Pengujian CBR (California Bearing Ratio) pada Stabilitas Tanah Lempung dengan Campuran Semen Portland Tipe I dan Abu Vulkanik
TUGAS AKHIR
PENGUJIAN CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO) PADA STABILITAS
TANAH LEMPUNG DENGAN CAMPURAN SEMEN PORTLAND TIPE I
DAN ABU VULKANIK
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
PRINCE JOY SORMIN
110404129
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Tanah lunak merupakan tanah kohesif yang merugikan dalam konstruksi,
dikarenakan rendahnya kuat geser dan kompresibilitas yang besar. Beberapa
solusi yang dilakukan terhadap tanah lunak adalah dengan stabilisasi tanah, akibat
sifat buruk yang dimiliki tanah lunak tersebut, sehingga stabilisasi tanah adalah
cara yang tepat dalam memperbaiki sifat buruk tanah tersebut, yaitu mencampur
tanah dasar dengan bahan tambah (additive) yang sifatnya dapat menguatkan
struktur tanah tersebut.
Penelitian bertujuan untuk mengetahui sifat fisik (index properties) dari
tanah asli, untuk mengetahui pengaruh penambahan semen dan abu vulkanik
terhadap stabilitas tanah, dan ntuk mencari kadar persentase yang efektif dengan
penambahan semen dan abu vulkanik terhadap daya dukung tanah. Penelitian
dimulai dengan melakukan pengambilan sampel tanah lempung dan pengujian di
laboratorium untuk mengetahui nilai index properties dan engineering properties
menggunakan uji CBR (California Bearing Ratio). Sampel tanah terdiri dari 39
(tiga puluh sembilan) variasi campuran semen dan abu vulkanik. Dengan kadar
semen sebesar 2%, 3%, 4% dan variasi kadar abu gunung vulkanik dari 2%-14%.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air
17,89%; berat jenis 2,651; batas cair 45,49% dan indeks plastisitas 30,29%.
Berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A7-6 sedangkan berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk
dalam jenis (CL).
Dari pengujian CBR (California Bearing Ratio) pada sampel tanah asli
diperoleh nilai CBR sebesar 4,18%. Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai
variasi semen dan abu gunung vulkanik diperoleh kesimpulan bahwa penambahan
2% PC + 8% AVG memberikan stabilisasi tanah lempung yang paling optimal.
Karena perbandingan nilai CBR pada 2% PC + 8% AVG, 3% PC + 6% AVG, dan
4% PC + 5% AVG tidak terlalu jauh. Sehingga untuk menghemat biaya dalam
pembangunan, maka penambahan 2% PC + 8% AVG yang paling optimal.
Kata Kunci : lempung, semen, abu vulkanik, stabilisasi tanah, CBR.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan anugerah, berkat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya Tugas
Akhir ini dengan judul “Pengujian CBR (California Bearing Ratio) Pada
Stabilitas Tanah Lempung Dengan Campuran Semen Portland Tipe I Dan
Abu Vulkanik”. Tugas Akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam
ujian sarjana Teknik Sipil bidang studi Geoteknik pada Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas
dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya
ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya :
1.
Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing dan
sebagai orang tua yang telah sabar memberi arahan, bimbingan, saran,
serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai
Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
3.
Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
6.
Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
Universitas Sumatera Utara
memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7.
Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
8.
Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
9.
Keluargaku yang tercinta, kepada bapak saya Drs. JP Sormin.MM dan
kepada ibu saya Ibu Dra. M. Simangunsong yang dengan penuh cinta
kasih dan kesabaran dalam merawat, mendidik, menjaga, mendoakan serta
berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi kebutuhan hidup saya
hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk menempuh pendidikan
yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat
bagi beliau.
10.
Kedua adik saya Jean Reinhard Sormin dan Jesika Sormin atas doa, dan
dukungan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.
11.
Sahabat setia saya Debbye Adria Hutagalung yang selalu mendoakan,
memberi semangat, menghibur saya, dan selalu ada buat saya.
12.
Sahabat - sahabat yang selalu memberi dukungan dalam keadaan apapun,
Daniel Sitanggang, Yopi Suranta, dan Andama.
13.
Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2011, Wisman, Andrew, Defrin, dan
yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah
memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
14.
Teman-teman Geoteknik Daniel, Wisman, Ari, Zul Taufik, Evand, Sylda,
Wilda, Valdi, Zuzu, Ade, Intan Fara, Ovan, Anggi, Adel,dan Surya.
Universitas Sumatera Utara
15.
Adik-adik stambuk 2014, Erik, Bandry Nainggolan dan yang lainnya yang
tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang turut memberi
dukungan dan bantuan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan yang
disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya. Oleh
karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para
pembaca.
Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati.
Medan, Januari 2016
Prince Joy Sormin
110404129
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................ i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xii
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xiii
Daftar Lampiran................................................................................................ xv
BAB I
PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2
Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................... 4
1.2.1 Tujuan ...................................................................... 4
1.2.2
BAB II
Manfaat .................................................................... 4
1.3
Pembatasan Penelitian ........................................................ 5
1.4
Sistematika Penulisan ......................................................... 6
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 8
2.1
Tinjauan Umum ................................................................... 8
2.1.1 Tanah........................................................................ 8
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ............................................. 9
2.1.2.1 Porositas (Porosity) ...................................... 9
2.1.2.2 Angka Pori (Void Ratio)............................... 10
2.1.2.3 Derajat Kejenuhan (S) .................................. 10
2.1.2.4 Kadar Air (Moisture Content) ...................... 11
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.5 Berat Volume (Unit Weight) ........................ 11
2.1.2.6 Berat Volume Kering (Dry Unit Weight) .... 12
2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat
(Soil Volume Weight) ................................... 12
2.1.2.8 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit)....... 13
2.1.2.8.1 Batas Cair (Liquid Limit).................... 13
2.1.2.8.2 Batas Plastis (Plastic Limit) ................ 14
2.1.2.8.3 Batas Susut (Shrinkage Limit) ............. 14
2.1.2.8.4 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)..... 15
2.1.2.8.5 Indeks Cair (Liquidity Indeks) ............. 16
2.1.2.9
Berat Jenis (Spesific Grafity)...................... 17
2.1.2.10 Klasifikasi Tanah........................................ 18
2.1.2.10.1. Klasifikasi Unified ........................... 18
2.1.2.10.2. Klasifikasi AASHTO................. ...... 21
2.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah ........................................ 22
2.1.3.1 Pemadatan Tanah ......................................... 22
2.1.3.2 Pengujian CBR (California Bearing Ratio) . 25
2.2
Bahan-bahan Penelitian ....................................................... 26
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 26
2.2.1.1 Lempung dan Mineral Penyusunnya ............ 28
2.2.1.2 Sifat Umum Tanah Lempung ....................... 34
2.2.2 Semen ....................................................................... 39
2.2.2.1 Umum ............................................................ 39
2.2.2.2 Semen Portland ............................................... 40
Universitas Sumatera Utara
2.2.2.2.1
Hidrasi Semen .................................. 40
2.2.2.2.2
Jenis-jenis Semen Portland............... 41
2.2.3 Abu Vulkanik Gunung (AVG)................................. 43
2.3
Stabilisasi Tanah .................................................................. 45
2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen .............................. 47
2.3.2 Proses Kimia Pada Stabilisasi Tanah dengan
Semen ....................................................................... 47
2.3.3 Stabilisasi Tanah dengan Abu Vulkanik .................. 49
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 50
3.1
Program Penelitian............................................................... 50
3.2
Pekerjaan Persiapan ............................................................. 50
3.3
Proses Sampling................................................................... 52
3.4
Pekerjaan Laboratorium....................................................... 52
3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah ................................................ 52
3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah ......................................... 53
3.4.2.1 Uji Proctor Standar ......................................... 53
3.4.2.2 Uji CBR (California Bearing Ratio) .............. 54
3.5
BAB IV
Analisis Data Laboratorium ................................................. 56
HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 57
4.1
Pendahuluan ........................................................................ 57
4.2
Pengujian Sifat Fisik Tanah ................................................. 57
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 57
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 60
Universitas Sumatera Utara
4.2.2.1 Batas Cair ...................................................... 64
4.2.2.2 Batas Plastis ................................................... 66
4.2.2.3 Indeks Plastisitas ............................................ 67
4.3
Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 69
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ............................ 69
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator........................................ 70
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ......... 73
4.3.2.2 Kadar Air Optimum Campuran ...................... 75
4.3.3
BAB V
Pengujian CBR (California Bearing Ratio) ............ 77
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 82
5.1
Kesimpulan ......................................................................... 82
5.2
Saran ................................................................................... 84
Daftar Pustaka .................................................................................................. xvi
Lampiran-lampiran ........................................................................................... xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah
8
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg
13
Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool
14
Gambar 2.4 Klasifikasi Tanah Sistem USCS
20
Gambar 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO
22
Gambar 2.6 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah
24
Gambar 2.7 Struktur Atom Mineral Lempung
30
Gambar 2.8 Struktur Kaolinite
32
Gambar 2.9 Struktur Illite
33
Gambar 2.10 Struktur Montmorillonite
34
Gambar 2.11 Sifat Dipolar Molekul Air
36
Gambar 2.12 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda
37
Gambar 2.13 Kation dan Anion Pada Partikel
39
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
51
Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS
59
Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan
59
Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (liquid limit), Atterberg Limit
60
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4a Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
64
Gambar 4.4b Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
64
Gambar 4.4c Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG
65
Gambar 4.5a Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
66
Gambar 4.5b Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
66
Gambar 4.5c Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG
67
Gambar 4.6a Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan
variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
67
Gambar 4.6b Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan
variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
68
Gambar 4.6c Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan
variasi campuran 4% PC dan 2%-14% AVG
68
Gambar 4.7 Kurva Kepadatan Tanah Asli
70
Gambar 4.8a Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
74
Gambar 4.8b Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
Universitas Sumatera Utara
tanah dengan variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
74
Gambar 4.8c Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan variasi campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG
75
Gambar 4.9a Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
dengan variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
75
Gambar 4.9b Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
dengan variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
76
Gambar 4.9c Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
dengan variasi campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG
76
Gambar 4.10a Grafik nilai CBR dengan variasi campuran
2% PC dan 2% - 14% AVG
80
Gambar 4.10b Grafik nilai CBR dengan variasi campuran
3% PC dan 2% - 14% AVG
80
Gambar 4.10c Grafik nilai CBR dengan variasi campuran
4% PC dan 2% - 14% AVG
81
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah
11
Tabel 2.2 Indeks Plastisitas Tanah
16
Tabel 2.3 Berat Jenis Tanah
17
Tabel 2.4 Aktivitas Tanah Lempung
35
Tabel 2.5 Komposisi Kimia Semen Portland
43
Tabel 2.6 Hasil Pengujian Analisis Kimia Abu Vulkanik
45
Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah
58
Tabel 4.2a Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran
2% PC ditambah 2% - 14% AVG
61
Tabel 4.2b Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran
3% PC ditambah 2% - 14% AVG
62
Tabel 4.2c Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran
4% PC ditambah 2% - 14% AVG
63
Tabel 4.3 Data Uji Pemadatan Tanah Asli
70
Tabel 4.4a Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran
2% PC ditambah 2% - 14% AVG
71
Tabel 4.4b Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran
3% PC ditambah 2% - 14% AVG
72
Tabel 4.4c Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran
4% PC ditambah 2% - 14% AVG
73
Tabel 4.5a Data Hasil Uji CBR Laboratorium Dengan Variasi Campuran
2% PC ditambah 2% - 14% AVG
77
Tabel 4.5b Data Hasil Uji CBR Laboratorium Dengan Variasi Campuran
3% PC ditambah 2% - 14% AVG
78
Tabel 4.5c Data Hasil Uji CBR Laboratorium Dengan Variasi Campuran
4% PC ditambah 2% - 14% AVG
79
Universitas Sumatera Utara
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
Berat butiran padat
Berat air
Kadar air
Porositas
Angka pori
γb
Berat volume basah
Berat volume kering
Berat volume butiran padat
Berat jenis tanah
S
Derajat kejenuhan
SL
Batas susut
Berat tanah basah dalam cawan percobaan
Berat tanah kering oven
Volume tanah basah dalam cawan
Volume tanah kering oven
Berat jenis air
IP
Indeks plastisitas
LL
Batas cair
PL
Batas plastis
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 Limit
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, CBR (California Bearing Ratio)
Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Abu Vulkanik
Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan
Universitas Sumatera Utara
PENGUJIAN CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO) PADA STABILITAS
TANAH LEMPUNG DENGAN CAMPURAN SEMEN PORTLAND TIPE I
DAN ABU VULKANIK
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
PRINCE JOY SORMIN
110404129
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Tanah lunak merupakan tanah kohesif yang merugikan dalam konstruksi,
dikarenakan rendahnya kuat geser dan kompresibilitas yang besar. Beberapa
solusi yang dilakukan terhadap tanah lunak adalah dengan stabilisasi tanah, akibat
sifat buruk yang dimiliki tanah lunak tersebut, sehingga stabilisasi tanah adalah
cara yang tepat dalam memperbaiki sifat buruk tanah tersebut, yaitu mencampur
tanah dasar dengan bahan tambah (additive) yang sifatnya dapat menguatkan
struktur tanah tersebut.
Penelitian bertujuan untuk mengetahui sifat fisik (index properties) dari
tanah asli, untuk mengetahui pengaruh penambahan semen dan abu vulkanik
terhadap stabilitas tanah, dan ntuk mencari kadar persentase yang efektif dengan
penambahan semen dan abu vulkanik terhadap daya dukung tanah. Penelitian
dimulai dengan melakukan pengambilan sampel tanah lempung dan pengujian di
laboratorium untuk mengetahui nilai index properties dan engineering properties
menggunakan uji CBR (California Bearing Ratio). Sampel tanah terdiri dari 39
(tiga puluh sembilan) variasi campuran semen dan abu vulkanik. Dengan kadar
semen sebesar 2%, 3%, 4% dan variasi kadar abu gunung vulkanik dari 2%-14%.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air
17,89%; berat jenis 2,651; batas cair 45,49% dan indeks plastisitas 30,29%.
Berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A7-6 sedangkan berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk
dalam jenis (CL).
Dari pengujian CBR (California Bearing Ratio) pada sampel tanah asli
diperoleh nilai CBR sebesar 4,18%. Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai
variasi semen dan abu gunung vulkanik diperoleh kesimpulan bahwa penambahan
2% PC + 8% AVG memberikan stabilisasi tanah lempung yang paling optimal.
Karena perbandingan nilai CBR pada 2% PC + 8% AVG, 3% PC + 6% AVG, dan
4% PC + 5% AVG tidak terlalu jauh. Sehingga untuk menghemat biaya dalam
pembangunan, maka penambahan 2% PC + 8% AVG yang paling optimal.
Kata Kunci : lempung, semen, abu vulkanik, stabilisasi tanah, CBR.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan anugerah, berkat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya Tugas
Akhir ini dengan judul “Pengujian CBR (California Bearing Ratio) Pada
Stabilitas Tanah Lempung Dengan Campuran Semen Portland Tipe I Dan
Abu Vulkanik”. Tugas Akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam
ujian sarjana Teknik Sipil bidang studi Geoteknik pada Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas
dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya
ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya :
1.
Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing dan
sebagai orang tua yang telah sabar memberi arahan, bimbingan, saran,
serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai
Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
3.
Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
6.
Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
Universitas Sumatera Utara
memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7.
Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
8.
Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
9.
Keluargaku yang tercinta, kepada bapak saya Drs. JP Sormin.MM dan
kepada ibu saya Ibu Dra. M. Simangunsong yang dengan penuh cinta
kasih dan kesabaran dalam merawat, mendidik, menjaga, mendoakan serta
berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi kebutuhan hidup saya
hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk menempuh pendidikan
yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat
bagi beliau.
10.
Kedua adik saya Jean Reinhard Sormin dan Jesika Sormin atas doa, dan
dukungan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.
11.
Sahabat setia saya Debbye Adria Hutagalung yang selalu mendoakan,
memberi semangat, menghibur saya, dan selalu ada buat saya.
12.
Sahabat - sahabat yang selalu memberi dukungan dalam keadaan apapun,
Daniel Sitanggang, Yopi Suranta, dan Andama.
13.
Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2011, Wisman, Andrew, Defrin, dan
yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah
memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
14.
Teman-teman Geoteknik Daniel, Wisman, Ari, Zul Taufik, Evand, Sylda,
Wilda, Valdi, Zuzu, Ade, Intan Fara, Ovan, Anggi, Adel,dan Surya.
Universitas Sumatera Utara
15.
Adik-adik stambuk 2014, Erik, Bandry Nainggolan dan yang lainnya yang
tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang turut memberi
dukungan dan bantuan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan yang
disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya. Oleh
karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para
pembaca.
Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati.
Medan, Januari 2016
Prince Joy Sormin
110404129
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................ i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xii
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xiii
Daftar Lampiran................................................................................................ xv
BAB I
PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2
Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................... 4
1.2.1 Tujuan ...................................................................... 4
1.2.2
BAB II
Manfaat .................................................................... 4
1.3
Pembatasan Penelitian ........................................................ 5
1.4
Sistematika Penulisan ......................................................... 6
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 8
2.1
Tinjauan Umum ................................................................... 8
2.1.1 Tanah........................................................................ 8
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ............................................. 9
2.1.2.1 Porositas (Porosity) ...................................... 9
2.1.2.2 Angka Pori (Void Ratio)............................... 10
2.1.2.3 Derajat Kejenuhan (S) .................................. 10
2.1.2.4 Kadar Air (Moisture Content) ...................... 11
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.5 Berat Volume (Unit Weight) ........................ 11
2.1.2.6 Berat Volume Kering (Dry Unit Weight) .... 12
2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat
(Soil Volume Weight) ................................... 12
2.1.2.8 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit)....... 13
2.1.2.8.1 Batas Cair (Liquid Limit).................... 13
2.1.2.8.2 Batas Plastis (Plastic Limit) ................ 14
2.1.2.8.3 Batas Susut (Shrinkage Limit) ............. 14
2.1.2.8.4 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)..... 15
2.1.2.8.5 Indeks Cair (Liquidity Indeks) ............. 16
2.1.2.9
Berat Jenis (Spesific Grafity)...................... 17
2.1.2.10 Klasifikasi Tanah........................................ 18
2.1.2.10.1. Klasifikasi Unified ........................... 18
2.1.2.10.2. Klasifikasi AASHTO................. ...... 21
2.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah ........................................ 22
2.1.3.1 Pemadatan Tanah ......................................... 22
2.1.3.2 Pengujian CBR (California Bearing Ratio) . 25
2.2
Bahan-bahan Penelitian ....................................................... 26
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 26
2.2.1.1 Lempung dan Mineral Penyusunnya ............ 28
2.2.1.2 Sifat Umum Tanah Lempung ....................... 34
2.2.2 Semen ....................................................................... 39
2.2.2.1 Umum ............................................................ 39
2.2.2.2 Semen Portland ............................................... 40
Universitas Sumatera Utara
2.2.2.2.1
Hidrasi Semen .................................. 40
2.2.2.2.2
Jenis-jenis Semen Portland............... 41
2.2.3 Abu Vulkanik Gunung (AVG)................................. 43
2.3
Stabilisasi Tanah .................................................................. 45
2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen .............................. 47
2.3.2 Proses Kimia Pada Stabilisasi Tanah dengan
Semen ....................................................................... 47
2.3.3 Stabilisasi Tanah dengan Abu Vulkanik .................. 49
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 50
3.1
Program Penelitian............................................................... 50
3.2
Pekerjaan Persiapan ............................................................. 50
3.3
Proses Sampling................................................................... 52
3.4
Pekerjaan Laboratorium....................................................... 52
3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah ................................................ 52
3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah ......................................... 53
3.4.2.1 Uji Proctor Standar ......................................... 53
3.4.2.2 Uji CBR (California Bearing Ratio) .............. 54
3.5
BAB IV
Analisis Data Laboratorium ................................................. 56
HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 57
4.1
Pendahuluan ........................................................................ 57
4.2
Pengujian Sifat Fisik Tanah ................................................. 57
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 57
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 60
Universitas Sumatera Utara
4.2.2.1 Batas Cair ...................................................... 64
4.2.2.2 Batas Plastis ................................................... 66
4.2.2.3 Indeks Plastisitas ............................................ 67
4.3
Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 69
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ............................ 69
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator........................................ 70
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ......... 73
4.3.2.2 Kadar Air Optimum Campuran ...................... 75
4.3.3
BAB V
Pengujian CBR (California Bearing Ratio) ............ 77
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 82
5.1
Kesimpulan ......................................................................... 82
5.2
Saran ................................................................................... 84
Daftar Pustaka .................................................................................................. xvi
Lampiran-lampiran ........................................................................................... xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah
8
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg
13
Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool
14
Gambar 2.4 Klasifikasi Tanah Sistem USCS
20
Gambar 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO
22
Gambar 2.6 Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah
24
Gambar 2.7 Struktur Atom Mineral Lempung
30
Gambar 2.8 Struktur Kaolinite
32
Gambar 2.9 Struktur Illite
33
Gambar 2.10 Struktur Montmorillonite
34
Gambar 2.11 Sifat Dipolar Molekul Air
36
Gambar 2.12 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda
37
Gambar 2.13 Kation dan Anion Pada Partikel
39
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
51
Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS
59
Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan
59
Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (liquid limit), Atterberg Limit
60
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4a Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
64
Gambar 4.4b Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
64
Gambar 4.4c Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG
65
Gambar 4.5a Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
66
Gambar 4.5b Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
66
Gambar 4.5c Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG
67
Gambar 4.6a Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan
variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
67
Gambar 4.6b Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan
variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
68
Gambar 4.6c Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan
variasi campuran 4% PC dan 2%-14% AVG
68
Gambar 4.7 Kurva Kepadatan Tanah Asli
70
Gambar 4.8a Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
74
Gambar 4.8b Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
Universitas Sumatera Utara
tanah dengan variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
74
Gambar 4.8c Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan variasi campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG
75
Gambar 4.9a Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
dengan variasi campuran 2% PC dan 2% - 14% AVG
75
Gambar 4.9b Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
dengan variasi campuran 3% PC dan 2% - 14% AVG
76
Gambar 4.9c Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
dengan variasi campuran 4% PC dan 2% - 14% AVG
76
Gambar 4.10a Grafik nilai CBR dengan variasi campuran
2% PC dan 2% - 14% AVG
80
Gambar 4.10b Grafik nilai CBR dengan variasi campuran
3% PC dan 2% - 14% AVG
80
Gambar 4.10c Grafik nilai CBR dengan variasi campuran
4% PC dan 2% - 14% AVG
81
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah
11
Tabel 2.2 Indeks Plastisitas Tanah
16
Tabel 2.3 Berat Jenis Tanah
17
Tabel 2.4 Aktivitas Tanah Lempung
35
Tabel 2.5 Komposisi Kimia Semen Portland
43
Tabel 2.6 Hasil Pengujian Analisis Kimia Abu Vulkanik
45
Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah
58
Tabel 4.2a Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran
2% PC ditambah 2% - 14% AVG
61
Tabel 4.2b Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran
3% PC ditambah 2% - 14% AVG
62
Tabel 4.2c Data Hasil Uji Atterberg Limit Dengan Variasi Campuran
4% PC ditambah 2% - 14% AVG
63
Tabel 4.3 Data Uji Pemadatan Tanah Asli
70
Tabel 4.4a Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran
2% PC ditambah 2% - 14% AVG
71
Tabel 4.4b Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran
3% PC ditambah 2% - 14% AVG
72
Tabel 4.4c Data Hasil Uji Compaction Dengan Variasi Campuran
4% PC ditambah 2% - 14% AVG
73
Tabel 4.5a Data Hasil Uji CBR Laboratorium Dengan Variasi Campuran
2% PC ditambah 2% - 14% AVG
77
Tabel 4.5b Data Hasil Uji CBR Laboratorium Dengan Variasi Campuran
3% PC ditambah 2% - 14% AVG
78
Tabel 4.5c Data Hasil Uji CBR Laboratorium Dengan Variasi Campuran
4% PC ditambah 2% - 14% AVG
79
Universitas Sumatera Utara
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
Berat butiran padat
Berat air
Kadar air
Porositas
Angka pori
γb
Berat volume basah
Berat volume kering
Berat volume butiran padat
Berat jenis tanah
S
Derajat kejenuhan
SL
Batas susut
Berat tanah basah dalam cawan percobaan
Berat tanah kering oven
Volume tanah basah dalam cawan
Volume tanah kering oven
Berat jenis air
IP
Indeks plastisitas
LL
Batas cair
PL
Batas plastis
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 Limit
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, CBR (California Bearing Ratio)
Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Abu Vulkanik
Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan
Universitas Sumatera Utara