Kajian Efektifitas Penggunaan Semen dan Limbah Karbit Terhadap Stabilitas Tanah Lempung Dengan Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

TUGAS AKHIR

KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN SEMEN DAN LIMBAH KARBIT
TERHADAP STABILITAS TANAH LEMPUNG DENGAN PENGUJIAN
KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST)

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

Disusun Oleh :

FARADITHA YESIKA
110404081

BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Tanah mempunyai peranan yang sangat penting sebagai media pondasi untuk
menyebarkan beban bangunan kedalamnya.Kondisi tanah di setiap tempat sangatlah
berbeda karena tanah secara ilmiah merupakan material yang rumit dan sangat
bervariasi.Apabila suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau
sangat lunak sehingga tidak sesuai untuk pembangunan, maka tanah tersebut
sebaiknya

distabilisasi.Bahantambahyangbiasadigunakanuntukstabilisasi

tanahantaralain,semen,kapur,

abuterbang,abusekampadi,ataucampuran

antara

duaatautigabahantambahtsb. Dalam penelitian ini, bahan tambah yang digunakan

adalah semen dan limbah karbit.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat
penambahan 2% PC dan variasi kadar limbah karbit pada tanah lempung, kemudian
untuk mengetahui nilai kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined
Compression Test) akibat adanya penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum
penambahan limbah karbit
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penambahan bahan tersebut benar
mempengaruhi index properties dan kuat tekan tanah. Tanah asli yang digunakan
dalam penelitian ini memiliki nilai kuat tekan bebas sebesar 1,43 kg/cm2. Setelah
tanah distabilisasi dengan berbagai variasi kadar limbah karbit diperoleh nilai kuat
tekan bebas terbesar terjadi pada kadar penambahan 2% semen + 9% limbah karbit
yaitu sebesar 2,56 kg/cm2. Semakin banyak kadar limbah karbit yang digunakan,
daya dukung akan terus mengalami penurunan tetapi tetap di atas nilai kuat tekan
tanah asli.

Kata Kunci : lempung, semen, limbah karbit, stabilisasi tanah, uct.

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat allah swt atas berkat,
rahmat, taufik dan hidayah-nya, penyusunan tugas akhir yang berjudul “Kajian
Efektifitas Penggunaan Semen dan Limbah Karbit Terhadap Stabilitas Tanah
Lempung Dengan Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)”,
dapat diselesaikan dengan baik.Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk melengkapi
persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
Penulisan dan penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan,
serta dukungan dari berbagai pihak.Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
dengan senang hati ingin menyampaikan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua saya Bapak Eddi Faisal Djansiwar dan Ibu Syamsinur yang
selalu mendidik, merawat, membimbing, memotivasi, serta memberikan
dukungan penuh dengan kesabaran dan cinta kasih sehingga penulis dapat
melewati segala rintangan dengan baik di setiap jenjang pendidikan dan
kehidupan.
2. Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai dosen pembimbing yang telah sabar
memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada penulis untuk
menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
3. BapakProf. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE.dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, 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.

ii
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.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
9. Fauzi Irawan Djansiwar, Fahmi Djayadi Djansiwar, dan Ayu Suci Lestari,
selaku abang dan kakak tercinta yang tidak pernah bosan menyemangati
penulis untuk menyelesaikan tugas akhir sesegera mungkin.

10. Sahabat-sahabat penulis yaitu Cut Mita Khalisa yang tanpa henti memberikan
dukungan sembari menyelesaikan tugas akhir bersama-sama di universitas
masing-masing serta kak Fauziah Balqis yang selalu menghibur dan
menyemangati penulis dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.
11. Teman-teman PLAYGROUP yang beranggotakan Nate, Mingko, dan Yolong
yang selalu berhasil menaikkan mood dan semangat setiap kali penulis
merasa down dalam situasi apapun.
12. Nanda Imam Furqoni atas bantuan, doa dan dukungan yang diberikan selama
pengerjaan tugas akhir.
13. Teman-teman Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU, Jeriko, Joy,
Yogi, Thyo, Iqbal, Novra, Wisman, dan Manimpan yang telah membantu dan
memberikan penjelasan dalam pengerjaan tugas akhir ini.

iii
Universitas Sumatera Utara

14. Teman kelompok Tugas Akhir sekaligus sahabat baik Intan dan Adel yang
saling membantu dan menyemangati satu sama lain.
15. Senior-senior stambuk 2008 khususnya bang Ozi, bang Ucup, dan bang Ibnu
yang memberikan banyak masukan kepada penulis.

16. Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2011, Rozaqon, Rendra, Eky, Wahyu,
Ilham, Irene, Lini, Meita, Surya dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu
persatu yang telah memberi bantuan, dukungan serta semangat dalam
pengerjaan tugas akhir ini.
17. Adik-adik stambuk 2014, khususnya Ridho, Rajib, Arya, Deny, Darma,
Fahrurozi, dan lainnya yang telah meyumbangkan waktu dan tenaga untuk
membantu penulis dalam proses pengerjaan tugas akhir.
18. Seluruh teman-teman sub-jurusan geoteknik yang tidak dapat disebutkan satu
persatu atas doa, semangat, dukungan, serta motivasi yang diberikan.
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 dariBapak dan Ibu Staf
Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis ucapkan terima kasih dan berharap agar tugas akhir ini
dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Medan,

Februari 2016

Faraditha Yesika
11 0404 081

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................. i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. x
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xiii
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xiv
Daftar Lampiran................................................................................................xvi
BAB I

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

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

1.2

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

1.3

Tujuandan Manfaat Penelitian ............................................. 4
1.4.1 Tujuan ...................................................................... 4
1.4.2 Manfaat .................................................................... 4

BAB II

1.4

PembatasanPenelitian ......................................................... 4

1.5

MetodologiPenelitian .......................................................... 5

1.6

SistematikaPenulisan ........................................................... 7

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 8
2.1

Tinjauan Umum ................................................................... 8
2.1.1 Tanah........................................................................ 8
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ............................................. 10
2.1.2.1 Kadar Air (Water Content)........................... 10
2.1.2.2 Angka Pori(Void Ratio)................................ 11
2.1.2.3 Porositas (Porocity)...................................... 11

v
Universitas Sumatera Utara

2.1.2.4 Berat Volume Basah (Unit Weight) ............. 12
2.1.2.5 Berat Volume Kering (DryUnit Weight) ...... 12

2.1.2.6 Berat Volume Butiran Padat
(Soil Volume Weight) .................................. 13
2.1.2.7 Berat Jenis (Specific Gravity) ...................... 13
2.1.2.8 Derajat Kejenuhan ....................................... 14
2.1.3 Uji Klasifikasi Tanah ............................................... 15
2.1.3.1 Batas-Batas Atterberg .................................. 15
2.1.3.2 Gradasi Ukuran Butir ................................... 20
2.1.3.3 Analisa Hidrometer ...................................... 21
2.1.4 Sistem Klasifikasi Tanah ......................................... 22
2.1.4.1 Klasifikasi Berdasarkan Tekstur/Ukuran
Butir Tanah................................................... 22
2.1.4.2 Klasifikasi Sistem Kesatuan Tanah
(Unified Soil Classification System) ............ 23
2.1.4.3 Klasifikasi Sistem AASHTO
(AASHTO Classification System) ................. 25
2.1.5 Sifat-Sifat Mekanis Tanah ....................................... 26
2.1.5.1 Pemadatan Tanah (Compaction) .................... 26
2.1.5.2 Pengujian Uji Tekan Bebas
(Unconfined Compression Test) ..................... 27
2.1.5.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb ................. 30

vi
Universitas Sumatera Utara

2.2

Bahan-Bahan Penelitian....................................................... 31
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 31
2.2.1.1 Defenisi Lempung ........................................ 31
2.2.1.2 Lempung dan Mineral Penyusunnya ........... 32
2.2.1.3 Sifat Umum Lempung.................................. 38
2.2.2 Semen ....................................................................... 42
2.2.2.1 Umum .......................................................... 42
2.2.2.2 Semen Portland ............................................ 43
2.2.2.3 Jenis-Jenis Semen Portland .......................... 44
2.2.3 Limbah Kalsium Karbida (CCR) ............................. 46

2.3

Stabilitas Tanah ................................................................... 47
2.3.1 Konsep Umum Stabilitas Tanah .............................. 47
2.3.2 Stabilisasi Tanah Dengan Semen ............................. 49
2.3.3 Stabilisasi Tanah Dengan Karbit ............................. 50

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 51
3.1

Program Penelitian............................................................... 51

3.2

Pekerjaan Persiapan ............................................................. 51

3.3

Proses Pengambilan Sampling Tanah .................................. 53

3.4

Pekerjaan Laboratorium....................................................... 54
3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah ................................................ 54
3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah .......................................... 54
3.4.2.1 Uji Proctor Standar (Standart Compaction
Test) ................................................................ 54

vii
Universitas Sumatera Utara

3.4.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test) ...... 55
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 Limbah Karbit ....................... 60
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 61
4.2.3.1 Batas Cair (Liquid Limit) ................................ 62
4.2.3.2 Batas Plastis (Plastic Limit)............................ 63
4.2.3.3 Indeks Plastisitas (Plasticity Index) ................ 64

4.3

Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 65
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli (Compaction) ..... 65
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator........................................ 66
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) .......... 67
4.3.2.2 Kadar Air Optimum Campuran ...................... 68
4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined
Compression Test) .................................................. 69

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 74
5.1

Kesimpulan ......................................................................... 74

5.2

Saran ................................................................................... 75

viii
Universitas Sumatera Utara

Daftar Pustaka .................................................................................................. xvii
Lampiran-lampiran ........................................................................................... xix

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tiga Fase Elemen Tanah

9

Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg

16

Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool

17

Gambar 2.4 Ayakan Untuk Pengujian Sieve Analysis

21

Gambar 2.5Alat Hidrometer Jenis ASTM 152H

22

Gambar 2.6Diagram Klasifikasi Tekstur

23

Gambar 2.7Klasifikasi Tanah Sistem Unified

25

Gambar 2.8Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

26

Gambar 2.9Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah

27

Gambar 2.10Skema Uji Tekan Bebas

28

Gambar 2.11Keruntuhan Geser Kondisi Air Termampatkan qu Sebagai
Kekuatan Tanah Kondisi Tak Tersekap

29

Gambar 2.12Grafik Hubungan Tegangan Normal dan Tegangan Geser

31

Gambar 2.13Struktur AtomMineral Lempung

33

Gambar 2.14Struktur Kaolinite

35

Gambar 2.15StrukturMontmorillonite

36

Gambar 2.16Struktur Illite

38

x
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.17SifatDipolarMolekulAir

40

Gambar 2.18Tarik Menarik Molekul Dipolar PadaLapisanGanda

41

Gambar 3.1Diagram Alir Penelitian

52

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

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran PC dan CCR

62

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran PC dan CCR

63

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan
variasi campuran PC dan CCR

64

Gambar 4.7 Kurva Kepadatan Tanah Asli

66

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

68

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

69

xi
Universitas Sumatera Utara

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

71

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan denganvariasi
campuran PC dan CCR

72

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Berat Jenis Tanah

14

Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah

15

Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah

20

Tabel 2.4Hubungan Konsistensi Dengan Kuat Tekan Bebas Tanah
Lempung

29

Tabel 2.5Aktivitas Tanah Lempung

39

Tabel 2.6Persyaratan Standart Komposisi Kimia Semen Portland

46

Tabel 2.7Hasil Pengujian Analisis Kimia Limbah Karbit

47

Tabel 4.1Data Uji Sifat Fisik Tanah

58

Tabel 4.2Data Uji Sifat Fisik Limbah Karbit

60

Tabel 4.3Data Hasil Uji Atterberg Limits

61

Tabel 4.4Data Uji Pemadatan Tanah Asli

65

Tabel 4.5Data Hasil Uji Compaction

67

Tabel 4.6Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas 2% PC dengan Berbagai
Variasi Penambahan CCR

70

Tabel 4.7 Perbandingan Antara Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah
Remoulded
Tabel 5.1 Kesimpulan Penelitian

70
74

xiii
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)

��

ω

Berat air(gr)
Kadar air(%)

�

Porositas

γb

Berat volume basah(gr/cm3)

�

Angka pori

��

Berat volume kering(gr/cm3)

Berat jenis tanah

��

Berat volume butiran padat(gr/cm3)

��

S

Derajat kejenuhan(%)

SL

Batas susut

�1

Berat tanah basah dalam cawan percobaan(gr)

�1

Volume tanah basah dalam cawan

�2

Berat tanah kering oven(gr)

�2

Volume tanah kering oven

IP

Indeks plastisitas(%)

��

Berat jenis air

xiv
Universitas Sumatera Utara

LL

Batas cair(%)

PL

Batas plastis(%)

��

Kuat geser(kg/cm2)

�1

Tegangan utama(kg/cm2)

��

Kohesi

��

Kuat tekan bebas tanah

Ø

Sudut geser tanah (0)

��

Tegangan runtuh

St

Sensitivitas

ε

Regangan axial(%)

∆L

Perubahan panjang(cm)

Lo

Panjang mula-mula(cm)

A

Luas rata-rata pada setiap saat (cm2)

Ao

Luas mula-mula(cm2)

σ

Tegangan(kg/cm2)

P

Beban(kg)

k

Faktor kalibrasi proving ring

N

Pembacaan proving ring (div)

xv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-1, Data UjiLaboratorium, Kadar Air danBeratJenis
Lampiran-2, Data UjiLaboratorium, AnalisaSaringan
Lampiran-3, Data UjiLaboratorium, Atterberg Limit
Lampiran-4, Data UjiLaboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data UjiLaboratorium, Unconfined Compression Test
Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Limbah Karbit
Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan

xvi
Universitas Sumatera Utara