kadar air dari sampel tanah adalah 18,57%, berat jenis 2,63 dan termasuk pada lempung anorganik, batas cair 44,08%, batas plastis 14,4%, indeks plastisitas 29,08 dan kuat tekan tanah 1,532 kg/cm2. 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 2% semen dan 8% abu gunung vulkanik dengan waktu pemeraman 7 hari memiliki kuat tekan tanah 2,166 kg/cm2. Penambahan 4% semen dan 4% abu gunung vulkanik dengan waktu pemeraman 7 hari

memiliki kuat tekan tanah 2,251 kg/cm2_{. Hal ini menunjukkan penambahan semen yang}

lebih besar menghasilkan kuat tekan yang lebih besar juga karena proses pengikatan abu gunung vulkanik semakin dibantu oleh campuran semen yang lebih besar.

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 tuaku Bapak D. Hutauruk dan Ibu M. Tambunan 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 Ir. Rudi Iskandar, MT., 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. Anwar Harahap, 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.

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, Ricardo Hutauruk dan Shela Hutauruk yang selalu

mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliahku.

10.Cathrine L. Tambunan sebagai orang yang dikasihi yang selalu memberi dukungan, doa, semangat serta arahan kepada Penulis.

11.Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU, M. Iqbalsyah Pasaribu , Manimpan Lumbanraja, Jericho Sihotang, Wisman Sitorus, Yogi Rambe dan Prince Sormin yang telah membantu dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan tugas akhir ini.

12.Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2008, Danny Siagian,ST , Andry Lumban Gaol,ST , David Silalahi , Elis Sinaga , Rahmad Lubis , Ibnu Syifa , Maulana Rizal , dan rekan- rekan yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.

13.Sahabat- sahabat yang selalu memberi dukungan dan semangat dalam keadaan

apapun, Rama Miranda Pasaribu,ST , Yelena Depari,ST , dan Samuel Nainggolan,ST.

14.Ryan Egia Sembiring,ST , Marhara Tua Marpaung,ST , Theresia Simatupang,ST ,

Tonggo Sormin,ST , dan seluruh abang _– abang dan kakak _– kakak stambuk 2005, yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.

15.Adik-adik stambuk 2011, Chandra, Devrin, Rio, Pieter, Maestoso, Aceh, Habibie, dan yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang turut memberi semangat dan dukungan dalam pengerjaan tugas akhir ini.

16.Kepada Torza Situmorang, Marisa Tambunan, Edo Situmorang, Jimmy Simamora, Jefri Simatupang, Godlife Sirait,ST, Jimmy Aritonang, dan teman-teman dari Naposobulung HKBP Glugur.

17.Kepada keluarga alm. F.Tambunan,SH dan ibu R.Panggabean atas dukungan dan

semangat yang telah diberikan kepada saya dalam menyelesaikan kuliah.

18.Kepada Ketua PD II FKPPI Sumut, Ir.Krisman Purba dan ibu M.Simanjuntak,SH

dan keluarga atas dorongan kepasa saya untuk menyelesaikan kuliah.

19.Kepada teman-teman dari SD.ST.Yoseph 1 , SMP Santo Thomas 1 Medan, dan SMA Negeri 4 Medan, yang selalu memberi dukungan dan semangat.

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, April 2015

Ivan Firman Sthevanus Hutauruk

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 Uraian umum ... 1

1.2 Latar belakang ... 3

1.3 Rumusan masalah ... 3

1.4 Maksud dan tujuan penelitian ... 4

1.5 Metodologi penelitian ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1Tinjauan umum ... 7

2.1.1Tanah_{………....} 7

2.1.2Sifat-sifat fisik tanah……….8

2.1.2.2 Kadar air ( Moisture Content) ... 9

2.1.2.3 Angka pori (Void Ratio) ... 9

2.1.2.4 Berat volume (Unit Weight) ... 10

2.1.2.5 Berat volume kering (Dry Unit Weight) .. 10

2.1.2.6 Berat volume butiran padat ... 11

2.1.2.7 Berat jenis (Specific Gravity) ... 11

2.1.2.8 Derajat Kejenuhan (S) ... 12

2.1.2.9 Atterberg Limit (Atterberg Limit) ... 13

2.1.2.9.1. Batas cair (Liquid Limit) ... 14

2.1.2.9.2. Batas plastis (Plastic Limit) ... 15

2.1.2.9.3. Batas susut (Shrinkage Limit) ... 16

2.1.2.9.4. Indeks plastisitas (Plasticity Index) ... 16

2.1.2.10Klasifikasi Tanah ... 17

2.1.2.10.1. Klasifikasi Unified ... 18

2.1.2.10.2. Klasifikasi AASHTO... . 20

2.1.3Sifat-sifat mekanis tanah………. .21

2.1.3.1 Pemadatan tanah ... 21

2.1.3.2 PengujianUnconfined Compresion Test .. 22

2.1.3.3 Teori keruntuhan Mohr-Coulomb ... 25

2.1.3.4 Sensitifitas tanah lempung ... 26

2.2Bahan-bahan penelitian………30

2.2.1.1 Sifat umum tanah lempung ... 35

2.2.1.2 Pertukaran ion tanah lempung ... 39

2.2.2Semen………40

2.2.2.1 Umum _………... 40

2.2.2.2 Semen portland……… . 40

2.2.2.3 Jenis-jenis semen portland………. 41

2.2.3 Abu Gunung Vulkanik (AGV) ... . 45

2.3 Stabilisasi tanah………. 46

2.3.1 Stabilisasi tanah dengan semen ... . 47

2.3.2 Proses kimia pada stabilisasi tanah dengan semen ... . 47

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 48

3.1 Program penelitian……… 48

3.2 Pekerjaan persiapan……….. 50

3.3 Proses pengambilan sampling tanah………. 50

3.4 Pekerjaan laboratorium………. 51

3.4.1Uji sifat fisik tanah_………... 51

3.4.2Uji sifat mekanis tanah ……… 52

3.4.2.1 Uji Proctor standar ... 52

3.4.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test) ... 53

3.5 Analisis data laboratorium……… 53

4.1 Pendahuluan ………. 54

4.2 Pengujian sifat fisik tanah_………. 54

4.2.1Pengujian sifat fisik tanah asli……….. 54

4.2.2Pengujian sifat fisik tanah dengan bahan stablilisator ... 57

4.2.2.1 Batas cair………58

4.2.2.2 Batas plastis ... .59

4.2.2.3 Indeks plastisitas………... 60

4.3 Pengujian sifat mekanis tanah_……….. 61

4.3.1Pengujian pemadatan tanah………. 61

4.3.2Pengujian pemadatan tanah (compaction) dengan bahan stabilisator ... 62

4.3.2.1 Berat isi kering maksimum ( γd maks ) ... 62

4.3.2.2 Kadar air maksimum campuran ... 63

4.3.3 .. Pengujian kuat tekan bebas ( Unconfined Compression Test) ... 64

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 68

5.1 Kesimpulan ……….. 68

5.2 Saran _……… 69

Daftar Pustaka ... 71 LAMPIRAN ...

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram fase tanah 8

Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 15

Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan grooving tool 16

Gambar 2.4 Klasifikasi tanah sistem USCS 20

Gambar 2.5 Klasifikasi tanah sistem AASHTO 21

Gambar 2.6 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah 23

Gambar 2.7 Skema uji tekan bebas 24

Gambar 2.8 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan qu di atas 25

sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap

Gambar 2.9 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser 26

Gambar 2.10 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah remoulded 27

Gambar 2.11 Kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded 28

Gambar 2.12 Struktur atom mineral lempung 32

Gambar 2.13 Struktur kaolinite 33

Gambar 2.14 Struktur montmorillonite 34

Gambar 2.15 Struktur illite 35

Gambar 2.17 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda 38

Gambar 2.18 Kation dan anion pada partikel 40

Gambar 2.19 Grafik perbandingan unsur kimia dan jarak dari permukaan

partikel lempung 40

Gambar 3 Diagram alir penelitian 51

Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS 58

Gambar 4.2 Grafik analisa saringan 58

Gambar 4.3 Grafik batas cair ( liquid limit) , Atterberg Limit 59

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi

campuran PC dan AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 60 Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi

campuran PC dan AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari 61

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai IP dengan variasi

campuran PC dan AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 62

Gambar 4.7 Kurva kepadatan tanah 64

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γd maks)

tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama

7 hari. 65

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt )

dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 66

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan

dan tanah remoulded. 69

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Berat jenis tanah 13

Tabel 2.2 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah 14

Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah 18

Tabel 2.4 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan

konsistensinya 25

Tabel 2.5 Senstifitas lempung 29

Tabel 2.6 Aktivitas tanah lempung 36

Tabel 2.7 Persyaratan standart komposisi kimia Portland Cement 44

Tabel 2.8 Kandungan dalam abu gunung vulkanik 45

Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah 57

Tabel 4.2 Data hasil uji Atterberg limit 60

Tabel 4.3 Data uji pemadatan tanah 63

Tabel 4.4 Data hasil uji Compaction 64

DAFTAR NOTASI

V Volume tanah

Vs Volume butiran padat

Vv Volume pori

Vw Volume air di dalam pori

Va Volume udara di dalam pori

W Berat tanah

Error! Reference source not found. Berat butiran padat Error! Reference source not found. Berat air

Error! Reference source not found. Kadar air Error! Reference source not found. Porositas Error! Reference source not found. Angka pori

γb Berat volume basah

Error! Reference source not found. Berat volume kering Error! Reference source not found. Berat volume butiran padat Error! Reference source not found. Berat jenis tanah

S Derajat kejenuhan

SL Batas susut

Error! Reference source not found. Berat tanah kering oven

Error! Reference source not found. Volume tanah basah dalam cawan Error! Reference source not found. Volume tanah kering oven

Error! Reference source not found. Berat jenis air

IP Indeks plastisitas LL Batas cair

PL Batas plastis

Error! Reference source not found. Kuat geser Error! Reference source not found. Tegangan utama Error! Reference source not found. Kuat tekan bebas tanah Error! Reference source not found. Kohesi

Ø Sudut geser tanah

Error! Reference source not found. Tegangan runtuh

St Sensitivitas

ε Regangan axial ∆L Perubahan panjang Lo Panjang mula-mula

A Luas rata-rata pada setiap saat

Ao Luas mula-mula

σ Tegangan

P Beban

k Faktor kalibrasi proving ring

ABSTRAK

Stabilisasi merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. 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 seperti gypsum, semen, bitumen,dan bahan-bahan olahan limbah pabrik seperti abu ampas tebu dan abu sekam padi.Pada penelitian ini bahan campuran yang digunakan adalah abu gunung vulkanik.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat penambahan 2% dan 4% PC dan abu gunung vulkanik pada tanah lempung, serta untuk

mengetahui kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined Compression

Test) akibat penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan abu gunung vulkanik

Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh bahwa sampel kadar air dari sampel tanah adalah 18,57%, berat jenis 2,63 dan termasuk pada lempung anorganik, batas cair 44,08%, batas plastis 14,4%, indeks plastisitas 29,08 dan kuat tekan tanah 1,532 kg/cm2. 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 2% semen dan 8% abu gunung vulkanik dengan waktu pemeraman 7 hari memiliki kuat tekan tanah 2,166 kg/cm2. Penambahan 4% semen dan 4% abu gunung vulkanik dengan waktu pemeraman 7 hari

memiliki kuat tekan tanah 2,251 kg/cm2_{. Hal ini menunjukkan penambahan semen yang}

lebih besar menghasilkan kuat tekan yang lebih besar juga karena proses pengikatan abu gunung vulkanik semakin dibantu oleh campuran semen yang lebih besar.

1.1 Umum

Tanah yang terdiri dari campuran butiran-butiran mineral dengan atau tanpa kandungan bahan organik dapat didefenisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat

tersebut(Das, 1998). Tanah menjadi komponen yang perlu diperhatikan dalam

perencanaan konstruksi dengans ifat-sifat yang dimilikinya seperti plastisitas serta kekuatan geser dari tanah tersebut.

Tanah pada umumnya dapat dibagi menjadi empat kelas yaitu kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), dan lempung (clay), berdasarkan ukuran partikel yang paling dominan dari tanah tersebut (Das, 1994). Butiran lempung lebih halus dari lanau, merupakan kumpulan butiran mineral kristalin yang bersifat mikroskopis dan berbentuk serpih-serpih atau pelat-pelat.Material ini bersifat plastis, kohesif dan mempunyai kemampuan menyerap ion-ion.Sifat-sifat tersebut sangat dipengaruhi oleh kandungan air dalam tanah(Hardiyatmo,2011).

Tanah lempung sangat keras dalam kondisi kering dan bersifat plastis lengket(kohesif) dan sangat lunak pada kadar air tertentu. Kohesif menunjukan kenyataan bahwa partikel-pertikel itu melekat satu sama lainnya sedangkan plastisitas merupakan sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk aslinya dan tanpa terjadi retakan-retakan atau terpecah-pecah. Sifat yang khas dari tanah lempung tersebutlah yang dapat membahayakan suatu konstruksi. Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut

adalah menstabilisasikan tanah dengan meningkat kan daya dukung tanah asli. Maka dari itu perlu dilakukan stabilisasi pada tanah lempung ini.

Stabilisasi tanah dapat dilakukan secara mekanis, fisis maupun kimiawi. Dimana dalam penelitian kali ini, penulis akan melakukan usaha penstabilisasian tanah secara kimiawi yang digunakan dengan cara menambahkan bahan pencampur (stabilizing agents) pada tanah yang akan distabilisasi. Bahan pencampur yang dipilih adalah semen Portland tipe 1 dan abu gunung vulkanik.

1.2 LatarBelakang

Lempung merupakan salah satu jenis tanah yang sangat dipengaruhi oleh kadar air dan memiliki sifat yang cukup kompleks. Dalam menangani masalah pada lempung, salah satu usaha yang dilakukan adalah dengan melakukan penstabilisasian dengan bahan pencampur (stabilizing agents).

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menyelidiki cara perbaikan tanah dengan menstabilisasikannya terhadap bahan pencampur seperti gypsum, abu sekam padi, abu terbang (fly ash), bubur kayu, semen atau bahkan pengkombinasian di antara bahan-bahan tersebut.

Dalam penelitian ini akan dilakukan penstabilisasian tanah lempung dengan gypsum dan dengan campuran abu ampas tebu untuk meningkatkan nilai kuat geser tanah dengan menggunakan cara uji kuat geser tanah melalui uji Kuat Tekan Bebas UCS (Unconfined Compression Strength Test).

Semen merupakan suatu campuran senyawa kimia yang bersifat hidrolis, artinya jika dicampur dalam air dalam jumlah tertentu akan mengikat bahan-bahan lain menjadi

satu kesatuan massa yang dapat memadat dan mengeras. Secara umum semen dapat didefinisikan sebagai bahan perekat yang dapat merekatkan bagian-bagian benda padat menjadi bentuk yang kuat kompak dan keras. Sedangkan abu gunung vulkanik merupakan limbah dari letusan gunung berapi yang selama ini tidak diketahui dapat dimanfaatkan dan hanya menyebabkan sampah di daerah yg terkena bencana letusan gunung merapi semakin menumpuk. Abu gunung vulkanik yang digunakan sebagai bahan pencampur berasal letusan gunung merapi diayak sehingga lolos saringan no. 200.

Dengan adanya penambahan bahan pencampur semen dan abu gunung vulkanik maka tanah yang mengandung kadar air tertentu dapat mengeras sehingga akan meningkatkan kestabilannya

1.3 RumusanMasalah

Melakukan pengujian penstabilisasian tanah lempung dengan bahan pencampur gypsum dan abu ampas tebu. Kadar persentase semen ditentukan sebesar 2% dan 4% sedangkan variasi kadar persentase abu gunung vulkanik sebesar 2%, 4%, 6%, dan 8%.

Adapun maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pencampuran semen pada tanah lempung yang disertai dengan abu gunung vulkanik dengan uji Kuat Tekan Bebas Tanah (Unconfined Compression Strength Test).

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

Mengetahui pengaruh penambahan semen Portland tipe 1 dan abu gunung vulkanik pada tanah lempung (clay) terhadap index properties.

Melakukan pengujian terhadap tanah asli (dalam hal ini tanah lempung), tanah asli yang telah diberi bahan pencampur berupa semen dan abu gunung vulkanik sehingga dapat diketahui adanya pengaruh terhadap besarnya kuat tekan dari tanah setelah diberi campuran tersebut selama 7 hari.

1.5 Metodologi Penelitian

Penelitian ini terbagi atas sejumlah pengamatan terhadap contoh tanah terganggu (disturbed) dan tidak terganggu (undisturbed). Berikut ini adalah metodologi dari penelitian ini, yaitu :

1. Tanah yang dipakai dalam pengujian adalah tanah lempung yang berasal dari Jl.

Raya Medan Tenggara, Medan, Sumatera Utara.

2. Uji index properties tanah asli untuk mengetahui sifat fisis tanah yang dilakukan pada awal penelitian, meliputi:

 Uji kadar air

 Uji berat jenis tanah

 Uji nilai Atterberg (batas-batas konsistensi)  Uji distribusi butiran atau analisa saringan

3. Uji pendahuluan kepadatan tanah asli untuk pembuatan benda uji dengan standard Proctor.

4. Diambil sebanyak 12 (dua belas) sampel tanah, dimana 1 (satu) digunakan sampel tanpa campuran atau tanah asli, 1(satu) sampel digunakan dengan campuran hanya abu gunung vulkanik , 8 (sepuluh) digunakan sampel dengan campuran semen – abu gunung vulkanik dan 2 (dua) digunakan sampel dengan hanya campuran semen.Bahan pencampur yang digunakan dalam penelitian ini yaitu semen, tanah lempung (clay), dan abu gunung vulkanik dengan enam belas variasi kadar yang berbeda yaitu 2% PC, 4% PC, 2% PC + 2% AGV , 2% PC + 4% AGV, 2% PC + 6% AGV, 2% PC + 8% AGV, 4% PC + 2% AGV, 4% PC + 4%

AGV, 4% PC + 6% AGV, 4% PC + 8% AGV.

5. Semen yang digunakan adalah semen Portland Tipe I dengan merek Semen Padang (PPC / Portland Pozzolan Cement) dan abu gunung vulkanik yang digunakan berasal dari abu gunung Sinabung, Tanah Karo dan lolos saringan no.200.

6. Pengujian untuk Engineering properties dilakukan dengan uji kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test) dan uji Proctor Standard.

7. Dilakukan penambahan kadar air terhadap masing-masing bahan pencampur

sebesar 2% dari setiap persentase bahan campuran pada setiap benda uji untuk menghindari terjadinya proses absorbsi air akibat bahan pencampur.

8. Waktu pemeraman (curing time) pada masing-masing benda uji agar campuran merata ditetapkan selama 7 hari .

9. Pengujian terhadap sifat fisik tanah yang dilakukan terhadap benda uji yang telah diberi campuran bahan stabilisator mencakup pengujian Atterberg, pemadatan tanah serta pengujian kuat tekan bebas

10.Pemeriksaan peningkatan daya dukung tanah dilakukan dengan cara uji Kuat

Tekan Bebas UCS (Unconfined Compression Strength Test). Pengujian CBR dan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Tinjauan Umum

II.1.1. Tanah

Segumpal tanah dapat terdiri dari dua atau tiga bagian. Tanah kering terdiri dari dua bagian, yaitu butiran padat tanah dan rongga yang diisi oleh udara. Tanah asli terdiri terdiri tiga bagian, yaitu butiran padat tanah, air, dan rongga yang diisi oleh udara. Bagian-bagian tanah dapat digambarkan dalam bentuk diagram fase, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.1 .

Gambar 2.1 (a) elemen tanah dalam keadaan asli ; (b) tiga fase elemen tanah

Dari gambar di atas, volume tanah yang diselidiki dapat dinyatakan dengan : (2.1)

Dimana :

Vs = volume butiran padat

Vv = volume pori

Vw = volume air di dalam pori

Va = volume udara di dalam pori

Bila diasumsikan udara tidak memiliki berat, maka diperoleh : (2.2) Dimana :

= berat butiran padat = berat air

II.1.2. Sifat-sifat Fisik Tanah

II.1.2.1. Kadar Air (Water Content)

Kadar air tanah (ω) dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air () dengan berat butiran padat () dalam tanah tersebut yang dinyatakan dalam satuan persen. Kadar air tanah (ω) dapat dinyatakan dalam persamaan :

(2.3)

II.1.2.2. Porositas (Porocity)

Porositas () dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori () dengan volume total () dalam tanah tersebut yang dinyatakan dalam satuan persen maupun dalam bentuk desimal. Porositas tanah () dapat dinyatakan dalam persamaan :

(2.4)

II.1.2.3. Angka Pori (Void Ratio)

Angka Pori () dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori () dengan volume butiran padat () dalam tanah tersebut yang dinyatakan dalam satuan desimal. Angka Pori tanah () dapat dinyatakan dalam persamaan :

II.1.2.4. Berat Volume Basah (Moist Unit Weight)

Berat Volume Basah (_γ) dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air dan udara () dengan volume total tanah (). Berat Volume Tanah (_γ) dapat dinyatakan dalam persamaan :

γ (2.6)

II.1.2.5. Berat Volume Kering (Dry Unit Weight)

Berat Volume Kering () dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara berat butiran padat () dengan volume total tanah (). Berat Volume Kering () dapat dinyatakan dalam persamaan :

(2.7)

II.1.2.6. Berat Volume Butiran Padat (Soil Volume Weight)

Berat Volume Butiran Padat atau dapat dinotasikan menjadi dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara berat butiran tanah () dengan volume butiran tanah padat (). Berat Volume Butiran Padat () dapat dinyatakan dalam persamaan :

II.1.2.7. Berat Jenis (Specific Gravity)

Berat Jenis Tanah () dapat diartikan sebagai perbandingan antara berat volume butiran tanah () dengan berat volume air () dengan isi yang sama pada temperatur tertentu. Nilai suatu Berat jenis tanah tidak memiliki satuan (tidak berdimensi). Berat jenis tanah () dapat dinyatakan dalam persamaan :

(2.9) Batas besaran Berat Jenis Tanah dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Berat Jenis Tanah

Macam Tanah Berat Jenis

Kerikil 2,65 - 2,68

Pasir 2,65 - 2,68

Lanau tak organik 2,62 - 2,68

Lempung organik 2,58 - 2,65

Lempung tak organik 2,68 - 2,75

Humus 1,37

Gambut 1,25 - 1,80

II.1.2.8. Derajat Kejenuhan (S)

Derajat Kejenuhan () dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume air () dengan volume total rongga pori tanah (). Bila tanah dalam keadaan jenuh, maka = 1. Derajat kejenuhan suatu tanah () dapat dinyatakan dengan persamaan :

(2.10)

Batas-batas nilai dari Derajat Kejenuhan tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah

Keadaan Tanah Derajat Kejenuhan

Tanah kering 0

Tanah agak lembab > 0 - 0,25

Tanah lembab 0,26 - 0,50

Tanah sangat lembab 0,51 - 0,75

Tanah basah 0,76 - 0,99

Tanah jenuh 1

II.1.2.9. Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit)

Batas-batas Atterberg digunakan untuk mengklasifikasikan jenis tanah untuk mengetahui engineering properties dan engineering behavior tanah berbutir halus.Pada tanah berbutir halus hal yang paling penting adalah sifat plastisitasnya. Plastisitas disebabkan oleh adanya partikel mineral lempung dalam tanah yang dapat didefinisikan sebagai kemampuan tanah dalam menyesuaikan perubahan bentuk pada volume yang konstan tanpa adanya retak ataupun remuk.

Plastisitas suatu tanah bergantung pada kadar air sehingga tanah memungkinkan menjadi berbentuk cair, plastis, semi padat atau padat. Konsistensi suatu tanah bergantung pada gaya tarik antara partikel mineral lempungnya.

Atterberg (1911) memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi dari tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya. Batas-batas tersebut adalah batas cair, batas plastis dan batas susut. Batas- batas Atterberg dapat digambarkan seperti dalam Gambar 2.2 .

Gambar 2.2. Batas-batas Atterberg

Batas susut Batas plastis Batas cair

cair plastis

semi padat padat

II.1.2.9.1. Batas Cair (Liquid Limit)

Batas cair (Liquid Limit) dapat didefinisikan sebagai kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan keadaan plastis yakni batas atas dari daerah plastis. Batas cair ditentukan dengan cara pengujian Casagrande (1948), yakni dengan menggunakan cawan yang telah dibentuk sedemikian rupa yang telah berisi sampel tanah yang telah dibelah

oleh grooving tool dan dilakukan dengan pemukulan sampel dengan jumlah dua sampel

dengan pukulan diatas 25 pukulan dan dua sampel dengan pukulan dibawah 25 pukulan sampai tanah yang telah dibelah tersebut menyatu. Hal ini dimaksudkan agar mendapatkan persamaan sehingga didapatkan nilai kadar air pada 25 kali pukulan.

sumber : Das, Braja M, 1998, Mekanika Tanah Jilid 1, hal 44

II.1.2.9.2. Batas Plastis (Plastic Limit)

Batas plastis (Plastic Limit) dapat didefinisikan sebagai kadar air tanah pada kedudukan antara daerah plastis dan semi padat, yaitu persentase kadar air di mana tanah dengan diameter silinder 3,2 mm mulai mengalami retak-retak ketika digulung.

II.1.2.9.3. Batas Susut (Shrinkage Limit)

Batas susut (Shrinkage Limit) dapat didefinisikan sebagai kadar air tanah pada kedudukan antara daerah semi padat dan padat, yaitu persentase kadar air ketika mengalami pengurangan kadar air selanjutnya mengakibatkan perubahan volume tanahnya. Percobaan batas susut dilaksanakan dalam laboratorium dengan cawan porselin diameter 44,4 mm dengan tinggi 12,7 mm. Bagian dalam cawan dilapisi oleh pelumas dan diisi dengan tanah jenuh yang kemudian dikeringkan dalam oven. Volume ditentukan dengan mencelupkannya dalam air raksa. Batas susut dapat dinyatakan dalam persamaan

(2.11) dengan

= berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr) = berat tanah kering oven (gr)

= volume tanah basah dalam cawan () = volume tanah kering oven ()

II.1.2.9.4. Indeks Plastisitas (Plasticity Index)

Indeks Plastisitas (PI) adalah selisih batas cair dengan batas plastis. Adapun rumusan dalam menghitung besaran nilai indeks plastisitas adalah seperti yang ditunjukkan pada rumusan di bawah.

(2.12) Dimana :

LL = batas cair PL = batas plastis

Indeks plastisitas merupakan interval kadar air di mana tanah masih bersifat plastis. Karena itu, indeks plastisitas menunjukkan sifat keplastisitasan tanah tersebut. Jika tanah mempunyai interval kadar air daerah plastis yang kecil, maka keadaan ini disebut dengan tanah kurus, kebalikannya jika tanah mempunyai interval kadar air daerah plastis yang besar disebut tanah gemuk. Indeks Plastisitasnya dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah

PI Sifat Macam tanah Kohesi

0 Non _– Plastis Pasir Non - Kohesif

< 7 Plastisitas Rendah Lanau Kohesif Sebagian

7 – 17 Plastisitas Sedang Lempung berlanau Kohesif

> 17 Plastisitas Tinggi Lempung Kohesif

II.1.2.10. Klasifikasi Tanah

Klasisfikasi tanah sangat membantu perencana dalam memberikan pengarahan melalui cara empiris yang tersedia dari hasil pengalaman yang lalu. Tetapi perencana harus berhati-hati dalam penerapannya karena penyelesaian masalah stabilitas, penurunan dan aliran air yang didasarkan pada klasifikasi tanah sering menimbulkan kesalahan yang berarti. Umumnya klasifikasi tanah didasarkan atas ukuran partikel yang diperoleh dari analisa saringan dan plastisitasnya. Terdapat dua sistem klasifikasi yang dapat digunakan yaitu Unified Soil Classification System (USCS) dan AASHTO.

II.1.2.10.1. Sistem Klasifikasi Unified Soil Classification System (USCS)

Pada sistem Unified Soil Classification System (USCS), suatu tanah

diklasifikasikan ke dalam tanah berbutir kasar (kerikil dan pasir) jika lebih dari 50 % dari berat total tertahan pada saringan nomor 200 dan sebagai tanah berbutir halus (lanau dan lempung) jika lebih dari 50 % dari berat total lewat saringan nomor 200. Simbol-simbol yang digunakan dalam sistem klasifikasi ini diantaranya :

G = kerikil (gravel) W = bergradasi baik (well-graded)

S = pasir (sand) P = bergradasi buruk (poor-graded)

C = lempung (clay) H = plastisitas tinggi(high-plasticity)

Gambar 2.4. Klasifikasi Tanah Sistem Unified Soil Classification System (USCS)

II.1.2.10.2. Sistem Klasifikasi AASHTO

Sistem AASHTO (American Association of State Highway Transportation

Official) berguna untuk menentukan kualitas tanah dalam perencanaan timbunan jalan, subbase dan subgrade. Sistem AASHTO membagi tanah ke dalam 7 kelompok, A-1 sampai dengan A-7. Tanah dalam tiap kelompok dievaluasi terhadap indeks kelompoknya yang dihitung dalam rumus empiris. Pengujian yang digunakan hanya berupa analisa saringan dan nilai batas-batas Atterberg.

II.1.3. Sifat-sifat Mekanis Tanah

II.1.3.1. Pemadatan Tanah (Compaction)

Pemadatanadalah densifikasitanah yangjenuhdengan penurunanvolumeronggadiisi dengan udara, sedangkanvolumebutiran tanah padatdankadar airtetappada dasarnya sama. Pemadatan tanah dimaksudkan untuk mempertinggi kuat geser tanah, mengurangi sifat mudah mampat (kompresibilitas), mengurangi permeabilitas serta dapat mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan lainnya.

Pada tanah granuler dipandang paling mudah penanganannya untuk pekerjaan di lapangan. Material ini mampu memberikan kuat geser yang tinggi dengan sedikit perubahan volume sesudah dipadatkan. Pada tanah lanau yang dipadatkan umumnya akan stabil dan mampu memberikan kuat geser yang cukup dan sedikit kecenderungan mengalami perubahan volume, tetapi sangat sulit didapatkan bila tanah lanau dalam keadaan basah karena permeabilitasnya yang rendah. Tanah lempung yang dipadatkan dengan cara yang benar akan memberikan kuat geser yang tinggi. Stabilitas terhadap sifat kembang-susut tergantung dari jenis kandungan mineralnya.

Proctor (1933) mengamati bahwa ada hubungan yang pasti antara kadar air dan berat volume kering supaya tanah padat. Terdapat satu nilai kadar air optimum tertentu untuk mencapai nilai berat volume kering maksimumnya. Derajat kepadatan tanah diukur dari berat volume keringnya. Hubungan berat volume kering () dengan berat volume basah () dan kadar air (%) dinyatakan dalam persamaan :

Dalam pengujian di laboratorium alat pemadatan berupa silinder mould yang mempunyai volume 9,44 x . Tanah dipadatkan di dalam mould dengan menggunakan penumbuk dengan berat 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30,5 cm. Tanah dipadatkan dalam 3 lapisan (standart proctor) dan 5 lapisan (modified proctor) dengan pukulan sebanyak 25 kali pukulan.

Dari pengujian di laboratorium akan didapat hasil berupa kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air dan berat volume kering tanah yang ditunjukkan oleh Gambar.

Gambar 2.6. Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah

2.1.3.1 Pengujian Unconfined Compression Test

Uji kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test) merupakan salah satu cara percobaan laboratorium untuk menghitung kuat geser tanah, dimana uji kuat tekan ini mengukur kemampuan tanah untuk menerima kuat tekan yang diberikan sampai tanah terpisah dari butir-butirannya, pengujian ini juga mengukur regangan tanah akibat tekanan tersebut. Pada gambar 2.7 menunjukkan skema pengujian Unconfined Compression Test

Gambar 2.7 Skema uji tekan bebas

Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah sampai benda uji mengalami keruntuhan. Pada saat keruntuhannya, karena σ3 = 0, maka:

(2.14) Dimana:

= Kuat geser

= Tegangan utama = kuat tekan bebas tanah = kohesi

Pada Gambar 2.8 menunjukkan lingkaran Mohr untuk pengujian Unconfined Compression Test (UCT).

Gambar 2. 8 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan qu di atas sebagai

kekuatan tanah kondisi tak tersekap (Das, 2008)

Hubungan konsistensi dengan kuat tekan bebas tanah lempung diperlihatkan dalam Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya (Hardiyatmo, 2002)

Konsistensi (kN/m2)

Lempung keras >400

Lempung sangat kaku 200 – 400

Lempung kaku 100 _– 200

Lempung sedang 50 – 100

Lempung sangat lunak < 25 * Faktor konversi : 1 lb/in2 _{= 6,894.8 N/m}2

2.1.3.2 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb

Teori keruntuhan berfungsi untuk menguji hubungan antara tegangan normal dengan tegangan geser tanah, dimana keruntuhan (failure) adalah ketidakmampuan elemen tanah untuk menahan beban akibat pembebanan. Keruntuhan juga dapat didefenisikan sebagai keadaan dimana tanah tidak dapat menahan regangan yang besar dan atau penurunan keadaan regangan yang sangat cepat.

Pada sekitar tahun 1776, Coulomb memperkenalkan hubungan linear yang terjadi antara tegangan normal dan tegangan geser.

(2.16)

dimana : c = kohesi

Ø = sudut geser internal

Gambar 2.9 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser.

2.1.3.3 Sensitifitas Tanah Lempung

Uji tekan bebas ini dilakukan pada contoh tanah asli (undisturbed) dan contoh tanah tidak asli (remoulded). Pada uji tekan bebas ini yang diukur adalah kemampuan

masing-masing contoh terhadap kuat tekan bebas, sehingga didapat nilai kuat tekan maksimum. Dari nilai kuat tekan maksimum yang didapat akan didapat nilai sensitivitas tanah. Nilai sensitivitas adalah ukuran bagaimana perilaku tanah apabila ada gangguan yang diberikan dari luar.

Gambar 2.10 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah remoulded

Kekuatan tekanan tak tersekap berkurang banyak pada tanah-tanah lempung yang terdeposisi (terendapkan) secara alamiah, dan jika tanah tersebut diuji ulang kembali setelah tanah tersebut mengalami kerusakan struktural (remoulded) tanpa adanya perubahan dari kadar air, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11.

Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan struktural tanah disebut sensitifitas (sensitifity). Tingkat sensitifitas adalah rasio (perbandingan) antara kekuatan tanah yang masih asli dengan kekuatan tanah yang sama setelah terkena kerusakan (remoulded), bila kekuatan tanah tersebut diuji dengan cara tekanan tak tersekap. Jadi, sensitifitas diperoleh (acquired sensitivity) dinyatakan dalam persamaan:

(2.17)

dimana, St = kesensitifan

Umumnya, nilai rasio sensitifitas tanah lempung berkisar antara 1 sampai 8, akan tetapi pada beberapa tanah-tanah lempung maritim yang mempunyai tingkat flokulasi yang sangat tinggi, nilai sensitifitas berkisar antara 10 sampai 80.

Karena beberapa jenis lempung mempunyai sifat sensitif terhadap gangguan yang berbeda-beda, oleh karena itu perlu adanya pengelompokan yang berhubungan dengan nilai sensitifitas. Klasifikasi secara umum dapat dilihat pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Sensitifitas lempung (Das, 2008)

Syarat-syarat yang perlu diperhatikan pada pengujian kuat tekan: 1. Penekanan

2. Kriteria keruntuhan suatu tanah :

a. Bacaan proving ring turun tiga kali berturut-turut.

b. Bacaan proving ring tiga kali berturut-turut hasilnya sama.

c. _{Ambil pada ε= 20% dari contoh tanah, Sr = 1% permenit, bera}rti waktu maksimum runtuh = 20 menit.

Untuk menghitung regangan axial dihitung dengan rumus :

(2.18)

Dimana :

ε = Regangan axial (%) ∆L = Perubahan panjang (cm) Lo = Panjang mula-mula (cm)

Besarnya luas penampang rata-rata pada setiap saat :

(2.19)

Dimana :

A = Luas rata-rata pada setiap saat (cm2) Ao = Luas mula-mula (cm2)

Besarnya tegangan normal :

(2.20)

Dimana :

σ = Tegangan (kg/cm2) P = Beban (kg)

N = Pembacaan proving ring (div)

Sensitifitas tanah dihitung dengan rumus :

(2.21)

Dimana :

St = Nilai sensitivitas tanah

σ = Kuat tekan maks. tanah asli (kg/cm2) σ‘ = Kuat tekan maks. tanah tidak asli (kg/cm2)

2.1 Bahan-bahan Penelitian 2.1 Tanah Lempung

Beberapa sumber dari penulis buku mendefinisi tanah lempung antara lain:

1. Das (2008), mendefinisikan bahwa tanah lempung adalah tanah berukuran mikrokronis hingga sub-mikrokronis yang berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan. Tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang. Pada keadaan air lebih tinggi lempung bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak.

2. Bowles (1984), mendefinisikan bahwa tanah lempung adalah deposit yang mempunyai partikel yang berukuran kecil kurang dari 2µm.

Mineral lempung merupakan senyawa silikat yang kompleks yang terdiri dari aluminium, magnesium dan besi. Dua unit dasar dari mineral lempung adalah silika tetrahedra dan aluminium oktahedra. Setiap unit tetrahedra terdiri dari empat atom oksigen yang mengelilingi satu atom silikon dan unit oktahedra terdiri dari enam gugus ion hidroksil (OH) yang mengelilingi atom aluminium (Das, 2008).

Unit-unit silika tetrahedra berkombinasi membentuk lembaran silika (silica sheet) dan, unit-unit oktahedra berkombinasi membentuk lembaran oktahedra (gibbsite sheet).

Bila lembaran silika itu ditumpuk di atas lembaran oktahedra, atom-atom oksigen tersebut akan menggantikan posisi ion hidroksil pada oktahedra untuk memenuhi keseimbangan muatan mereka.

( a ) ( b )

( c ) ( d )

( e )

Gambar 2.12 Struktur Atom Mineral Lempung ( a ) silica tetrahedra ; ( b ) silica sheet ; ( c ) aluminium oktahedra ; ( d ) lembaran oktahedra (gibbsite) ; ( e ) lembaran silika –

Lempung terdiri dari berbagai mineral penyusun, antara lain mineral lempung (kaolinite, montmorillonite dan illite group) dan mineral-mineral lain dengan ukuran yang sesuai dengan batasan yang ada (mika group, serpentinite group).

a. Kaolinite adalah hasil pelapukan sulfat atau air yang mengandung karbonat pada temperatur sedang. Dimana kaolinite murni umumnya berwarna putih, putih kelabu, kekuning-kuningan atau kecoklat-coklatan. Mineral kaolinite berwujud seperti lempengan-lempengan tipisdengan diameter 1000 Å sampai 20000 Å dan ketebalan dari 100 Å sampai 1000 Å dengan luasan spesifik per unit massa ± 15 m2/gr.Silica tetrahedralmerupakan bagian dasar dari struktur kaolinite yang digabung dengan satu lembaran alumina oktahedran (gibbsite)dan membentuk satu unit dasar dengan tebal sekitar 7,2 Å (1 Å=10-10 m) seperti yang terlihat pada Gambar 2.13. Hubungan antar unit dasar ditentukan oleh ikatan hidrogen dan gaya bervalensi sekunder.

Gambar 2.13 Struktur Kaolinite (Das, 2008).

b. Montmorillonite mempunyai susunan kristal yangterbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedralyang mengapit satu lempeng alumina oktahedral

ditengahnya. Struktur kisinya tersusun atas satu lempeng Al2O3 diantara dua

lempeng SiO2. Inilah yang menyebabkan montmorillonite dapat mengembang dan

mengkerut menurut sumbu C dan mempunyai daya absorbsi air dan kation lebih tinggi. Tebal satuan unit adalah 9,6 Å (0,96 μm), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.14. Gaya Van Der Walls mengikat satuan unitsangat lemahdiantara ujung-ujung atas dari lembaran silika, oleh karena itu lapisan air (n.H2O) dengan

kation dapat dengan mudah menyusup dan memperlemah ikatan antar satuan susunan kristal. Sehingga menyebabkan antar lapisan terpisah. Ukuran unit massa montmorillonite sangat besar dan dapat menyerap air dengan sangat kuat sehingga mudah mengalami proses pengembangan.

Gambar 2.14 Struktur Montmorillonite (Das, 2008). c. Illite.

Mineral illite bisa disebut pula dengan hidrat-mika karena illitemempunyai hubungan dengan mika biasa, sehingga dinamakan. Illite memiliki formasi struktur satuan kristal, tebal dan komposisi yang hampir sama dengan montmorillonite. Perbedaannya ada pada :

Kalium (K) berfungsi sebagai pengikat antar unit kristal sekaligus sebagai pengikat.

Pada lempeng tetrahedral terdapat ± 20% pergantian silikon (Si) oleh aluminium (Al).

Struktur mineral illite tidak mengembang sebagaimana montmorillonite. Gambar satuan unit illite ditunjukkan pada Gambar 2.15 berikut ini.

Gambar 2.15 Struktur Illite (Das, 2008)

Mineral lempung dapat berbentuk berbeda, hal ini dikarenakan oeh substitusi dari kation-kation yang berbeda pada lembaran oktahedral. Apabila ion-ion yang disubstitusikan memiliki ukuran yang sama disebut ishomorphous. Dan jika anion dari lembaran oktahedral adalah hydroxil dan dua per tiga posisi kation diisi oleh aluminium maka mineral tersebut disebut gibbsite dan bila magnesium disubstitusikan kedalam lembaran aluminium dan mengisi seluruh posisi kation, maka mineral tersebut disebut

brucite.

2.2.1.1 Sifat UmumTanahLempung

Bowles(1984) mengatakan sifat-sifat tanah lempung adalah: 1. Hidrasi.

Partikelmineralselalu mengalami hidrasi, hal ini dikarenakan lempung biasanyabermuatannegatif, yaitu partikel dikelilingi oleh lapisan- lapisan

molekul airyangdisebut sebagai airteradsorbsi. Lapisan

iniumumnyamemilikitebalduamolekul. Oleh karenaitu disebutsebagailapisan difusigandaataulapisanganda.

2. Aktivitas.

Aktivitastanah lempungadalahperbandinganantaraIndeks

Plastisitas(IP)denganprosentase butiranlempung,dan dapat

disederhanakandalampersamaan:

Dimana untuknilaiA>1,25 tanah digolongkanaktifdan bersifatekspansif. Pada

nilai1,25<A<0,75 tanah digolongkannormalsedangkan tanah dengan

nilaiA<0,75digolongkantidakaktif.Nilai- nilaikhasdariaktivitasdapatdilihatpadaTabel2.6.

Tabel2.6Aktivitastanahlempung(Bowles,1984) MinerologiTanahLempung NilaiAktivitas

Kaolinite 0,4–0,5

Illite 0,5–1,0

3 .Flokulasi dan disperse

Flokulasi adalah peristiwa penggumpalan partikel lempung di dalam larutan air akibat mineral lempung umumnya mempunyai pH>7. Flokulasi larutan dapat dinetralisir dengan menambahkan bahan-bahan yang mengandung asam (ion H+_),

sedangkan penambahan bahan-bahan alkali akan mempercepat flokulasi. Untuk menghindari flokulasi larutan air dapat ditambahkan zat asam

.

4 .PengaruhZatcair

Air berfungsi sebagai penentu plastisitas tanah lempung. Molekulair

berperilakusepertibatang-batangkecilyang mempunyai muatan

positifdisatusisidanmuatan negatif disisilainnya hal ini dikarenakan molekul air merupakan molekul dipolar. Sifat dipolarairterlihatpadaGambar2.14berikut.

Gambar2.14Sifatdipolarmolekulair(Das,2008)

molekul air secaraelektrikdalam3kasus,hal ini disebut dengan hydrogen bonding, yaitu:

1. Tarikanantarpermukaannegatifdanpartikellempungdenganujungpositif

dipolar.

2. Tarikanantarakation-kationdalamlapisangandadenganmuatannegatifdari

ujung dipolar. Kation-kation ini tertarik oleh permukaan partikel lempung yangbermuatannegatif.

3. Andilatom-atom hidrogen dalammolekul air,yaituikatanhidrogen antara atomoksigendalammolekul-molekulair.

Gambar2.15Molekulairdipolardalamlapisanganda(Hardiyatmo,2002)

Mineral lempung yang berbeda memiliki defisiensi dan tendensi yang berbeda untuk menarik exchangeable kation. Exchangeable cation adalah keadaan dimana kation dapat dengan mudah berpindah dengan ion yang bervalensi sama dengan kation asli. Montmorillonite memiliki defisiensi dan daya tarik exchangeable cation yang lebih besar daripada kaolinite.Kalsium dan magnesium merupakan Exchangeable cationyang paling dominanpada tanah, sedangkan potassium dan sodium merupakan

yang paling tidak dominan. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi exchangeable cation, yaitu valensi kation, besarnya ion dan besarnya ion hidrasi. Kemampuan mendesak dari kation-kation dapat dilihat dari besarnya potensi mendesak sesuai urutan berikut:

Al+3>Ca+2>Mg+2>NH+4>K+>H+>Na+>Li+

Kation Li+ tidak dapat mendesak kation lain yang berada dikirinya (Das, 2008) Contohnya pada kapur (CaOH), dimana sodium tanah lempung diganti oleh kalsium, dimana kalsium memiliki daya berganti (replacing power) yang lebih besar.

2.2.1.2Pertukaran Ion Tanah Lempung

Holtz dan Kovacs (1981) mengutip dari Mitchell (1976) mengatakan tarikan permukaan tanah lempung terhadap air sangat kuat didekat permukaan dan akan berkurang seiiring dengan bertambahnya jarak dari permukaan partikel. Pengujian menunjukkan bahwa sifat termodinamis dan elektrik air pada permukaan lempung berbeda dari free water. Perbandingan hydrogen bonds, gaya Van der walls dan sifat-sifat kimia dengan jarak molekul dengan partikel lempung dapat dilihat pada Gambar.2.16.

Gambar 2.16 Grafik perbandingan unsur kimia dan jarak dari permukaan

partikel lempung (Holtz dan Kovacs, 1981)

2.2 Semen 2.2.2.1 Umum

Semen merupakan perekat hidrolis dimana senyawa-senyawa yang terkandung di dalam semen dapat bereaksi dengan air dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat terhadap batuan. Semen mimiliki susunan yang berbeda-beda, dan semen dapat dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu:

1 Semen non-hidrolik

Semen hidrolik adalah semen yang memiliki kemampuan untuk mengikat dan mengeras didalam air. Contoh semen hidrolik antara lain semen portland, semen pozzolan,semen alumina, semen terak, semen alam dan lain-lain.

Semen non hidrolik adalah semen yang tidak memiliki kemampuan untuk mengikat dan mengeras didalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non hidrolik adalah kapur.

2.2.2.2 Semen Portland

Semen Portland adalah perekat hidrolis yang dihasilkan dari penggilingan klinker dengan kandungan utamanya adalah kalsium silikat dan satu atau dua buah bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan.

2.2.2.3 Jenis-Jenis Semen Portland

Sesuai dengan kebutuhan pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi lokasi maupun kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi, dalam perkembangannya dikenal berbagai jenis semen Portland antara lain :

1. Semen Portland Biasa

Semen Portland jenis ini digunakan dalam pelaksanaan konstruksi secara umum jika tidak diperlukan sifat-sifat khusus, seperti ketahanan terhadap sulfat, panas hidrasi rendah, kekuatan awal yang tinggi dan sebagainya. ASTM mengklasifikasikan semen Portland ini sebagai tipe I.

2. Semen Portland dengan Ketahanan Sedang Terhadap Sulfat

Semen ini digunakan pada konstruksi jika sifat ketahanan terhadap sulfat dengan tingkat sedang, yaitu dimana kandungan sulfat (SO3) pada air

tanah dan tanah masing-masing 0,8% - 0,17% dan 125 ppm, serta pH tidak kurang dari 6. ASTM mengklasifikasikan semen jenis ini sebagai tipe II.

3. Semen Portland dengan Kekuatan Awal Tinggi

Semen Portland yang digiling lebih halus dan mengandung tricalsium silikat (C3S) lebih banyak dibanding semen Portland biasa. Semen jenis ini

memiliki pengembangan kekuatan awal yang tinggi dan kekuatan tekan pada waktu yang lama juga lebih tinggi dibanding semen Portland biasa. ASTM mengklasifikasikan semen ini sebagai tipe III.

4. Semen Portland dengan Panas Hidrasi Rendah

Semen jenis ini memiliki kandungan tricalsium silikat (C3S) dan tricalsium

aluminat (C3A) yang lebih sedikit, tetapi memiliki kandungan C3S yang

lebih banyak dibanding semen Portland biasa dan memiliki sifat-sifat : a. Panas hidrasi rendah

b. Kekuatan awal rendah, tetapi kekuatan tekan pada waktu lama sama

dengan semen Portland biasa

c. Susut akibat proses pengeringan rendah

d. Memiliki ketahanan terhadap bahan kimia, terutama sulfat ASTM mengklasifikasikan semen jenis ini sebagai tipe IV.

5. Semen Portland dengan Ketahanan Tinggi Terhadap Sulfat

Semen jenis ini memiliki ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Semen ini diklasifikasikan sebagai tipe V pada ASTM. Semen jenis ini digunakan pada konstruksi apabila dibutuhkan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat, yaitu kandungan sulfat (SO3) pada air tanah dan tanah masing-masing

0,17% - 1,67% dan 125 ppm – 1250 ppm, seperti pada konstruksi pengolah limbah atau konstruksi dibawah permukaan air.

6. Semen Portland Blended

Semen Portland blended dibuat dengan mencampur material selain gypsum kedalam klinker. Umumnya bahan yang dipakai adalah terak dapur tinggi (balst-furnase slag), pozzolan, abu terbang (fly ash) dan sebagainya. Jenis-jenis semen Portland blended adalah :

a. Semen Portland Pozzolan (Portland Pozzolanic Cement) b.Semen Portland Abu Terbang (Portland Fly Ash Cement)

c. Semen Portland Terak Dapur Tinggi (Portland Balst-Furnase Slag Cement)

d.Semen Super Masonry

Persyaratan komposisi kimia semen Portland menurut ASTM Designation C 150-92, seperti terlhat pada Tabel. 2.7.

Table 2.7 Persyaratan Standart Komposisi Kimia Portland Cement

Sumber : ASTM Standart On Soil Stabilization With Admixure 1992

2.3 Abu Gunung Vulkanik

Abu vulkanik merupakan material yang dikeluarkan dari perut bumi ketika terjadi erupsi gunung berapi serta dapat terangkut air dan angin hingga jarak berkilometer dari letak gunung berapi berada. Abu vulkanik menjadi isu lingkungan yang penting karena jumlahnya yang cukup banyak dan menganggu keseimbangan lingkungan. Abu vulkanik merupakan material

piroklastik yang sangat halus namun memiliki ciri bentuk yang beragam. Dalam bidang teknik, penggunaan abu vulkanik sebagai bahan tambah masih sangat sedikit dan terbatas, sedangkan gunung berapi yang masih aktif mengeluarkan abu vulkanik setiap tahunnya sangat banyak.

Menurut Balai Teknik Kesehatan Lingkungan (BTKL) Yogyakarta (1994, dalam Usman, 2008), kandungan kimia terbesar dalam abu vulkanik adalah SiO2 sebesar 54,61%. Kandungan SiO2 merupakan unsur penyusun utama dalam pembentukan semen, dengan demikian abu vulkanik memiliki sifat pozolanik dan dapat dimanfaatkan sebagai substitusi semen.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Program Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada sampel tanah yang tidak diberikan bahan stabilisasi (tanah asli) dan pada tanah yang diberikan bahan stabilisasi kimiawi berupa penambahan Semen Portland Tipe I (PC) dan abu gunung vulkanik (AGV) dengan berbagai variasi campuran.

Program penelitian dalam penelitian ini meliputi pekerjaan persiapan, pekerjaan uji laboratorium dan analisis hasil uji laboratorium. Skema program penelitian dapat dilihat pada Diagram Alir Penelitian dalam Gambar 3.

Persiapan

Penyediaan Bahan

Tanah Abu Gunung Vulkanik (AGV)

Semen (PC)

1. Uji Kadar Air 2. Uji Berat Jenis

3. Uji Atterberg

4. Analisa Saringan

5. Uji Proctor Standar

6. Uji Kuat Tekan Bebas (UCT)

Pembuatan Benda Uji 1. Kombinasi campuran

2% PC 2% PC + 6% AGV 4% PC + 6% AGV

4% PC 2% PC + 8% AGV 4% PC + 8% AGV

2% PC + 2% AGV 4% PC + 2% AGV 2% PC + 4% AGV 4% PC + 4% AGV 2. Lakukan pemeraman (curing time) 7 hari. 3. Pemadatan dengan Proctor Standar.

Uji Kuat Tekan Bebas

Analisis Data Lab

Kesimpulan dan Saran

Gambar 3. Diagram Alir Penelitian

3.1 Pekerjaan persiapan

oMencari studi literatur yang berhubungan dengan proses stabilisasi tanah

lempung dengan campuran semen dan abu kayu bakar dan literatur mengenai uji Unconfined Compression Test (UCT).

oPengambilan sampel tanah

Sampel tanah yang dipakai dalam penelitian ini diambil dari Jalan Raya Medan Tenggara, Sumatera Utara. Tanah yang diambil termasuk tanah lempung dengan kadar air rendah – sedang.

oPengadaan semen

Semen yang dipakai adalah jenis semen Portland tipe I dengan merk dagang Semen Padang (PPC / Portland Pozzolan Cement).

oPengadaan abu gunung vulkanik

Berasal dari limbah letusan gunung merapi Sinabung di kabupaten Tanah Karo, Sumatera Utara.

3.2 Proses Pengambilan Sampling Tanah

Adapun pengambilan (proses) sampling tanah tidak terganggu (undisturbed) yang diperoleh dari lapangan adalah dengan menggunakan hand bor dan untuk sampel tanah terganggu diambil dari tanah yang berada ± 30cm dari muka tanah. Hal ini dimaksudkan

agar humus dan akar-akar tanaman yang ada dapat terangkat dan tidak terikut dalam tanah yang akan dipakai.

Adapun prosedur sampling yang dilakukan adalah:

Menentukan lokasi tanah yang akan dilakukan sampel, yaitu di Jalan Raya Medan Tenggara, Medan, Sumatera Utara

Melakukan pembersihan humus dan akar-akar tanaman yakni ± 30cm dari muka tanah.

Melakukan pengambilan sampel tanah yang akan digunakan. Untuk pengujian tanah asli diambil dari contoh tanah tidak terganggu (undisturbed) dan untuk pengujian tanah campuran diambil dari tanah terganggu (disturbed) dicampur dengan semen dan abu gunung vulkanik.

Pada pengujian kuat tekan tanah (unconfined compression test) sampel tanah asli diambil dari tanah undisturbed dengan menggunakan alat pengeluar sampel tanah dari tabung tanah undisturbed dan dimasukkan ke dalam mould sampel UCT test.

3.3 Pekerjaan Laboratorium 3.3.1 Uji Sifat Fisik Tanah

Dalam penelitian ini pengujian laboratorium dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat fisik dari tanah asli yang digunakan dalam penelitian ini. Hal ini dilakukan untuk dapat mengetahui karakteristik serta sifat-sifat tanah yang akan diuji. Adapun pengujian-pengujian di laboratorium yang dilakukan untuk memperoleh nilai serta sifat fisik tanah diantaranya adalah :

Uji Kadar Air ( Water Content Test ) Uji Berat Jenis ( Specific Gravity Test ) Uji Berat Volume ( Volume Weight Test ) Uji batas-batas Atterberg ( Atterberg Limit ) Uji analisa saringan ( Sieve Analysis )

3.3.2 Uji Sifat Mekanis Tanah

Pengujian ini diperlukan agar dapat mengetahui besar kadar air optimum serta mengetahui berat isi kering maksimum.Hal ini sangat diperlukan karena dalam proses pencampuran (mix design) yang akan dilakukan dapat diibaratkan bahwa sampel tanah campuran dianggap memiliki kepadatan lapangan dan kadar air lapangan seperti tanah undisturbed.

Dalam proses sebelum pencampuran tanah asli dengan bahan stabilisator perlu dilakukan pemeraman (curing time). Curing time dimaksudkan agar bahan stabilisator yang telah bercampur dengan tanah tersebut dalam sepenuhnya memberikan efek dan bereaksi dengan tanah tersebut.Pada percobaan ini digunakan pemeraman selama 7 hari.

Pembuatan benda uji dilakukan dengan cara trial error, yang dimaksud dengan membuat disturbed dengan cara mengupayakan kadar air campuran tanah, semen dan abu gunung vulkanik sama dengan sampel tanah asli. Hal ini dilakukan berulang-ulang sehingga didapat ukuran kadar air keduanya yang relative sama. Jika sampel dengan kadar air yang pas sudah didapat maka dapat dilakukan pengujian selanjutnya.

Namun secara teori jika suatu tanah dicampur dengan semen maka campuran tersebut akan mengalami absorbsi air berlebih sehingga perlunya diperhitungkan berapa penambahan air yang diperlukan pada setiap variasi pencampuran benda uji.

3.3.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test)

Pengujian selanjutnya adalah pengujian yang dilakukan tidak pada tanah asli saja namun juga pada tanah yang telah dicampur. Pengujian UCT ini ditujukan untuk mendapatkan nilai kuat tekan tanah pada tanah lempung asli dan tanah lempung yang telah dicampur dengan semen dan abu gunung vulkanik dengan berbagai variasi yang telah ditentukan.

3.4 Analisis Data Laboratorium

Setelah seluruh data-data yang diperoleh baik dari pengujian sifat fisik dan sifat mekanis kemudian dilakukan pengumpulan data serta pemilahan data yang diperoleh.

Setelah data dikumpulkan kemudian dilakukan analisa data hasil pengujian laboratorium dan kemudian dievaluasi.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pendahuluan

Bab ini akan menjelaskan mengenai hasil pengujian dan pembahasan penelitian uji kuat tekan bebas tanah lempung dengan campuran semen 2% dan 4% dengan

campuran abu gunung vulkanik 2%,4%,6% dan 8%.Penelitian dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dengan sampel tanah yang diperoleh dari Jalan Medan Tenggara, Medan, Sumatera Utara.

4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah 4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli

Hasil uji sifat fisik tanah asli dapat dilihat pada Tabel 4.1. Hasil-hasil pengujian sifat fisik tanah ini meliputi :

Kadar air Berat jenis

Batas-batas Atterberg Uji analisa butiran

Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah

No Pengujian Hasil

1 Kadar air ( Water Content ) 18,57%

2 Berat jenis ( Specific Gravity ) 2,63

3 Batas cair ( Liquid Limit ) 44,08%

4 Batas plastis ( Plastic Limit ) 14,4%

5 Indeks plastisitas ( Plasticity Index ) 29,08%

6 Persen lolos saringan no 200 51,18%

Berdasarkan sistem klasifikasi AASHTO, dimana diperoleh data berupa persentase tanah lolos ayakan no. 200 sebesar 51,18% dan nilai batas cair (liquid limit) sebesar 44,08 maka sampel tanah memenuhi persyaratan minimal lolos ayakan no. 200 sebesar 36%, memiliki batas cair (liquid limit) ≥ 41 dan indeks plastisitas (plasticity index) > 11, sehingga tanah sampel dapat diklasifikasikan dalam jenis tanah A-7-6.

Menurut sistem klasifikasi USCS, dimana diperoleh data berupa persentase tanah lolos ayakan no. 200 sebesar 51,18% dan nilai batas cair (liquid limit) sebesar 44,08%

sehingga dilakukan plot pada grafik penentuan klasifikasi tanah yaitu yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari hasil plot diperoleh tanah termasuk dalam kelompok CL yaitu lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang.

Gambar 4.2 Grafik analisa saringan

Gamba r 4.3 Grafik batas cair (Liquid Limit) , Atterberg Limit

4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stabilisator

Adapun hasil pengujian sifat fisik tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisator berupa semen dan abu gunung vulkanik ditunjukkan pada Tabel 4.2. Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.4, hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.5, dan hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.6.

Tabel 4.2 Data Hasil Uji Atterberg Limit

Sampel Batas - Batas Atterberg

LL PL PI

Tanah Asli 44,08 14,40 29,08

2% Portland Cement , 7 hari 42,01 14,57 27,44

2% PC + 2% AGV , 7 hari 43,58 14,41 26,17

2% PC + 4% AGV , 7 hari 40.06 14,77 25,29

Sampel Tanah Asli Date 10-Jan-15

Quarry Jl. Raya Medan Tenggara Project Tugas Akhir Medan - Sumatera Utara Tested by Ivan Firman Sthevanus

2% PC + 6% AGV , 7 hari 37,82 14,07 23,75

2% PC + 8% AGV , 7 hari 37,84 14,88 22,96

4% Portland Cement , 7 hari 40,39 14,68 27,44

4% PC + 2% AGV , 7 hari 36,28 14,97 21,31

4% PC + 4% AGV , 7 hari 34,83 15,14 19,69

4% PC + 6% AGV , 7 hari 32,15 16,06 16,09

4% PC + 8% AGV , 7 hari 29,67 17,20 12,47

4.2.2.1 Batas Cair (Liquid Limit)

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

Pada Gambar 4.4 menunjukkan bahwa batas cair akibat penambahan bahan stabilisasi semen dan abu gunung vulkanik cenderung mengalami penurunan. Semakin besar persentase abu gunung vulkanik, maka semakin kecil batas cairnya. Pada tanah asli batas cair mencapai 44,08 % sedangkan nilai batas cair terendah pada penambahan 2% dan 4% semen dan abu gunung vulkanik 8% sebesar 37,84% dan 29,67%. Hal ini disebabkan tanah mengalami proses sementasi oleh semen dan abu gunung vulkanik sehingga tanah menjadi butiran yang lebih besar yang menjadikan gaya tarik menarik antar partikel dalam tanah menurun.

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

Pada Gambar 4.5 memperlihatkan terjadinya peningkatan nilai batas plastis pada campuran semen 4% akibat penambahan bahan stabilisasi. Nilai batas plastis meningkat seiring dengan pertambahan kadar abu gunung vulkanik yang ditambahkan. Hal ini dapat dimungkinkan karena adanya proses reaksi pengikatan antara semen dan abu gunung vulkanik terhadap tanah lempung.

Sedangkan pada campuran semen 2% tidak mengalami peningkatan yang

signifikan,kemungkinan hal ini diakibatkan tidak cukupnya bahan campuran semen untuk mengikat abu gunung vulkanik yang memiliki kandungan lanau yang tinggi yang

terkandung di dalamnya.

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

Pada Gambar 4.6 memperlihatkan bahwa dengan penambahan bahan stabilisasi maka nilai indeks plastisitas akan menurun. Hal ini disebabkan oleh menurunnya nilai batas cair dan meningkatnya batas plastis.

Penurunan indeks plastisitas menunjukkan bahwa tingkat kadar air di dalam tanah semakin berkurang dan dapat menyebabkan meningkatnya kuat tekan campuran tersebut.

4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah

4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)

Dalam pengujian ini diperoleh hubungan antara kadar air optimum dan berat isi kering maksimum. Dalam hal ini peneliti menggunakan metode pengujian dengan uji pemadatan ProctorStandart. Dimana alat yang digunakan diantaranya :

Mould cetakan Ø 10,2 cm, diameter dalam Ø 10,16 cm. Berat penumbuk 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30 cm. Sampel tanah lolos saringan no 4.

Hasil uji pemadatan Proctor Standart ditampilkan pada Tabel 4.3 dan kurva pemadatan ditampilkan pada Gambar 4.7.

Tabel 4.3 Data uji pemadatan tanah

No Hasil pengujian Nilai

1 Kadar air optimum 19,76%

Gam bar 4.7 Kurva kepadatan tanah

4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator

Hasil pengujian sifat mekanis tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisator berupa semen dan abu gunung vulkanik ditunjukkan pada Tabel 4.4. dan hubungan antara nilai berat isi kering dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.8 serta hubungan kadar air optimum dengan variasi campuran ditunjukkan pada

Gambar 4.9.

Tabel 4.4 Data Hasil Uji Compaction

Sampel γd maks

(gr/cm³) Wopt (%)

Tanah Asli 1,152 19,76

2% PC 1,157 19,26

2% PC + 2% AGV 1,225 18,60

2% PC + 4% AGV 1,236 17,32

2% PC + 6% AGV 1,291 18,52

2% PC + 8% AGV 1,301 18,82

4% PC 1,182 15,93

4% PC + 2% AGV 1,233 17,00

4% PC + 6% AGV 1,283 16,98

4% PC + 8% AGV 1,339 17,09

4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum ( γd maks )

Dari hasil uji pemadatan tanah yang telah dilakukan pada tanah asli diperoleh nilai berat isi kering tanah sebesar 1,152 gr/cm³. Gambar 4.8 menunjukkan bahwa nilai berat isi kering paling besar ketika tanah ditambahan bahan stabilisasi 4% Portland Cement (PC) + 8% abu gunung vulkanik (AGV) yakni sebesar 1,339 gr/cm³.

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γd maks ) tanah dan variasi

campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

Dari Gambar 4.8 terlihat bahwa berat isi kering maksimum dari masing-masing campuran memiliki kadar yang tidak stabil yang masih belum dapat ditentukan

4.3.2.2 Kadar Air Maksimum Campuran

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt ) dan variasi campuran

dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

Hasil kadar air optimum dari percobaan yang dilakukan ditunjukkan pada Tabel 4.4 diketahui bahwa nilai kadar air optimum tanah asli yaitu 19,26% dan Gambar 4.9

menunjukkan nilai kadar air optimum paling kecil pada saat penambahan 4% Portland Cement (PC) yakni sebesar 15,93% .

4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Dalam pengujian ini akan diperoleh hubungan antara nilai kuat tekan bebas tanah (qu) pada tanah asli dan tanah remoulded (buatan) serta nilai kuat tekan bebas tanah (qu)

pada tiap variasi tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisasi semen dan abu gunung vulkanik denganwaktu pemeraman selama 7 hari. Selanjutnya dari hasil nilai qu

diperoleh nilai kohesi (cu) yaitu sebesar ½ qu.

Hasil pengujian kuat tekan bebas yang dilakukan pada setiap variasi campuran ditunjukkan pada Tabel 4.5. Pada Gambar 4.10 ditunjukkan perbandingan nilai kuat tekan tanah (qu) antara tanah asli dengan tanah remoulded dan pada Gambar 4.11 ditunjukkan

nilai kuat tekan tanah (qu) yang diperoleh di setiap variasi campuran.

Tabel 4.5 Data hasil uji kuat tekan bebas

Sampel qu (kg/cm²) cu (kg/cm²)

2% Portland Cement 1,860 0,930

2% PC + 2% AGV 1,695 0,847

2% PC + 4% AGV 1,881 0,940

2% PC + 6% AGV 2,017 1,008

2% PC + 8% AGV 2,166 1,083

4% Portland Cement 1,912 0,956

4% PC + 2% AGV 1,934 0,967

4% PC + 4% AGV 2,251 1,125

4% PC + 6% AGV 2,171 1,085

4% PC + 8% AGV 2,249 1,124

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan regangan (strain)

yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded.

Dari hasil percobaan diperoleh nilai kuat tekan tanah pada tanah asli adalah sebesar 1,532 kg/cm². Kuat tekan tanah dengan menggunakan 4% PC memiliki nilai maksimal pada kadar abu gunung vulkanik 4% yakni sebesar 2,251 kg/cm². Dari Gambar 4.10, diperlihatkan bahwa pada campuran semen 4% memiliki rata-rata nilai qu tanah yang lebih tinggi dari campuran semen 2%. Hal ini memperlihatkan bahwa semakin besar

penambahan semen dapat semakin meningkatkan nilai qu yang distabilisasi dengan abu gunung vulkanik.

Terjadinya kenaikan kuat tekan tanah ini dikarenakan adanya absorbsi air oleh semen dan reaksi pertukaran ion dan membentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat. Adanya reaksi pozolan membuat partikel-partikel lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensi tanah menjadi lebih baik. Reaksi antara silika (SiO2) dan alumina (AL2O3) yang membentuk

kalsium silikat hidrat seperti: tobermorit, kalsium aluminat hidrat 4CaO.Al2O3.12H2O dan

gehlenit hidrat 2CaO.Al2O3.SiO2.6H2O yang tidak larut dalam air. Pembentukan

senyawa-senyawa ini berlangsung lambat dan menyebabkan tanah menjadi lebih keras, lebih padat dan lebih stabil.

Unsur-unsur kimia yang terkandung dalam semen juga dimiliki abu gunung vulkanik, namun material yang terkandung dalam abu gunung vulkanik sebagian besar merupakan lanau yang menyebabkan kurangnya daya ikat yang dimilikinya. Oleh karena itu, pada penelitian ini dibutuhkan bantuan semen untuk mengikatnya, dan dari nilai qu yang kita dapat,terlihat bahwa semakin besar campuran semen maka material dalam abu gunung vulkanik mengikat dengan lebih cepat sehingga menghasilkan nilai qu yang lebih besar.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

1. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL ( Clay – Low Plasticity ).

2. Berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6 . 3. Dari hasil uji Water Content didapat bahwa nilai kadar air tanah asli sebesar 18,57%. 4. Dari hasil uji Specific Gravity didapat bahwa nilai berat jenis tanah yaitu sebesar 2,63. 5. Dari uji Atterberg pada tanah asli diperoleh nilai Liquid Limit sebesar 44,08 % dan

indeks plastisitas (IP) sebesar 29,08.

6. Hasil uji Proctor Standart menghasilkan nilai kadar air optimum tanah sebesar 19,76% dan berat isi kering maksimum sebesar 1,152 gr/cm³, sedangkan dari hasil percobaan didapat nilai berat isi maksimum yaitu sebesar 1,301 gr/cm³ dengan variasi 2% PC + 8% AGV dan 1,339 gr/cm³ dengan variasi 4% PC + 8% AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

7. Dari uji Unconfined Compression Test yang dilakukan pada tanah asli diperoleh nilai kuat tekan tanah (qu) sebesar 1,152 kg/cm². Dari hasil penelitian yang dilakukan penambahan

2% PC + 8% AGV dan 4% PC + 4% AGV memiliki nilai kuat tekan tanah (qu) yang

paling besar yakni 2,166 kg/cm² dan 2,251 kg/cm².

5.2 Saran

1. Melihat hasil penelitian ini, mungkin perlu dilakukan percobaan lanjutan dengan penambahan variasi dari abu gunung vulkanik dan semen.

2. Perlu dilakukan percobaan lainnya dengan waktu pemeraman yang berbeda.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap proses stabilisasi ini dengan pengujian berbeda, misalnya Confined Compression Test, Triaxial Test, CBR, dll.

DAFTAR PUSTAKA

Bowles, J. E. 1984. Physical and Geotechnical Properties of Soil. United States of America: McGraw-Hill,Inc.

Das, B. M. 2008. Advanced Soil Mechanics Third Edition. New York: Taylor & Francis.

Das, B. M. 1994. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid II. Jakarta: Erlangga.

Hardiyatmo, H. C. 2002. Mekanika Tanah I, Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Umum.

Holdz, R. D., & Kovacs, W. D. 1981. An Introduction to Geotechnical Engineering, United States of America: Prentice-Hall.

Smith, M. J. 1984. Mekanika Tanah – Seri Pedoman Godwin Edisi Keempat. Jakarta: PT. Erlangga.

Modul Praktikum Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Modul Praktikum Laboratorium Uji Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Bandung, Bandung.

Takaendengan, P. P., Monintja, S., Ticoh, J. H., dan Sumampouw, J. R. 2013. Pengaruh Stabilisasi Semen Terhadap Swelling Lempung Ekspansif. Fakultas Teknik, Jurusan Sipil, Universitas Sam Ratulangi.

LAMPIRAN G

Dokumentasi pelaksanaan

Semen Pencampuran tanah dengan

bahan stabilisasi

Pengujian kadar air Atterberg limit Pengujian batas cair (liquid

limit)

Pemeraman (Curing Time) Campuran

Pengujian uji tekan bebas (UCT)

4.3.2.2 Kadar Air Maksimum Campuran

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( wopt ) dan variasi campuran

dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

Hasil kadar air optimum dari percobaan yang dilakukan ditunjukkan pada Tabel 4.4 diketahui bahwa nilai kadar air optimum tanah asli yaitu 19,26% dan Gambar 4.9

menunjukkan nilai kadar air optimum paling kecil pada saat penambahan 4% Portland Cement (PC) yakni sebesar 15,93% .

4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Dalam pengujian ini akan diperoleh hubungan antara nilai kuat tekan bebas tanah (qu) pada tanah asli dan tanah remoulded (buatan) serta nilai kuat tekan bebas tanah (qu)

pada tiap variasi tanah yang telah dicampur dengan bahan stabilisasi semen dan abu gunung vulkanik dengan waktu pemeraman selama 7 hari. Selanjutnya dari hasil nilai qu

diperoleh nilai kohesi (cu) yaitu sebesar ½ qu.

Hasil pengujian kuat tekan bebas yang dilakukan pada setiap variasi campuran ditunjukkan pada Tabel 4.5. Pada Gambar 4.10 ditunjukkan perbandingan nilai kuat tekan tanah (qu) antara tanah asli dengan tanah remoulded dan pada Gambar 4.11 ditunjukkan

nilai kuat tekan tanah (qu) yang diperoleh di setiap variasi campuran.

Tabel 4.5 Data hasil uji kuat tekan bebas

Sampel qu (kg/cm²) cu (kg/cm²)

2% Portland Cement 1,860 0,930

2% PC + 2% AGV 1,695 0,847

2% PC + 4% AGV 1,881 0,940

2% PC + 6% AGV 2,017 1,008

2% PC + 8% AGV 2,166 1,083

4% Portland Cement 1,912 0,956

4% PC + 2% AGV 1,934 0,967

4% PC + 4% AGV 2,251 1,125

4% PC + 6% AGV 2,171 1,085

4% PC + 8% AGV 2,249 1,124

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan regangan (strain)

yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded.

Dari hasil percobaan diperoleh nilai kuat tekan tanah pada tanah asli adalah sebesar 1,532 kg/cm². Kuat tekan tanah dengan menggunakan 4% PC memiliki nilai maksimal pada kadar abu gunung vulkanik 4% yakni sebesar 2,251 kg/cm². Dari Gambar 4.10, diperlihatkan bahwa pada campuran semen 4% memiliki rata-rata nilai qu tanah yang lebih tinggi dari campuran semen 2%. Hal ini memperlihatkan bahwa semakin besar

penambahan semen dapat semakin meningkatkan nilai qu yang distabilisasi dengan abu gunung vulkanik.

Terjadinya kenaikan kuat tekan tanah ini dikarenakan adanya absorbsi air oleh semen dan reaksi pertukaran ion dan membentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat yang mengakibatkan kekuatan tanah meningkat. Adanya reaksi pozolan membuat partikel-partikel lempung menggumpal sehingga mengakibatkan konsistensi tanah menjadi lebih baik. Reaksi antara silika (SiO2) dan alumina (AL2O3) yang membentuk kalsium silikat hidrat seperti: tobermorit, kalsium aluminat hidrat 4CaO.Al2O3.12H2O dan gehlenit hidrat 2CaO.Al2O3.SiO2.6H2O yang tidak larut dalam air. Pembentukan

senyawa-senyawa ini berlangsung lambat dan menyebabkan tanah menjadi lebih keras, lebih padat dan lebih stabil.

Unsur-unsur kimia yang terkandung dalam semen juga dimiliki abu gunung vulkanik, namun material yang terkandung dalam abu gunung vulkanik sebagian besar merupakan lanau yang menyebabkan kurangnya daya ikat yang dimilikinya. Oleh karena itu, pada penelitian ini dibutuhkan bantuan semen untuk mengikatnya, dan dari nilai qu yang kita dapat,terlihat bahwa semakin besar campuran semen maka material dalam abu gunung vulkanik mengikat dengan lebih cepat sehingga menghasilkan nilai qu yang lebih besar.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

1. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL ( Clay – Low Plasticity ).

2. Berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6 . 3. Dari hasil uji Water Content didapat bahwa nilai kadar air tanah asli sebesar 18,57%. 4. Dari hasil uji Specific Gravity didapat bahwa nilai berat jenis tanah yaitu sebesar 2,63. 5. Dari uji Atterberg pada tanah asli diperoleh nilai Liquid Limit sebesar 44,08 % dan

indeks plastisitas (IP) sebesar 29,08.

6. Hasil uji Proctor Standart menghasilkan nilai kadar air optimum tanah sebesar 19,76% dan berat isi kering maksimum sebesar 1,152 gr/cm³, sedangkan dari hasil percobaan didapat nilai berat isi maksimum yaitu sebesar 1,301 gr/cm³ dengan variasi 2% PC + 8% AGV dan 1,339 gr/cm³ dengan variasi 4% PC + 8% AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

7. Dari uji Unconfined Compression Test yang dilakukan pada tanah asli diperoleh nilai kuat tekan tanah (qu) sebesar 1,152 kg/cm². Dari hasil penelitian yang dilakukan penambahan

2% PC + 8% AGV dan 4% PC + 4% AGV memiliki nilai kuat tekan tanah (qu) yang

paling besar yakni 2,166 kg/cm² dan 2,251 kg/cm². 5.2 Saran

1. Melihat hasil penelitian ini, mungkin perlu dilakukan percobaan lanjutan dengan penambahan variasi dari abu gunung vulkanik dan semen.

2. Perlu dilakukan percobaan lainnya dengan waktu pemeraman yang berbeda.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap proses stabilisasi ini dengan pengujian berbeda, misalnya Confined Compression Test, Triaxial Test, CBR, dll.

DAFTAR PUSTAKA

Bowles, J. E. 1984. Physical and Geotechnical Properties of Soil. United States of America: McGraw-Hill,Inc.

Das, B. M. 2008. Advanced Soil Mechanics Third Edition. New York: Taylor & Francis. Das, B. M. 1994. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid II.

Jakarta: Erlangga.

Hardiyatmo, H. C. 2002. Mekanika Tanah I, Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Umum. Holdz, R. D., & Kovacs, W. D. 1981. An Introduction to Geotechnical Engineering,

United States of America: Prentice-Hall.

Smith, M. J. 1984. Mekanika Tanah – Seri Pedoman Godwin Edisi Keempat. Jakarta: PT. Erlangga.

Modul Praktikum Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Modul Praktikum Laboratorium Uji Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Bandung, Bandung.

Takaendengan, P. P., Monintja, S., Ticoh, J. H., dan Sumampouw, J. R. 2013. Pengaruh Stabilisasi Semen Terhadap Swelling Lempung Ekspansif. Fakultas Teknik, Jurusan Sipil, Universitas Sam Ratulangi.

LAMPIRAN G

Dokumentasi pelaksanaan

Semen Pencampuran tanah dengan

bahan stabilisasi

Pengujian kadar air Atterberg limit Pengujian batas cair (liquid limit)

Pemeraman (Curing Time) Campuran

Pengujian uji tekan bebas (UCT)