UJ I NILAI DAYA DUKUNG TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI SEMEN PORTLAND TIPE I DAN ABU GUNUNG VULKANIK GUNUNG SINABUNG

  

Disusun Oleh :

  

TUGAS AKHIR

UJ I NILAI DAYA DUKUNG TANAH LEMPUNG YANG

DISTABILISASI SEMEN PORTLAND TIPE I DAN ABU

GUNUNG VULKANIK GUNUNG SINABUNG

Diajukan untuk melengkapi tugas

• – tugas dan memenuhi syarat

  untuk menjadi Sarjana

  

IVAN FIRM AN STHEVANUS HUTAURUK

08 0404 105

BIDANG STUDI GEOTEKNIK

DEPARTEM EN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUM ATERA UTARA

M EDAN

  

2015

  

ABSTRAK

  Stabilisasi merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. Stabilisasi tanah sering sekali digunakan dalam proyek konstruksi guna memperbaiki struktural tanah di lapangan. Proses stabilisasi tanah tersebut dapat dilakukan dengan cara mencampurkan bahan stabilisator seperti gypsum, semen, bitumen,dan bahan-bahan olahan limbah pabrik seperti abu ampas tebu dan abu sekam padi.Pada penelitian ini bahan campuran yang digunakan adalah abu gunung vulkanik.

  Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat penambahan 2% dan 4% PC dan abu gunung vulkanik pada tanah lempung, serta untuk mengetahui kuat tekan maksimum dengan pengujian UCT (Unconfined Compression

  

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

  vulkanik Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh bahwa sampel kadar air dari sampel tanah adalah 18,57%, berat jenis 2,63 dan termasuk pada lempung anorganik, batas cair 44,08%, batas plastis 14,4%, indeks plastisitas 29,08 dan kuat tekan tanah

  2

  1,532 kg/cm . Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL (Clay

• – Low Plasticity) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan 2% semen dan 8% abu gunung

  2 vulkanik dengan waktu pemeraman 7 hari memiliki kuat tekan tanah 2,166 kg/cm .

  Penambahan 4% semen dan 4% abu gunung vulkanik dengan waktu pemeraman 7 hari

  2

  memiliki kuat tekan tanah 2,251 kg/cm . Hal ini menunjukkan penambahan semen yang lebih besar menghasilkan kuat tekan yang lebih besar juga karena proses pengikatan abu gunung vulkanik semakin dibantu oleh campuran semen yang lebih besar.

  Kata Kunci : lempung, semen, abu gunung vulkanik, bahan stabilisasi tanah, uct.

  Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat dan karunia

• – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

  Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar

• – besarnya kepada :

  1. Kedua orang tuaku Bapak D. Hutauruk dan Ibu M. Tambunan yang dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam merawat, mendidik, menjaga, mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk menempuh pendidikan yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi beliau.

  2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., sebagai dosen pembimbing dan sebagai orangtua yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  3. Bapak Ir. Anwar Harahap, dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  9. Kepada adik- adikku, Ricardo Hutauruk dan Shela Hutauruk yang selalu mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliahku.

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

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

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

  13. _{Sahabat- sahabat yang selalu memberi dukungan dan semangat dalam keadaan} apapun, Rama Miranda Pasaribu,ST , Yelena Depari,ST , dan Samuel Nainggolan,ST.

  14. _{Ryan Egia Sembiring,ST , Marhara Tua Marpaung,ST , Theresia Simatupang,ST ,} Tonggo Sormin,ST , dan seluruh abang

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

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

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

  17. _{Kepada keluarga alm. F.Tambunan,SH dan ibu R.Panggabean atas dukungan dan} semangat yang telah diberikan kepada saya dalam menyelesaikan kuliah.

  18. _{Kepada Ketua PD II FKPPI Sumut, Ir.Krisman Purba dan ibu M.Simanjuntak,SH} dan keluarga atas dorongan kepasa saya untuk menyelesaikan kuliah.

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

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

  Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar

• –besarnya bagi kita semua. Amin.

  Medan, April 2015 Ivan Firman Sthevanus Hutauruk 08 0404 105

  DAFTAR ISI

  Abstrak ........................................................................................................... i Kata Pengantar ................................................................................................. ii Daftar Isi .......................................................................................................... v Daftar Gambar .............................................................................................. .. ix Daftar Tabel .................................................................................................. .. xi Daftar Notasi.................................................................................................... .xii

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

  1.1 Uraian umum ................................................................... 1

  1.2 Latar belakang ................................................................... 3

  1.3 Rumusan masalah ............................................................ 3

  1.4 Maksud dan tujuan penelitian ...................................... 4

  1.5 Metodologi penelitian ....................................................... 5

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 7

  2.1 _{Tinjauan umum ..................................................................... 7}

  2.1.1 _{Tanah…………………………………………….... 7}

  2.1.2 _{Sifat-sifat fisik tanah……………………………….8}

  2.1.2.1 Porositas (Porocity) ................................. 8

  2.1.2.2 Kadar air ( Moisture Content) ................. 9

  ) ................................................ 16

  2.2 _{Bahan-bahan penelitian………………………………………30}

  2.1.3.4 _{Sensitifitas tanah lempung ...................... 26}

  2.1.3.3 _{Teori keruntuhan Mohr-Coulomb ........... 25}

  2.1.3.2 _{PengujianUnconfined Compresion Test} .. 22

  2.1.3.1 _{Pemadatan tanah ...................................... 21}

  21

  .

  2.1.3 _{Sifat-sifat mekanis tanah………………………….}

  2.1.2.10 _{Klasifikasi Tanah} ..................................... 17 2.1.2.10.1. _{Klasifikasi Unified ...................... 18} 2.1.2.10.2. _{Klasifikasi AASHTO................. . 20}

   Index

  2.1.2.3 Angka pori (Void Ratio) .......................... 9

  2.1.2.9.4. Indeks plastisitas (Plasticity

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

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

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

  2.1.2.9 Atterberg Limit (Atterberg Limit) ........... 13

  2.1.2.8 Derajat Kejenuhan (S) ........................... 12

  2.1.2.7 Berat jenis (Specific Gravity) .................. 11

  2.1.2.6 Berat volume butiran padat ................... 11

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

  2.1.2.4 Berat volume (Unit Weight) .................... 10

  2.2.1 _{Tanah lempung……………………………………..30}

  2.2.1.1 Sifat umum tanah lempung ..................... 35

  3.1 Program penelitian ……………………………………………… 48

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

  3.4.2.1 Uji Proctor standar ......................................... 52

  3.4.2 _{Uji sifat mekanis tanah …………………………… 52}

  3.4.1 _{Uji sifat fisik tanah………………………………... 51}

  3.4 Pekerjaan laboratorium …………………………………………. 51

  3.3 Proses pengambilan sampling tanah ……………………………. 50

  3.2 Pekerjaan persiapan …………………………………………….. 50

  2.3.2 _{Proses kimia pada stabilisasi tanah dengan} semen ................................................................... . 47 BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 48

  2.2.1.2 Pertukaran ion tanah lempung ................. 39

  2.3.1 _{Stabilisasi tanah dengan semen ............................. . 47}

  2.3 _{Stabilisasi tanah……………………………………………. 46}

  2.2.3 _{Abu Gunung Vulkanik (AGV) .............................. . 45}

  2.2.2.3 Jenis-jenis semen portland ………………. 41

  2.2.2.2 Semen portland ………………………… . 40

  2.2.2.1 Umum …………………………………... 40

  2.2.2 _{Semen………………………………………………40}

  3.5 Analisis data laboratorium ……………………………………… 53

  4.1 Pendahuluan ……………………………………………………. 54

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

  5.2 Saran …………………………………………………………… 69

  5.1 Kesimpulan …………………………………………………….. 68

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 68

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

  4.3.2.2 Kadar air maksimum campuran ....................... 63

  4.3.2.1 Berat isi kering m aksimum ( γd maks ) ........ 62

  4.3.1 _{Pengujian pemadatan tanah………………………. 61}

  4.2 Pengujian sifat fisik tanah ………………………………………. 54

  4.3 Pengujian sifat mekanis tanah ………………………………….. 61

  4.2.2.3 Indeks plastisitas ……………………………... 60

  4.2.2.2 Batas plastis ................................................... .59

  4.2.2.1 Batas cair ………………………………………58

  4.2.2 _{Pengujian sifat fisik tanah dengan} bahan stablilisator ............................................... 57

  4.2.1 _{Pengujian sifat fisik tanah asli…………………….. 54}

  Daftar Pustaka .................................................................................................. 71 LAMPIRAN .....................................................................................................

  DAFTAR GAMBAR

  25 sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap

  35 Gambar 2.16 Sifat dipolar molekul air

  34 Gambar 2.15 Struktur illite

  33 Gambar 2.14 Struktur montmorillonite

  32 Gambar 2.13 Struktur kaolinite

  28 Gambar 2.12 Struktur atom mineral lempung

  27 Gambar 2.11 Kuat tekan tanah asli dan tanah remoulded

  26 Gambar 2.10 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah remoulded

Gambar 2.9 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser

  di atas

Gambar 2.1 Diagram fase tanah

  u

  24 Gambar 2.8 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan q

  23 Gambar 2.7 Skema uji tekan bebas

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

  20 Gambar 2.5 Klasifikasi tanah sistem AASHTO

  16 Gambar 2.4 Klasifikasi tanah sistem USCS

  15 Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan grooving tool

  8 Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg

  37

Gambar 2.17 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda

  38 Gambar 2.18 Kation dan anion pada partikel

  40 Gambar 2.19 Grafik perbandingan unsur kimia dan jarak dari permukaan partikel lempung

  40 Gambar 3 Diagram alir penelitian

  51 Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS

  58 Gambar 4.2 Grafik analisa saringan

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

  59 Gambar 4.4 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran PC dan AGV dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 60

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

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

  62 Gambar 4.7 Kurva kepadatan tanah

  64 Gambar 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( )

  γ d maks

  tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

  65 Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( w )

  opt dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari.

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

  u

  regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded.

  69 DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Berat jenis tanah

  13 Tabel 2.2 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah

  14 Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah

  18 Tabel 2.4 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya

  25 Tabel 2.5 Senstifitas lempung

  29 Tabel 2.6 Aktivitas tanah lempung

  36 Tabel 2.7 Persyaratan standart komposisi kimia Portland Cement

  44 Tabel 2.8 Kandungan dalam abu gunung vulkanik

  45 Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah

  57 Tabel 4.2 Data hasil uji Atterberg limit

  60 Tabel 4.3 Data uji pemadatan tanah

  63 Tabel 4.4 Data hasil uji Compaction

  64 Tabel 4.5 Data hasil uji kuat tekan bebas

  67 V Volume tanah

  V Volume butiran padat

  s

  V Volume pori

  v

  V Volume air di dalam pori

  w

  V Volume udara di dalam pori

  a

  W Berat tanah Error! Reference source not found.

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

  Kadar air Error! Reference source not found. Porositas Error! Reference source not found. Angka pori _b Berat volume basah

  γ Error! Reference source not found.

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

  S Derajat kejenuhan SL Batas susut Error! Reference source not found.

  Berat tanah basah dalam cawan percobaan

  Error! Reference source not found.

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

  IP Indeks plastisitas LL Batas cair PL Batas plastis Error! Reference source not found.

  Kuat geser Error! Reference source not found. Tegangan utama Error! Reference source not found.

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

  Ø Sudut geser tanah Error! Reference source not found.

  Tegangan runtuh S Sensitivitas

  t ε Regangan axial ∆L Perubahan panjang

  L Panjang mula-mula

  o

  A Luas rata-rata pada setiap saat A Luas mula-mula

  o

  Tegangan σ P Beban k Faktor kalibrasi proving ring N Pembacaan proving ring (div)