Analisis Penggunaan Abu Vulkanik dan Abu Sekam Padi Pada Stabilisas Tanah Lempung Terhadap Nilai CBR dan Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

TUGAS AKHIR
ANALISIS PENGGUNAAN ABU VULKANIK DAN ABU SEKAM PADI
PADA STABILITAS TANAH LEMPUNG TERHADAP NILAI CBR DAN
PENGUJIAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION
TEST)
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana

Disusun Oleh :
DINI SAFITRI ANDARI
13 0404 050

BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Stabilisasi merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah yang
memiliki indeks propertis yang kurang baik. Salah satu contoh stabilisasi adalah dengan
menambahkan bahan kimia pada tanah. Bahan kimia yang biasa digunakan berupa
semen, kapur, aspal. Dalam penelitian ini digunakan penambahan abu gunung vulkanik
dan abu sekam padi yang merupakan bahan limbah dari hasil pengolahan padi menjadi
beras pada pabrik penggilingan padi. Abu sekam padi tersebut merupakan limbah yang
tidak mengalami pengolahan kembali. Komposisi abu sekam padi terdiri atas Silika
sebagai SiO2, Aluminium sebagai Al2O3, dan Magnesium sebagai MgO.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai index properties akibat
penambahan 2%, 4%, 6%, 8% Abu Vulkanik dan variasi kadar Abu Sekam Padi 2%,
4%, 6%, 8%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20% pada tanah lempung, kemudian untuk
mengetahui nilai kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined
Compression Test) serta mengetahui nilai CBR (California Bearing Ratio) akibat adanya
penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan abu sekam padi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sampel tanah asli memiliki Kadar Air
sebesar 34,43%; Berat Spesifik 2,65; Batas Cair 47,33% dan Indeks Plastisitas 29,88%.
Kemudian nilai Kuat Tekan 1,42 kg/cm². Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah
tersebut termasuk dalam jenis (CL) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO,
sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6. Setelah tanah distabilisasi dengan

berbagai variasi kadar abu sekam padi diperoleh nilai kuat tekan bebas terbesar terjadi
pada kadar penambahan 8%AGV + 2% ASP yaitu sebesar 3,17 kg/cm dan dari hasil uji
CBR laboratorium di dapat nilai CBR yang optimal pada campuran 8% AGV + 2% ASP
dengan nilai CBR 8,53%.
Kata kunci: abu gunung vulkanik, lempung, limbah abu sekam padi, stabilisasi tanah,
UCT, CBR.

ii

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan atas kehadirat Tuhan yang Maha Esa yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat
diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil
bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,
dengan judul “Analisis Penggunaan Abu Vulkanik dan Abu Sekam Padi Pada
Stabilisas Tanah Lempung Terhadap Nilai CBR dan Pengujian Kuat Tekan Bebas
(Unconfined Compression Test)”.

Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari
dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin
menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang
berperan penting yaitu :
1.

Ibu Ika Puji Hastuty, S.T., M.T., selaku pembimbing, yang telah banyak
memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan
pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhirini.

2.

Bapak Prof.Dr.Ir.St.Roesyanto,MSCE, selaku dosen pembanding.

3.

Bapak Ir.Rudi Iskandar,MT, selaku dosen pembanding.

4.

Bapak Medis Sejahtera Surbakti, ST.,MT.,Ph.D, selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas SumateraUtara.

5.

Bapak Ir. Andy Putra Rambe, MBA selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas SumateraUtara.
iii

Universitas Sumatera Utara

6.

Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas SumateraUtara.

7.

Seluruh

pegawai

administrasi

Departemen

Teknik

Sipil

Fakultas

teknik

UniversitasSumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
8.

Teristimewa buat orang tua saya, Sukardi dan Suryani, juga untuk adik saya Annisa
Fitriani, Nurul Ismahani dan Fakhri Hawwari yang telah memberikan doa, motivasi,
semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta,

kasih sayang dan do’a yang tiada batas untuksaya.

9.

Buat teman satu tim dengan saya M. Novratama Limbong dan Tri Alby Sofyan.

10. Buat teman-teman seperjuangan 2013, Dian Pratiwi Purba, Al Hafizh Sitorus,
Mahadi Masri, Indah Permatasari Sitorus Pane,Hazriaty Astrid Meivira, Nia Astri,
Meriani Peranika Batubara, Zam’Aliani Marpaung, Rahmad Rizki Sikumbang,
Nadya Yessi Utami, Fatma Sari Efani, Khoirun Adil Batubara, Beni Artanto, Randi
Meka, ST, Angelina Salangsai Sebayang, ST dan mahasiswa teknik sipil lainnya
yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya
selamaini.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata
sempurna.Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya
dalam hal ini.Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun
dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.

iv

Universitas Sumatera Utara

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,

Oktober

2017Penulis

( Dini Safitri Andari)

v

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ....................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii
DAFTAR ISI ................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ x
DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii
BAB I

PENDAHULUAN ........................................................................... 1
1.1

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

1.2

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

1.3

Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................ 3
1.3.1 Tujuan ...................................................................... 3
1.3.2 Manfaat .................................................................... 4

BAB II

1.4

Pembatasan Masalah ............................................................ 4

1.5

Metodologi Penelitian .......................................................... 5

1.6

Sistematika Penulisan .......................................................... 8

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 10
2.1

Tinjauan Umum ................................................................... 10
2.1.1 Tanah........................................................................ 10

2.1.2 Sifat – sifat Fisik Tanah ........................................... 12
2.1.2.1 Kadar Air (Moisture Water Content) ........... 12
2.1.2.2 Porositas(Porosity) ....................................... 12
2.1.2.3 Angka Pori(Void Ratio)................................ 12
iv
Universitas Sumatera Utara

2.1.2.4 Derajat Kejenuhan (Degree of Saturation)
.132.1.2.5 Berat Volume(UnitWeight) ..................... 14
2.1.2.6 Berat Volume Kering (DryUnitWeight) ....... 14
2.1.2.7 Berat Volume ButiranPadat
(SoilVolumeWeight) ..................................... 15
2.1.2.8 Berat Jenis(SpecificGravity)......................... 15
2.1.2.9 Batas-batas Atterberg(AtterbergLimit)......... 16
2.1.2.9.1

Batas Cair (LiquidLimit) ................. 17

2.1.2.9.2

Batas Plastis(PlasticLimit) ............... 17

2.1.2.9.3

Batas Susut(ShrinkageLimit) ............ 18

2.1.2.9.4

Indeks Plastisitas (Plasticity Index)..19

2.1.2.9.5

Indeks Kecairan(LiquidityIndex) ...... 20

2.1.2.10 KlasifikasiTanah .......................................... 21
2.1.2.10.1 Sistem Klasifikasi Unified Soil
ClassificiationSystem (USCS) .......... 21
2.1.2.10.2 SistemKlasifikasiAASHTO ............. 24
2.1.3 Sifat-sifatMekanisTanah .......................................... 26
2.1.3.1 PemadatanTanah(Compaction) .................... 26
2.1.3.2 Pengujian California Bearing Ratio (CBR).29
2.2

Bahan-bahanPenelitian ........................................................ 33
2.2.1 TanahLempung ........................................................ 33
2.2.1.1 Sifat UmumTanahLempung ......................... 38
2.2.2 Abu GunungVulkanik(AGV)................................... 43
2.2.3 Abu Sekam Padi(ASP) ............................................. 45

2.3

Stabilisasi Tanah .................................................................. 47
v
Universitas Sumatera Utara

2.3.1 Konsep Umum Stabilisasi Tanah ............................. 47
2.3.2 Stabilisasi Tanah dengan AbuGunungVulkanik ...... 48
2.3.3 Stabilisasi Tanah dengan AbuSekam Padi ............... 49
BAB III

METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 50
3.1

ProgramPenelitian................................................................ 50

3.2

PekerjaanPersiapan .............................................................. 50

3.3

ProsesSampling.................................................................... 52

3.4

PekerjaanLaboratorium........................................................ 52
3.4.1

Tanah........................................................................ 53
3.4.1.1 Tanah Asli....................................................... 53
3.4.1.2 Tanah yang Distabiliasi .................................. 53

3.5
BAB IV

3.4.2

Abu Vulkanik ........................................................... 53

3.4.3

Abu Sekam Padi ..................................................... 54

Analisis Data Laboratorium ................................................. 54

HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 55
4.1

Pendahuluan ......................................................................... 55

4.2

Pengujian Sifat Fisik Tanah ................................................. 55
4.2.1

Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 55

4.2.2

Pengujian Sifat Fisik AGV & ASP .......................... 58

4.2.3

Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 61
4.2.3.1 Batas Cair(LiquidLimit) .................................. 63
4.2.3.2 Batas Plastis(PlasticLimit).............................. 64
4.2.3.3 Indeks Plastisitas(PlasticityIndex) .................. 65

4.3

Pengujian SifatMekanisTanah ............................................. 66
vi
Universitas Sumatera Utara

4.3.1

Pengujian Pemadatan TanahAsli (Compaction) ...... 66

4.3.2

Pengujian Pemadatan Tanah(Compaction)

Dengan Bahan Stabilisator ........................................................................................ 67
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum(γdmaks) ........... 71
4.3.2.2 Kadar Air Optimum (wopt) .............................. 72

BABV

4.3.3

Pengujian CBR (CaliforniaBearingRatio) .............. 73

4.3.4

Pengujian Kuat Tekan Bebas (UCT) ...................... 79

KESIMPULANDANSARAN ....................................................... 88
5.1

Kesimpulan .......................................................................... 88

5.2

Saran .................................................................................... 90

SUMMARY.....................................................................................................92
DAFTARPUSTAKA ....................................................................................... 91
LAMPIRAN ................................................................................................... 103

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar2.1

Diagram FaseTanah................................................................11

Gambar2.2

Batas-batasAtterberg ................................................................ 16

Gambar2.3

Cawan Cassagrande danGroovingTool ................................... 17

Gambar2.4

Hubungan Antara WP, WL dan WN DalamMenghitung
LIatauIL ..................................................................................... 20

Gambar2.5

Klasifikasi TanahSistemUSCS................................................. 23

Gambar2.6

Batas-batas Atterberg untuk subkelompok A-4 -A-7 ..........

Gambar2.7

Klasifikasi TanahSistemAASHTO .......................................... 25

Gambar2.8

Hubungan Antara Kadar Air dan Berat IsiKeringTanah.......... 28

Gambar2.9

Alat Pemeriksa Nilai CBRdiLaboratorium .............................. 30

24

Gambar 2.10 Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan ....................... 32
Gambar 2.11StrukturKaolinite ......................................................................... 35
Gambar 2.12StrukturIllite ................................................................................ 36
Gambar 2.13StrukturMontmorillonite.............................................................. 37
Gambar 2.14Sifat DipolarMolekulAir ............................................................. 40
Gambar 2.15 Molekul Air Dipolar DalamLapisanGanda .............................. 41
Gambar 2.16 Kation dan AnionPadaPartikel ................................................. 42
Gambar3.1

DiagramAlirPenelitian ............................................................. 43

Gambar4.1

Plot GrafikKlasifikasiUSCS..................................................... 57

Gambar4.2

Grafik Analisa SaringanTanahAsli .......................................... 57

Gambar4.3

Grafik Batas Cair (Liquid Limit), Atterberg Limit TanahAsli58

Gambar4.4

Grafik Analisa Saringan AbuGunungVulkanik....................59

Gambar4.5

Grafik Analisa Saringan AbuSekam Padi..............................60

viii
Universitas Sumatera Utara

Gambar4.6

Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair (LL) Dengan
Variasi Campuran Abu Gunung & Abu Sekam
Padi..........................................................................................64

Gambar4.7

Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Plastis (PL) Dengan
Variasi Campuran Abu Gunung & Abu Sekam
Padi..........................................................................................64

Gambar4.8

Grafik Hubungan Antara IndeksPlastis (PI) Dengan
Variasi Campuran Abu Gunung & Abu Sekam
Padi..........................................................................................65

Gambar4.9

Kurva Kepadatan Tanah Asli..................................................67

Gambar4.10

Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering MaksimumTanah
Dengan Variasi Campuran Abu Gunung & Abu Sekam
Padi..........................................................................................72

Gambar4.12

Grafik Hubungan Antara Nilai CBR Dengan
Variasi Campuran Abu Gunung & Abu Sekam
Padi..........................................................................................79

Gambar4.13

Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan BebasTanah
DenganRegangan Yang Diberikan Pada Sampel Tanah Asli &
Remoulded..............................................................................85

Gambar4.14

Grafik Hubungan Antara Nilai Kuat Tekan Bebas Dengan
Berbagai Variasi Penambahan Abu Gunung & Abu Sekam
Padi........................................................................................86

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel2.1

Derajat Kejenuhan danKondisiTanah ...................................... 14

Tabel2.2

BeratSpesifikTanah .................................................................. 16

Tabel2.3

IndeksPlastisitasTanah ............................................................. 19

Tabel2.4

Hubungan Konsistensi Dengan Kuat Tekan Bebas ................ 32

Tabel2.5

Aktivitas Tanah Lempug .......................................................... 39

Tabel2.6

Komposisi Kimia Abu Vulkanik.............................................. 45

Tabel2.7

Hasil Pengujian Analisis Kimia Abu Sekam Padi .................. 46

Tabel4.1

Data Uji Sifat Fisik Tanah ....................................................... 56

Tabel4.2

Data Uji Sifat Fisik Abu Gunung ............................................. 58

Tabel4.3

Data Uji Sifat Fisik Abu Sekam Padi....................................... 60

Tabel4.4

Data Uji Sifat Atterberg ........................................................... 61

Tabel4.5

Data Uji Pemadatan Tanah....................................................... 67

Tabel4.6

Data HasilUji Pemadatan Tanah Dengan Bahan Stabilisator . 68

Tabel4.7

Data HasilCBR Dengan Berbagai Variasi .............................. 75

Tabel4.8

Data HasilKuat Tekan Bebas Dengan Berbagai Variasi
Penambahan Campuran Abu Gunung & Abu Sekam Padi ...... 80

Tabel4.9

Perbandingan Kuat Tekan Bebas Tanah Asli & Remoulded ... 84

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

V

Volume tanah(cm3)

Vs

Volume butiran padat (cm3)

Vv

Volume pori(cm3)

Vw

Volume air di dalam pori(cm3)

Va

Volume udara di dalam pori(cm3)

W

Berat tanah(gr)

��

Berat butiran padat(gr)

��

Kadar air(%)

n

Porositas

�

Angkapori

��

Berat volume kering(gr/cm3)

��

Berat spesifiktanah

ω

γb

Berat air(gr)

Berat volume basah(gr/cm3)

��

Berat volume butiran padat(gr/cm3)

S

Derajat kejenuhan(%)

SL

Batas susut (%)

m1

Berat tanah basah dalam cawan percobaan(gr)

m2

Berat tanah kering oven(gr)

�1

Volume tanah basah dalam cawan(cm3)

��

Berat jenisair

�2

Volume tanah kering oven(cm3)

xi
Universitas Sumatera Utara

IP

Indeks plastisitas(%)

LL

Batas cair(%)

PL

Batas plastis (%)

CBR

California Bearing Test(%)

LB

Beban(kg)

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis
Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan
Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limits, Compaction Test,
California Bearing Ratio & Kuat Tekan Bebas
Lampiran-4, Data Komposisi Kimia Abu Gunung Vulkanik
Lampiran-5, Data Komposisi Kimia Abu Sekam Padi
Lampiran-6, Dokumentasi Pelaksanaan

xiii
Universitas Sumatera Utara