PENGARUH KOLOM KAPUR TERHADAP POTENSI MENGEMBANG DAN PENYEBARAN KAPUR PADA TANAH EKSPANSIF DENGAN PENGALIRAN DARI TANAH KE KOLOM

  

PENGARUH KOLOM KAPUR TERHADAP POTENSI

MENGEMBANG DAN PENYEBARAN KAPUR PADA TANAH

EKSPANSIF DENGAN PENGALIRAN DARI TANAH KE

KOLOM

The Influence of Lime Column on Swelling and Spreading Parameter at

Expansive Soil with Soil to Column Drainage

  

SKRIPSI

  Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

  Surakarta

  

Disusun Oleh :

FABIANUS DANANG ISTANTO

NIM I0113044

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

  

2017

MOTTO

  iv

  Sesuatu akan menjadi kebanggaan jika sesuatu itu dikerjakan dan bukan hanya dipikirkan.

  Sebuah cita-cita dan harapan akan menjadi kenyataan jika mempunyai sikap tekun, yakin, berani berkorban dan disiplin.

PERSEMBAHAN

  Penulis persembahkan kepada :  Ayah dan ibu yang selalu memberikan dukungan dan doa.

   Saudara yang selalu memberikan masukan selama penyusunan skripsi.  Teman-teman yang telah membantu dalam hal tenaga dan pikiran selama penyusunan skripsi. v

  

ABSTRAK

  Fabianus Danang Istanto, 2017. Pengaruh Kolom Kapur terhadap Potensi

  

Mengembang dan Penyebaran Kapur pada Tanah Ekspansif dengan

Pengaliran dari Tanah ke Kolom. Skripsi, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas

  Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Tanah ekspansif memiliki sifat mudah mengembang ketika kadar air tinggi dan mudah susut ketika kadar air rendah. Potensi mengembang tanah ekspansif dapat menimbulkan masalah, karena dapat menyebabkan bangunan terangkat sehingga merusak perkerasan jalan dan bangunan. Desa Jenggrik, Kecamatan Kedunggalar, Ngawi, Jawa timur merupakan salah satu daerah yang memiliki karakteristik tanah berwarna hitam dan memiliki plastisitas tinggi. Permasalahan akibat tanah ekspansif dapat diantisipasi apabila dilakukan suatu alternatif perbaikan. Penelitian ini menggunakan metode perbaikan tanah dengan kolom berisi kapur. Parameter penelitian adalah mengetahui pengaruh kolom kapur terhadap potensi mengembang, perbaikan nilai plastisitas, peningkatan kuat tekan bebas tanah dan penyebaran kapur setelah 20 hari pembasahan. Pengujian utama dilakukan dalam drum berdiameter 56 cm dan tinggi 43 cm. Tinggi tanah ekspansif 30 cm ditanami 7 kolom kapur dengan diameter (D) = 5 cm. Jarak antar kolom (L) = 2,75D dan kedalaman kolom (D f ) = 2/3 tebal tanah. Tanah dalam drum uji dibasahi setiap hari melalui drainase samping dengan tebal 5 cm dan kedalaman 20 cm. Hasil penelitian menunjukkan penggunaan kolom kapur dapat menurunkan nilai potensi mengembang tanah ekspansif sebesar 4,84%. Hasil indeks plastisitas (PI) setelah proses mengembang 20 hari menurun sebesar 39,21%. Kenaikan kuat tekan bebas (q ) terbesar berasal dari sampel area I, II, III sebesar 9,53% dan (S )

  u u

  sebesar 10,36%. Uji XRF menunjukkan hasil unsur kimia Ca mengalami kenaikan dari 7,56% menjadi 16,62%.

  Kata kunci: ekspansif, kolom kapur, mengembang, penyebaran.

  vi

ABSTRACT

  

Fabianus Danang Istanto, 2017. The Influence of Lime Column on Swelling

and Spreading Parameter at Expansive Soil with Soil to Column Drainage.

Thesis, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret

University, Surakarta.

  

Expansive soil is easy to swell when the water content is high and easily shrinks

when the water content is low. The swelling potential of expansive soil can cause

problems, because it can cause the building uplifted so that demage pavement and

buildings. Jenggrik Village, Kedunggalar Sub District, Ngawi, East Java is one of

the areas that have black soil charasteristic and has high plasticity. Problems

arising from expansive soils can be anticipated if an alternative repair is made.

  

This research uses soil improvement method with lime column. The research

parameters were to know the effect of lime column on swelling potential,

improvement of plasticity value, increase of unconfined compression test and lime

spreading after 20 wetting days. The main test was performed in a drum with a

diameter of 56 cm and a height of 43 cm. High of expansive soil 30 cm and

planted 7 columns of lime with diameter (D) = 5 cm. Distance between columns

(L) = 2.75D and depth of column (D f ) = 2/3 thick from the soil. The soil in dhe

test drum is dampened daily though side drainage with a thickness of 5 cm and

depth of 20 cm.

The results showed that the use of lime columns could decrease the swelling

potential of expansive soil by 4.84%. The result of plasticity index (PI) after soil

20 days swelling decreased by 39.21%. The unconfined compression strength (q u )

comes from a test sample area I, II, III by 9.53% and (S u ) by 10.36%. The XRF

test showed that Ca chemical result increased from 7.56% to 16.62%.

  Keywords : expansive, lime column, swelling, spreading.

  vii Puji syukur penyusun ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengaruh Kolom Kapur terhadap Potensi Mengembang dan Penyebaran Kapur pada Tanah

  Ekspansif dengan Pengaliran dari Tanah ke Kolom”. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penyusunan skripsi, penyusun telah mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dalam kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1.

  Dr. Bambang Setiawan S.T., M.T selaku dosen pembimbing 1 yang telah bersedia memberikan saran dan arahan selama penyusunan skripsi.

  2. Ir. Noegroho Djarwanti, M.T selaku dosen pembimbing 2 yang telah bersedia memberikan saran dan arahan selama penyusunan skripsi.

  3. Teman-teman kelompok skripsi yang telah membantu dalam hal waktu, tenaga dan pikiran selama penyusunan skripsi,

  4. Semua pihak yang telah membantu dan berpartisipasi selama penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penyusun sebut satu persatu.

  Penyusun menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu diharapkan selalu ada saran dan kritik yang membangun untuk kesempurnaan penelitian selanjutnya. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.

  Surakarta, Agustus 2017 Penyusun

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iii MOTO ................................................................................................................ iv PERSEMBAHAN .............................................................................................. v ABSTRAK ......................................................................................................... vi ABSTRACT.. .................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii DAFTAR ISI. .................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xiv DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi

  

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

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

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

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

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

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

  

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

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

  2.2 Dasar Teori ............................................................................... 6

  2.2.1 Tanah ekspansif ........................................................... 6

  2.2.2 Tingkat ekspansifitas ................................................... 6

  2.2.3 Metode kolom ............................................................. 10

  2.2.4 Penggunaan kapur dalam stabilisasi kimia ................. 10

  2.2.5 Tanah mengembang (Swelling) ................................... 12 2.2.6 Uji tekan tak terkekang (Unconfined Compression Strength).

  14

  2.2.7 Uji X-Ray Fluorescence (XRF) ................................... 16

  

BAB 3 METODE PENELITIAN................................................................ 17

  4.1.2 Pengujian indeks properties tanah ............................... 40

  4.4 Kesimpulan Sementara............................................................. 59

  4.3.4 Penyebaran kapur pada tanah ...................................... 55

  54

  4.3.3 Perbandingan kondisi tanah selama 20 hari pembasahan

  4.3.2 Perubahan suhu selama 20 hari swelling ...................... 53

  4.3.1 Perbandingan potensi mengembang (Swelling) .......... 45

  4.3 Analisis dan Pembahasan ......................................................... 45

  4.2.4 Hasil uji komposisi mineral tanah ............................... 45

  4.2.3 Hasil Unconfined Compression Strength (UCS) ......... 44

  4.2.2 Hasil uji indeks properties setelah pembasahan .......... 43

  4.2.1 Hasil uji swelling ......................................................... 42

  4.2 Hasil Pengujian Utama ............................................................. 42

  4.1.1 Pengujian komposisi mineral tanah ............................ 40

  3.1 Umum ....................................................................................... 17

  4.1 Hasil Pengujian Pendahuluan ................................................... 40

  

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ................................................. 40

  3.5 Diagram Alir Penelitian ........................................................... 38

  3.4 Hipotesa Penelitian................................................................... 38

  3.3.4 Tahap IV (Pengolahan hasil penelitian laboratorium) 37

  3.3.3 Tahap III (Pengujian utama) ....................................... 24

  3.3.2 Tahap II (Persiapan) .................................................... 23

  3.3.1 Tahap I (Pengambilan sampel tanah) .......................... 22

  3.3 Tahap Pelaksanaan Penelitian .................................................. 22

  3.2.2 Bahan........................................................................... 20

  3.2.1 Alat .............................................................................. 17

  3.2 Alat dan Bahan ......................................................................... 17

  

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 61

5.1. Kesimpulan .............................................................................. 61 5.2. Saran ......................................................................................... 61 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 63 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Hubungan potensi pengembangan dan PI (Hardiyatmo,2014) .......

  9 Tingkat ekspansifitas menurut beberapa peneliti (Hardiyatmo,2014)

Tabel 2.2 ......

  9 Hubungan kuat tekan bebas (q ) dengan konsistensi jenis tanah kohesif

Tabel 2.3 u .. 15Tabel 3.1 Titik-titik pengamatan ...................................................................... 29Tabel 4.1 Hasil uji mineral ............................................................................... 40Tabel 4.2 Hasil uji indeks properties tanah ...................................................... 41Tabel 4.3 Uji gradasi dan batas konsistensi tanah setelah swelling 20 hari ..... 43Tabel 4.4 Hasil uji UCS setelah 20 hari pembasahan....................................... 44Tabel 4.5 Hasil uji mineral setelah 20 hari pembasahan .................................. 45Tabel 4.6 Reduksi nilai potensi mengembang pada hari ke 20 area I .............. 46Tabel 4.7 Reduksi nilai potensi mengembang pada hari ke 20 area II ............. 48Tabel 4.8 Reduksi nilai potensi mengembang pada hari ke 20 area III ........... 50Tabel 4.9 Reduksi nilai potensi mengembang pada hari ke 20 area IV ........... 52Tabel 4.10 Perubahan nilai konsistensi tanah .................................................... 56Tabel 4.11 Perbandingan hasil uji UCS.............................................................. 57Tabel 4.12 Perbandingan unsur kimia dari hasil uji XRF ................................... 58

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Batas-batas pada sifat plastisitas tanah ........................................ 13Gambar 2.2 Grafik hasil Swelling ................................................................... 14Gambar 2.3 Uji tekan bebas ............................................................................ 15Gambar 3.1 Drum uji model ............................................................................ 17Gambar 3.2 Jangka sorong digital ................................................................... 18Gambar 3.3 Kayu ............................................................................................ 18Gambar 3.4 Termometer ................................................................................. 19Gambar 3.5 Kasa aluminium ........................................................................... 19Gambar 3.6 Pipa plastik .................................................................................. 20Gambar 3.7 Tanah ekspansif ........................................................................... 20Gambar 3.8 Kapur ........................................................................................... 21Gambar 3.9 Kerikil dan pasir .......................................................................... 21Gambar 3.10 Proses pengambilan sample tanah ............................................... 22Gambar 3.11 Proses penjemuran tanah ............................................................. 25Gambar 3.12 Tanah kering dan lolos ayakan no.4 ............................................ 25Gambar 3.13 Memasukkan tanah per 1/3 bagian .............................................. 26Gambar 3.14 Sketsa tampak atas tanah tanpa kolom kapur .............................. 26Gambar 3.15 Sketsa potongan melintang tanah tanpa kolom kapur ................. 27Gambar 3.16 Sketsa tampak atas tanah dengan kolom kapur ........................... 27Gambar 3.17 Sketsa potongan melintang tanah dengan kolom kapur .............. 28Gambar 3.18 Instalasi kolom ............................................................................. 28Gambar 3.19 Sketsa letak titik pengamatan tanah tanpa kolom ........................ 30Gambar 3.20 Sketsa letak titik-titik pengamatan tanah dengan kolom ............. 30Gambar 3.21 Peletakan titik pada model tes ..................................................... 31Gambar 3.22 Pembagian area I, II, III, dan IV .................................................. 32Gambar 3.23 Letak termometer pada model tes ................................................ 32Gambar 3.24 Proses pengaliran air melalui drainase samping .......................... 33Gambar 3.25 Skema pengukuran swelling pada tanah dengan kolom kapur menggunakan alat jangka sorong digital ..................................... 33Gambar 3.26 Pengukuran swelling model tes berisi kolom kapur .................... 34Gambar 3.27 Skema pengukuran swelling pada tanah tanpa kolom kapur menggunakan alat jangka sorong digital ..................................... 34Gambar 3.28 Pengukuran swelling model tes tanpa kolom kapur .................... 35Gambar 3.29 Pengambilan tanah sebagai sampel uji UCS ............................... 35Gambar 3.30 Mengamati penyebaran kapur pada tanah secara visual .............. 36Gambar 3.31 Uji batas konsistensi tanah setelah pembasahan.......................... 36Gambar 3.32 Uji UCS ....................................................................................... 37Gambar 3.33 Sample uji XRF ............................................................................ 37Gambar 3.34 Diagram alir penelitian ................................................................ 38Gambar 4.1 Rata-rata swelling setiap area ...................................................... 42Gambar 4.2 Swelling di area I (titik A,C,E) .................................................... 46Gambar 4.3 Swelling di area II (titik B,D,F) ................................................... 47Gambar 4.4 Swelling di area III ditinjau pada titik G dan H ........................... 48Gambar 4.5 Swelling di area III ditinjau pada titik I dan J .............................. 49Gambar 4.6 Swelling di area III ditinjau pada titik K dan L ........................... 50Gambar 4.7 di area IV (titik M,N,O,P) ............................................. 51

  Swelling

Gambar 4.8 Perubahan suhu selama 20 hari swelling ..................................... 53Gambar 4.9 Perbandingan tinggi tanah selama 20 hari swelling .................... 54Gambar 4.10 Perubahan volume kolom kapur .................................................. 55Gambar 4.11 Perubahan kondisi kolom selama swelling 20 hari ...................... 56Gambar 4.12 Perbandingan hasil uji XRF ......................................................... 59

DAFTAR NOTASI

  3

  Tinggi tanah uji mula-mula (mm) H : Swelling komulatif (mm) HS wn : Ketinggian swelling (mm) HS w(n-1) : Ketinggian swelling sebelum (mm) S w : Persentase swelling (%)

  :

  Perubahan tinggi tanah uji sebelum (mm) H

  (n-1) :

  : Ketinggian swelling (mm) n : Urutan pengamatan (1,2,3,....,n) H n : Perubahan tinggi tanah uji (mm) H

  w

  ) HS

  3

  : Berat volume air (gr/cm

  w

  ) 

  ASTM : America Society for Testing and Material UCS : Unconfined compression strength

  XRF : X-Ray Flourescence

  ) v

  3

  1 : Volume tanah basah dalam cawan (cm

  : Berat tanah kering oven (gram) v

  2

  m

  

1 : Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gram)

  : Berat spesifik CH : Clay high plasticity MH : Silt high plasticity D : Diameter D f : Kedalaman kolom L : Jarak antar kolom a : Berat cawan (gram) b : Berat cawan + tanah basah (gram) c : Berat cawan + tanah kering (gram) m

  s

  G

  LL : Batas cair (%) PL : Batas plastis (%) SL : Batas susut (%) PI : Indeks plastisitas (%) SI : Indeks susut (%)

  2 : Volume tanah kering oven (cm R S : Reduksi swelling (%) q u : Kuat tekan bebas (kN/m

  2

  ) S

  u

  = C

  u

  : Kohesi (kN/m

  2

  ) O : Oksigen Si : Silikon Fe : Besi Ca : Kalsium Al : Aluminium Mg : Magnesium Ti : Titan