STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN METODE KIMIAWI MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl) Stabilisasi Tanah Lempung dengan Metode Kimiawi Menggunakan Garam Dapur (NaCl) (Studi Kasus Tanah Lempung Desa Majenang, Sukodono, Sragen).
STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN METODE
KIMIAWI MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl)
(Studi Kasus Tanah Lempung Desa Majenang, Sukodono, Sragen)
Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
memperoleh Gelar Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
PURNOMO HERY PRASETYO
NIM : D 100 110 107
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah
selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan
hanya kepada Tuhanmu lah engkau berharap ”
(Al-Insyira: 6-8)
“Barang siapa menuntut ilmu, maka Allah akan memudahkan baginya jalan menuju
surga……”
(H.R Muslim)
“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.”
(Aristoteles)
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari
betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah”
(Thomas Alva Edison)
“Apa yang keluar dari hati, pasti akan mudah diterima oleh hati”
(Penulis)
“ Hiduplah seperti mendaki gunung, semangat yang tiada henti mencapai puncak,
ketika mencapai titik teratas gunung sesekali lah menoleh ke belakang, karena itu
membuatmu bagaimana cara belajar bersyukur. Dan menoleh lah ke atas, karena
diatas langit masih ada langit yang mengajarkan kamu untuk tidak sombong.”
(Penulis)
iv
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah,
teriring
kehadirat
Allah
SWT
yang
telah
meridhoi, kupersembahkan karya kecil ini teruntuk:
Ayah dan Ibu tersayang atas segala do’a, segala cinta,
perjuangan
dan
pengorbanan
yang
telah
diberikan,
sehingga saya sampai di titik ini, saya ucapkan banyak
terimakasih.
Keluarga besarku terima kasih atas semua doa, bantuan dan
dukungan moril serta materil.
Chaerul
Novitasari
yang
tak
pernah
lupa
dan
selalu
memberikan saya dukungan, doa, semangat, dan pengorbanan
yang tak pernah ada hentinya dalam keadaan apapun.
Sahabat – sahabatku Setia Hartadi, dikka, WIZPAD, fatih,
isvan, jaya abadi, bayu eka, saiful, yanuar alan, seno, jodi,
dicky, mada, dedy, devy, nadia, chanifah, hafid dan
teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu,
terimakasih atas semua dukungannya. Tak kan ku lupa
masa-masa bersama kalian.
v
PRAKATA
Assalamu’ alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahirabbil ‘alamin, segala puji dan syukur penulis selalu panjatkan kepada
Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat, taufik, rahmat dan
hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul
“STABILISASI
TANAH
LEMPUNG
DENGAN
METODE
KIMIAWI
MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl) (Studi Kasus Tanah Lempung Desa
Majenang, Sukodono, Sragen)” guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan
program studi S-1 pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Penyusun mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah banyak
memberikan bantuan dan dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun juga mengucapkan
terima kasih kepada :
1. Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta untuk
segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah terindah-Nya.
2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., PhD selaku Dekan Fakultas Teknik dan Bapak
Mochamad Solikin, ST., MT., PhD, selaku Ketua Jurusan Program Studi
Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta beserta staffnya, yang
telah memberikan fasilitas kepada penyusun untuk dapat mengikuti studi.
3. Ibu Qunik Wiqoyah, ST., MT. dan Ibu Ir. Renaningsih, MT. selaku Dosen
pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan bimbingan,
saran – saran yang bermanfaat dan arahan serta petunjuk kepada penyusun
dengan penuh kesabaran dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Juga kepada
Bapak Agus Susanto, ST., MT. selaku Dosen Penguji yang banyak
menyumbangkan kritik dan saran yang sangat membangun.
vi
4. Ibu Ir. Renaningsih, MT. selaku Dosen Pembimbing Akademik, yang telah
membantu dan memberikan pengarahan – pengarahan yang berharga selama
masa studi di Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
5. Bapak / Ibu Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan yang bermanfaat
kepada penyusun.
6. Semua karyawan Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah melayani dan membantu penyusun selama studi dan
hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.
7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak
memberikan bantuan dan dukungan kepada aku. Dan semua orang yang
pernah datang dan pergi dalam hidupku. Terimakasih banyak.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini
masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga
bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca.
Wassalamu’ alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 29 Juli 2016
Penyusun,
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ....................................................
iii
MOTTO .......................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN ........................................................................................
v
PRAKATA ...................................................................................................
vi
DAFTAR ISI ................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xi
DAFTAR TABEL .......................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ....................................................
xv
ABSTRAKSI ................................................................................................
xvi
ABSTRACT ................................................................................................. xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ............................................................
1
B. Rumusan Masalah .....................................................................
2
C. Tujuan dan Manfaat Penelitian ..................................................
2
D. Batasan Masalah ........................................................................
3
E. Keaslian Penelitian ....................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah Lempung .........................................................................
5
B. Garam Dapur .............................................................................
6
C. Stabilisasi Tanah ........................................................................
6
D. Tinjauan Penelitian Sejenis .......................................................
7
viii
BAB III LANDASAN TEORI
A. Sifat-sifat Fisis Tanah ...............................................................
9
1. Kadar Air............................................................................
9
2. Berat Jenis Tanah ( Specific Grafity ) ................................
9
3. Batas-batas Atterberg ......................................................... 10
1) Batas cair (Liquid Limit) .............................................. 11
2) Batas plastis (Plastic Limit))………………………...
11
3) Batas susut (Shrinkage Limit)………………………... 11
4) Indeks plastisitas (Plasticity Indeks)………………...
12
4. Analisa ukuran butiran ....................................................... 13
1) Analisa hydrometer ………………............................... 13
2) Analisa saringan……………….................................... 13
5. Klasifikasi Tanah ............................................................... 14
1) USCS ………………... ................................................ 14
2) AASHTO………………... .......................................... 16
B. Sifat-sifat Mekanis Tanah......................................................... 17
1) Uji pemadatan (standard Proctor) ………………....... 17
2) Uji CBR (California Bearing Ratio)…... ..................... 19
BAB IV METODE PENELITIAN
A. Tinjauan Umum ......................................................................... 21
B. Bahan Penelitian ........................................................................ 21
C. Peralatan Penelitian ................................................................... 21
1. Uji sifat fisis tanah ................................................................ 21
1a). Uji kadar air tanah (water content) ............................... 21
1b). Uji berat jenis tanah (specific gravity) .......................... 22
1c). Uji gradasi tanah ........................................................... 23
1d). Uji batas-batas Atterberg (Atterberg Limits) ................ 25
2. Uji sifat mekanis tanah .......................................................... 29
2a). Uji pemadatan (standard Proctor) ............................... 29
2b). Uji kuat dukung (CBR) ................................................. 30
ix
D. Tahapan Penelitian .................................................................... 32
E. Pelaksanaan Penelitian .............................................................. 35
1. Uji sifat fisis tanah ................................................................ 35
1a). Kadar Air (w) ................................................................. 35
1b). Specific gravity analysis (uji berat jenis/Gs) ................. 35
1c). Gradasi ukuran butiran tanah (Grain size analysis) ..... 36
1d). Pengujian batas-batas Atterberg ................................... 39
2. Pengujian pemadatan ............................................................ 42
3. Pengujian kuat dukung(CBR) ............................................... 43
BAB V
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Uji Pendahuluan ....................................................................... 46
B. Uji Sifat Fisis ............................................................................. 46
1. Uji Specific gravity Garam Dapur (NaCl) ................................. 47
2. Uji Tanah Asli ........................................................................ 47
3. Uji Tanah Campuran Dengan Penambahan NaCl ....................... 47
C. Uji Sifat Mekanis ....................................................................... 57
1. Uji pemadatan (standard Proctor) ......................................... 57
2. Uji CBR (California Bearing Ratio) ...................................... 59
3. Nilai Pengembangan .............................................................. 61
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ................................................................................ 64
B. Saran .......................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………
67
LAMPIRAN………………………………………………………………....
68
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Mineral-mineral lempung ..........................................................
5
Gambar III.1. Batas-batas Atterberg ...............................................................
10
Gambar III.2. Kurva hubungan antara kadar air dan berat volume kering .....
18
Gambar III.3. Skema alat pengujian CBR .......................................................
19
Gambar IV.1. Satu set alat uji kadar air ..........................................................
22
Gambar IV.2. Satu set alat uji berat jenis........................................................
23
Gambar IV.3. Satu set alat uji Hydrometer ......................................................
24
Gambar IV.4. Satu set alat uji batas cair..........................................................
26
Gambar IV.5. Satu set alat uji batas plastis......................................................
27
Gambar IV.6. Satu set alat uji batas susut tanah..............................................
29
Gambar IV.7. Satu set alat uji standard Proctor .............................................
30
Gambar IV.8. Satu set alat uji CBR .................................................................
31
Gambar IV.9. Bagan alir tahapan penelitian ....................................................
34
Gambar V.1. Hubungan antara kadar air dengan persentase penambahan
garam dapur (NaCl)...................................................................
48
Gambar V.2. Hubungan antara specific gravity (Gs) dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl).............................................
49
Gambar V.3. Hubungan antara nilai batas cair dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl) ............................................
50
Gambar V.4. Hubungan antara nilai batas plastis dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl).............................................
51
Gambar V.5. Hubungan antara nilai batas susut dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl).............................................
52
Gambar V.6. Hubungan antara nilai indeks plastis dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl).............................................
53
Gambar V.7. Hubungan antara persentase lolos saringan dengan diameter
saringan ....................................................................................
55
Gambar V.8. Hubungan kadar air dengan berat volume kering tanah asli
dan campuran pada tanah lolos saringan No. 4........................
xi
57
Gambar V.9. Hubungan kadar air dengan persentase penambahan NaCl ....
58
Gambar V.10. Hubungan berat volume maksimum dengan persentase
penambahan NaCl ....................................................................
Gambar V.11. Hubungan
nilai
CBR
Unsoaked
dengan
58
persentase
penambahan NaCl ....................................................................
60
Gambar V.12. Hubungan nilai CBR Soaked dengan persentase penambahan
NaCl .........................................................................................
Gambar V.13. Hubungan
antara
persentase
NaCl
dengan
60
nilai
pengembangan .........................................................................
62
Gambar V.14. Hubungan antara nilai pengembangan dengan berat volume
kering maksimum ....................................................................
xii
63
DAFTAR TABEL
Tabel III.1. Specific gravity (Gs) pada macam-macam tanah ..........................
10
Tabel III.2. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah .....................................
12
Tabel III.3. Ukuran-ukuran ayakan standar di Amerika Serikat ......................
13
Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS Menggunakan LLR (Cassagrande, 1948) 14
Tabel III.5. Sistem Klasifikasi USCS .............................................................
15
Tabel III.6 Sistem Klasifikasi AASHTO.........................................................
16
Tabel III.7. Ukuran pemadatan Standard Proctor (ASTM D698)...................
17
Tabel III.8. Ukuran Standard Proctor (ASTM D698 metode A) ....................
18
Tabel V.1. Hasil uji unsur kimia sampel tanah ..............................................
46
Tabel V.2. Hasil uji sifat fisis tanah asli .......................................................
47
Tabel V.3. Hasil uji sifat fisis tanah campuran ..............................................
48
Tabel V.4. Hasil uji gradasi butiran ...............................................................
54
Tabel V.5. Hasil uji sifat fisis tanah asli dan campuran .................................
55
Tabel V.6. Hasil uji standard Proctor pada tanah asli dan campuran lolos
saringan No. 4 ...............................................................................
57
Tabel V.7. Hasil uji CBR Unsoaked (tanpa rendaman) pada tanah lolos
saringan No. 4 ...............................................................................
59
Tabel V.8. Hasil uji CBR Soaked (rendaman) pada tanah lolos saringan No.4 60
Tabel V.9. Hasil uji pengembangan ...............................................................
xiii
62
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Pengujian Kadar Air
Lampiran B Pengujian Berat Jenis
Lampiran C Pengujian Batas-batas Atterberg
Lampiran D Pengujian Analisa Saringan
Lampiran E Pengujian Standard Proctor
Lampiran F Pengujian CBR
Lampiran G Uji Pendahuluan
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
AASHTO
= American Association of State Highway and Transportation
Official
ASTM
= American Society for Testing and Materials
CH
= Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi
F
= Persentase butiran lolos No.200
GI
= Group Index (indeks kelompok)
Gs
= Spesific Grafity (Berat jenis)
IP
= Indeks Plastisitas (%)
LL
= Liquid Limit (batas cair) (%)
MH
= Lanau anorganic dengan plastisitas tinggi
OH
= Lempung organik
dengan
plastisitas
tinggi
opt
= Optimum
PL
= Plastic Limit (batas plastis) (%)
SL
= Shringkage Limit (batas susut) (%)
USCS
= Unified Soil Clasification System
1
2
= Volume tanah basah dalam cawan (cm3)
= Volume tanah kering oven (cm3)
V
= Volume cetakan (cm3)
w
= Kadar air (%)
W
= Berat tanah basah di dalam cetakan (gram)
Ws
= Berat kering tanah (gram)
Ww
= Berat air dalam tanah (gram)
γb
= Berat isi basah (gr/cm3)
γd
= Berat isi kering (gr/cm3)
s
w
= Berat volume butiran tanah (gr/cm3)
= Berat volume air (gr/cm3)
xv
sedang
sampai
STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN METODE KIMIAWI
MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl)
(Studi Kasus Tanah Lempung Desa Majenang, Sukodono, Sragen)
ABSTRAKSI
Berdasarkan hasil uji pendahuluan menunjukkan tanah di Sukodono, Sragen
merupakan tanah lempung anorganik plastisitas tinggi, dengan nilai LL=85,73%,
PL=24,69%, PI=61,04%. Pada uji unsur kimia tanah yang dilakukan di
Laboratorium Kimia Analitik MIPA UGM Yogyakarta, tanah Sukodono memiliki
kandungan unsur kimia tanah Al2O3=16,86%, CaO=0,92%, Fe2O3=10,81%,
MgO=1,35%, dan SiO2=63,25%. Berdasarkan nilai PI=61,04% (lebih dari 17%)
maka tanah ini perlu adanya tindakan perbaikan tanah. Perbaikan tanah yang
dilakukan dengan cara stabilisasi tanah secara kimiawi menggunakan garam dapur
(NaCl) dengan persentase penambahan NaCl 5%, 10%, 15%, 20% dan 25% dari
berat sampel. Pengujian yang dilakukan meliputi uji sifat fisis dan sifat mekanis
tanah asli dan tanah campuran. Hasil uji sifat fisis tanah asli dan campuran
didapatkan nilai kadar air, batas plastis, batas susut mengalami kenaikan sedangkan
berat jenis (specific grafity), batas cair, indeks plastis dan persen lolos saringan
No.200 mengalami penurunan. Klasifikasi tanah campuran NaCl 0% dan 5%
menurut sistem AASHTO termasuk kelompok A-7-6 dan campuran NaCl 10%,
15%, 20% dan 25% termasuk kelompok A-7-5. Tanah campuran NaCl 0%, 5%,
10% dan 15% menurut sistem USCS termasuk kelompok CH dan campuran NaCl
20% dan 25% termasuk kelompok MH. Hasil uji sifat mekanis dari uji Standard
Proctor tanah campuran NaCl 0%, 5%, 10%, 15%, dan 20% mengalami kenaikan
nilai berat volume dan penurunan kadar air optimum. Nilai berat volume
maksimum sebesar 1,45 gr/cm3 dan kadar air optimum terendah sebesar 23% pada
penambahan NaCl 20%. Nilai CBR mengalami peningkatan maksimal yang sama
dengan keadaan hasil pemadatan yaitu pada persentase NaCl 20%. Nilai CBR
Unsoaked pada NaCl 0% sebesar 9% menjadi 28% pada NaCl 20% dan nilai CBR
Soaked pada NaCl 0% sebesar 1% menjadi 3% pada NaCl 20%. Nilai
pengembangan mengalami penurunan maksimal pada NaCl 20% dari nilai
pengembangan NaCl 0% sebesar 1,51% menjadi nilai pengembangan NaCl 20%
sebesar 1,01%.
Kata kunci : tanah lempung, stabilisasi, garam dapur (NaCl), sifat fisis, kuat
dukung.
xvi
CLAY SOIL STABILIZATION USING CHEMICAL METHOD
WITH SALT (NaCl)
(Case Study Soil Clays Majenang Village, Sukodono, Sragen)
ABSTRACT
Based on preliminary test results showed the soil in Sukodono, Sragen soil
is an inorganic clays of high plasticity, with a value of LL = 85.73%, PL = 24.69%,
PI = 61.04%. On the test of soil chemical elements conducted at the Laboratory of
Analytical Chemistry MIPA UGM, Sukodono soil contains soil chemical element =
16.86% Al2O3, CaO = 0.92% = 10.81% Fe2O3, MgO = 1.35%, and SiO2 = 63.25%.
Based on the value of PI = 61.04% (more than 17%) and the soil need for soil
improvement measures. Soil improvement is done by means of chemical soil
stabilization using salt (NaCl) with the addition of NaCl percentage of 5%, 10%,
15%, 20% and 25% of the sample weight. Testing was conducted on the test of the
physical properties and mechanical properties of original soil and soil mix. The test
results and the physical properties original soil water content values obtained
mixture, plastic limit, shrinkage limit increases while the density (specific gravity),
liquid limit, plasticity index and percent through sieve 200 has decreased.
Classification of soil mix NaCl 0% and 5% according to the AASHTO system
includes a group of A-7-6 and the mixture NaCl 10%, 15%, 20% and 25% belong to
a group of A-7-5. Soil mix NaCl 0%, 5%, 10% and 15% according to the USCS
system including CH group and mixtures NaCl 20% and 25% including a group of
MH. The test results of mechanical properties of the Standard Proctor test soil mix
NaCl 0%, 5%, 10%, 15%, and 20% experienced an increase in volume and a
decrease in the weight value optimum moisture content. Maximum volume of heavy
grades of 1.45 g / cm3 and the optimum water content as low as 23% on addition of
20% NaCl. CBR has increased the maximum value equal to the state of compaction
that results in 20% NaCl percentage. CBR value Unsoaked on NaCl 0% to 9% to
28% NaCl 20% and the CBR Soaked in NaCl 0% by 1% to 3% in 20% NaCl.
Maximum development value decreased in 20% NaCl from 0% NaCl development
value of 1.51% to 20% NaCl development value of 1.01%.
Keywords: clay, stabilization, salt (NaCl), strong support
xvii
KIMIAWI MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl)
(Studi Kasus Tanah Lempung Desa Majenang, Sukodono, Sragen)
Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
memperoleh Gelar Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
PURNOMO HERY PRASETYO
NIM : D 100 110 107
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah
selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan
hanya kepada Tuhanmu lah engkau berharap ”
(Al-Insyira: 6-8)
“Barang siapa menuntut ilmu, maka Allah akan memudahkan baginya jalan menuju
surga……”
(H.R Muslim)
“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.”
(Aristoteles)
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari
betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah”
(Thomas Alva Edison)
“Apa yang keluar dari hati, pasti akan mudah diterima oleh hati”
(Penulis)
“ Hiduplah seperti mendaki gunung, semangat yang tiada henti mencapai puncak,
ketika mencapai titik teratas gunung sesekali lah menoleh ke belakang, karena itu
membuatmu bagaimana cara belajar bersyukur. Dan menoleh lah ke atas, karena
diatas langit masih ada langit yang mengajarkan kamu untuk tidak sombong.”
(Penulis)
iv
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah,
teriring
kehadirat
Allah
SWT
yang
telah
meridhoi, kupersembahkan karya kecil ini teruntuk:
Ayah dan Ibu tersayang atas segala do’a, segala cinta,
perjuangan
dan
pengorbanan
yang
telah
diberikan,
sehingga saya sampai di titik ini, saya ucapkan banyak
terimakasih.
Keluarga besarku terima kasih atas semua doa, bantuan dan
dukungan moril serta materil.
Chaerul
Novitasari
yang
tak
pernah
lupa
dan
selalu
memberikan saya dukungan, doa, semangat, dan pengorbanan
yang tak pernah ada hentinya dalam keadaan apapun.
Sahabat – sahabatku Setia Hartadi, dikka, WIZPAD, fatih,
isvan, jaya abadi, bayu eka, saiful, yanuar alan, seno, jodi,
dicky, mada, dedy, devy, nadia, chanifah, hafid dan
teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu,
terimakasih atas semua dukungannya. Tak kan ku lupa
masa-masa bersama kalian.
v
PRAKATA
Assalamu’ alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahirabbil ‘alamin, segala puji dan syukur penulis selalu panjatkan kepada
Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat, taufik, rahmat dan
hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul
“STABILISASI
TANAH
LEMPUNG
DENGAN
METODE
KIMIAWI
MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl) (Studi Kasus Tanah Lempung Desa
Majenang, Sukodono, Sragen)” guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan
program studi S-1 pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Penyusun mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah banyak
memberikan bantuan dan dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun juga mengucapkan
terima kasih kepada :
1. Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta untuk
segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah terindah-Nya.
2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., PhD selaku Dekan Fakultas Teknik dan Bapak
Mochamad Solikin, ST., MT., PhD, selaku Ketua Jurusan Program Studi
Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta beserta staffnya, yang
telah memberikan fasilitas kepada penyusun untuk dapat mengikuti studi.
3. Ibu Qunik Wiqoyah, ST., MT. dan Ibu Ir. Renaningsih, MT. selaku Dosen
pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan bimbingan,
saran – saran yang bermanfaat dan arahan serta petunjuk kepada penyusun
dengan penuh kesabaran dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Juga kepada
Bapak Agus Susanto, ST., MT. selaku Dosen Penguji yang banyak
menyumbangkan kritik dan saran yang sangat membangun.
vi
4. Ibu Ir. Renaningsih, MT. selaku Dosen Pembimbing Akademik, yang telah
membantu dan memberikan pengarahan – pengarahan yang berharga selama
masa studi di Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
5. Bapak / Ibu Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan yang bermanfaat
kepada penyusun.
6. Semua karyawan Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah melayani dan membantu penyusun selama studi dan
hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.
7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak
memberikan bantuan dan dukungan kepada aku. Dan semua orang yang
pernah datang dan pergi dalam hidupku. Terimakasih banyak.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini
masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga
bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca.
Wassalamu’ alaikum Wr. Wb.
Surakarta, 29 Juli 2016
Penyusun,
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ....................................................
iii
MOTTO .......................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN ........................................................................................
v
PRAKATA ...................................................................................................
vi
DAFTAR ISI ................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xi
DAFTAR TABEL .......................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ....................................................
xv
ABSTRAKSI ................................................................................................
xvi
ABSTRACT ................................................................................................. xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ............................................................
1
B. Rumusan Masalah .....................................................................
2
C. Tujuan dan Manfaat Penelitian ..................................................
2
D. Batasan Masalah ........................................................................
3
E. Keaslian Penelitian ....................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah Lempung .........................................................................
5
B. Garam Dapur .............................................................................
6
C. Stabilisasi Tanah ........................................................................
6
D. Tinjauan Penelitian Sejenis .......................................................
7
viii
BAB III LANDASAN TEORI
A. Sifat-sifat Fisis Tanah ...............................................................
9
1. Kadar Air............................................................................
9
2. Berat Jenis Tanah ( Specific Grafity ) ................................
9
3. Batas-batas Atterberg ......................................................... 10
1) Batas cair (Liquid Limit) .............................................. 11
2) Batas plastis (Plastic Limit))………………………...
11
3) Batas susut (Shrinkage Limit)………………………... 11
4) Indeks plastisitas (Plasticity Indeks)………………...
12
4. Analisa ukuran butiran ....................................................... 13
1) Analisa hydrometer ………………............................... 13
2) Analisa saringan……………….................................... 13
5. Klasifikasi Tanah ............................................................... 14
1) USCS ………………... ................................................ 14
2) AASHTO………………... .......................................... 16
B. Sifat-sifat Mekanis Tanah......................................................... 17
1) Uji pemadatan (standard Proctor) ………………....... 17
2) Uji CBR (California Bearing Ratio)…... ..................... 19
BAB IV METODE PENELITIAN
A. Tinjauan Umum ......................................................................... 21
B. Bahan Penelitian ........................................................................ 21
C. Peralatan Penelitian ................................................................... 21
1. Uji sifat fisis tanah ................................................................ 21
1a). Uji kadar air tanah (water content) ............................... 21
1b). Uji berat jenis tanah (specific gravity) .......................... 22
1c). Uji gradasi tanah ........................................................... 23
1d). Uji batas-batas Atterberg (Atterberg Limits) ................ 25
2. Uji sifat mekanis tanah .......................................................... 29
2a). Uji pemadatan (standard Proctor) ............................... 29
2b). Uji kuat dukung (CBR) ................................................. 30
ix
D. Tahapan Penelitian .................................................................... 32
E. Pelaksanaan Penelitian .............................................................. 35
1. Uji sifat fisis tanah ................................................................ 35
1a). Kadar Air (w) ................................................................. 35
1b). Specific gravity analysis (uji berat jenis/Gs) ................. 35
1c). Gradasi ukuran butiran tanah (Grain size analysis) ..... 36
1d). Pengujian batas-batas Atterberg ................................... 39
2. Pengujian pemadatan ............................................................ 42
3. Pengujian kuat dukung(CBR) ............................................... 43
BAB V
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Uji Pendahuluan ....................................................................... 46
B. Uji Sifat Fisis ............................................................................. 46
1. Uji Specific gravity Garam Dapur (NaCl) ................................. 47
2. Uji Tanah Asli ........................................................................ 47
3. Uji Tanah Campuran Dengan Penambahan NaCl ....................... 47
C. Uji Sifat Mekanis ....................................................................... 57
1. Uji pemadatan (standard Proctor) ......................................... 57
2. Uji CBR (California Bearing Ratio) ...................................... 59
3. Nilai Pengembangan .............................................................. 61
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ................................................................................ 64
B. Saran .......................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………
67
LAMPIRAN………………………………………………………………....
68
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Mineral-mineral lempung ..........................................................
5
Gambar III.1. Batas-batas Atterberg ...............................................................
10
Gambar III.2. Kurva hubungan antara kadar air dan berat volume kering .....
18
Gambar III.3. Skema alat pengujian CBR .......................................................
19
Gambar IV.1. Satu set alat uji kadar air ..........................................................
22
Gambar IV.2. Satu set alat uji berat jenis........................................................
23
Gambar IV.3. Satu set alat uji Hydrometer ......................................................
24
Gambar IV.4. Satu set alat uji batas cair..........................................................
26
Gambar IV.5. Satu set alat uji batas plastis......................................................
27
Gambar IV.6. Satu set alat uji batas susut tanah..............................................
29
Gambar IV.7. Satu set alat uji standard Proctor .............................................
30
Gambar IV.8. Satu set alat uji CBR .................................................................
31
Gambar IV.9. Bagan alir tahapan penelitian ....................................................
34
Gambar V.1. Hubungan antara kadar air dengan persentase penambahan
garam dapur (NaCl)...................................................................
48
Gambar V.2. Hubungan antara specific gravity (Gs) dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl).............................................
49
Gambar V.3. Hubungan antara nilai batas cair dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl) ............................................
50
Gambar V.4. Hubungan antara nilai batas plastis dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl).............................................
51
Gambar V.5. Hubungan antara nilai batas susut dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl).............................................
52
Gambar V.6. Hubungan antara nilai indeks plastis dengan persentase
penambahan garam dapur (NaCl).............................................
53
Gambar V.7. Hubungan antara persentase lolos saringan dengan diameter
saringan ....................................................................................
55
Gambar V.8. Hubungan kadar air dengan berat volume kering tanah asli
dan campuran pada tanah lolos saringan No. 4........................
xi
57
Gambar V.9. Hubungan kadar air dengan persentase penambahan NaCl ....
58
Gambar V.10. Hubungan berat volume maksimum dengan persentase
penambahan NaCl ....................................................................
Gambar V.11. Hubungan
nilai
CBR
Unsoaked
dengan
58
persentase
penambahan NaCl ....................................................................
60
Gambar V.12. Hubungan nilai CBR Soaked dengan persentase penambahan
NaCl .........................................................................................
Gambar V.13. Hubungan
antara
persentase
NaCl
dengan
60
nilai
pengembangan .........................................................................
62
Gambar V.14. Hubungan antara nilai pengembangan dengan berat volume
kering maksimum ....................................................................
xii
63
DAFTAR TABEL
Tabel III.1. Specific gravity (Gs) pada macam-macam tanah ..........................
10
Tabel III.2. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah .....................................
12
Tabel III.3. Ukuran-ukuran ayakan standar di Amerika Serikat ......................
13
Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS Menggunakan LLR (Cassagrande, 1948) 14
Tabel III.5. Sistem Klasifikasi USCS .............................................................
15
Tabel III.6 Sistem Klasifikasi AASHTO.........................................................
16
Tabel III.7. Ukuran pemadatan Standard Proctor (ASTM D698)...................
17
Tabel III.8. Ukuran Standard Proctor (ASTM D698 metode A) ....................
18
Tabel V.1. Hasil uji unsur kimia sampel tanah ..............................................
46
Tabel V.2. Hasil uji sifat fisis tanah asli .......................................................
47
Tabel V.3. Hasil uji sifat fisis tanah campuran ..............................................
48
Tabel V.4. Hasil uji gradasi butiran ...............................................................
54
Tabel V.5. Hasil uji sifat fisis tanah asli dan campuran .................................
55
Tabel V.6. Hasil uji standard Proctor pada tanah asli dan campuran lolos
saringan No. 4 ...............................................................................
57
Tabel V.7. Hasil uji CBR Unsoaked (tanpa rendaman) pada tanah lolos
saringan No. 4 ...............................................................................
59
Tabel V.8. Hasil uji CBR Soaked (rendaman) pada tanah lolos saringan No.4 60
Tabel V.9. Hasil uji pengembangan ...............................................................
xiii
62
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Pengujian Kadar Air
Lampiran B Pengujian Berat Jenis
Lampiran C Pengujian Batas-batas Atterberg
Lampiran D Pengujian Analisa Saringan
Lampiran E Pengujian Standard Proctor
Lampiran F Pengujian CBR
Lampiran G Uji Pendahuluan
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
AASHTO
= American Association of State Highway and Transportation
Official
ASTM
= American Society for Testing and Materials
CH
= Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi
F
= Persentase butiran lolos No.200
GI
= Group Index (indeks kelompok)
Gs
= Spesific Grafity (Berat jenis)
IP
= Indeks Plastisitas (%)
LL
= Liquid Limit (batas cair) (%)
MH
= Lanau anorganic dengan plastisitas tinggi
OH
= Lempung organik
dengan
plastisitas
tinggi
opt
= Optimum
PL
= Plastic Limit (batas plastis) (%)
SL
= Shringkage Limit (batas susut) (%)
USCS
= Unified Soil Clasification System
1
2
= Volume tanah basah dalam cawan (cm3)
= Volume tanah kering oven (cm3)
V
= Volume cetakan (cm3)
w
= Kadar air (%)
W
= Berat tanah basah di dalam cetakan (gram)
Ws
= Berat kering tanah (gram)
Ww
= Berat air dalam tanah (gram)
γb
= Berat isi basah (gr/cm3)
γd
= Berat isi kering (gr/cm3)
s
w
= Berat volume butiran tanah (gr/cm3)
= Berat volume air (gr/cm3)
xv
sedang
sampai
STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN METODE KIMIAWI
MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl)
(Studi Kasus Tanah Lempung Desa Majenang, Sukodono, Sragen)
ABSTRAKSI
Berdasarkan hasil uji pendahuluan menunjukkan tanah di Sukodono, Sragen
merupakan tanah lempung anorganik plastisitas tinggi, dengan nilai LL=85,73%,
PL=24,69%, PI=61,04%. Pada uji unsur kimia tanah yang dilakukan di
Laboratorium Kimia Analitik MIPA UGM Yogyakarta, tanah Sukodono memiliki
kandungan unsur kimia tanah Al2O3=16,86%, CaO=0,92%, Fe2O3=10,81%,
MgO=1,35%, dan SiO2=63,25%. Berdasarkan nilai PI=61,04% (lebih dari 17%)
maka tanah ini perlu adanya tindakan perbaikan tanah. Perbaikan tanah yang
dilakukan dengan cara stabilisasi tanah secara kimiawi menggunakan garam dapur
(NaCl) dengan persentase penambahan NaCl 5%, 10%, 15%, 20% dan 25% dari
berat sampel. Pengujian yang dilakukan meliputi uji sifat fisis dan sifat mekanis
tanah asli dan tanah campuran. Hasil uji sifat fisis tanah asli dan campuran
didapatkan nilai kadar air, batas plastis, batas susut mengalami kenaikan sedangkan
berat jenis (specific grafity), batas cair, indeks plastis dan persen lolos saringan
No.200 mengalami penurunan. Klasifikasi tanah campuran NaCl 0% dan 5%
menurut sistem AASHTO termasuk kelompok A-7-6 dan campuran NaCl 10%,
15%, 20% dan 25% termasuk kelompok A-7-5. Tanah campuran NaCl 0%, 5%,
10% dan 15% menurut sistem USCS termasuk kelompok CH dan campuran NaCl
20% dan 25% termasuk kelompok MH. Hasil uji sifat mekanis dari uji Standard
Proctor tanah campuran NaCl 0%, 5%, 10%, 15%, dan 20% mengalami kenaikan
nilai berat volume dan penurunan kadar air optimum. Nilai berat volume
maksimum sebesar 1,45 gr/cm3 dan kadar air optimum terendah sebesar 23% pada
penambahan NaCl 20%. Nilai CBR mengalami peningkatan maksimal yang sama
dengan keadaan hasil pemadatan yaitu pada persentase NaCl 20%. Nilai CBR
Unsoaked pada NaCl 0% sebesar 9% menjadi 28% pada NaCl 20% dan nilai CBR
Soaked pada NaCl 0% sebesar 1% menjadi 3% pada NaCl 20%. Nilai
pengembangan mengalami penurunan maksimal pada NaCl 20% dari nilai
pengembangan NaCl 0% sebesar 1,51% menjadi nilai pengembangan NaCl 20%
sebesar 1,01%.
Kata kunci : tanah lempung, stabilisasi, garam dapur (NaCl), sifat fisis, kuat
dukung.
xvi
CLAY SOIL STABILIZATION USING CHEMICAL METHOD
WITH SALT (NaCl)
(Case Study Soil Clays Majenang Village, Sukodono, Sragen)
ABSTRACT
Based on preliminary test results showed the soil in Sukodono, Sragen soil
is an inorganic clays of high plasticity, with a value of LL = 85.73%, PL = 24.69%,
PI = 61.04%. On the test of soil chemical elements conducted at the Laboratory of
Analytical Chemistry MIPA UGM, Sukodono soil contains soil chemical element =
16.86% Al2O3, CaO = 0.92% = 10.81% Fe2O3, MgO = 1.35%, and SiO2 = 63.25%.
Based on the value of PI = 61.04% (more than 17%) and the soil need for soil
improvement measures. Soil improvement is done by means of chemical soil
stabilization using salt (NaCl) with the addition of NaCl percentage of 5%, 10%,
15%, 20% and 25% of the sample weight. Testing was conducted on the test of the
physical properties and mechanical properties of original soil and soil mix. The test
results and the physical properties original soil water content values obtained
mixture, plastic limit, shrinkage limit increases while the density (specific gravity),
liquid limit, plasticity index and percent through sieve 200 has decreased.
Classification of soil mix NaCl 0% and 5% according to the AASHTO system
includes a group of A-7-6 and the mixture NaCl 10%, 15%, 20% and 25% belong to
a group of A-7-5. Soil mix NaCl 0%, 5%, 10% and 15% according to the USCS
system including CH group and mixtures NaCl 20% and 25% including a group of
MH. The test results of mechanical properties of the Standard Proctor test soil mix
NaCl 0%, 5%, 10%, 15%, and 20% experienced an increase in volume and a
decrease in the weight value optimum moisture content. Maximum volume of heavy
grades of 1.45 g / cm3 and the optimum water content as low as 23% on addition of
20% NaCl. CBR has increased the maximum value equal to the state of compaction
that results in 20% NaCl percentage. CBR value Unsoaked on NaCl 0% to 9% to
28% NaCl 20% and the CBR Soaked in NaCl 0% by 1% to 3% in 20% NaCl.
Maximum development value decreased in 20% NaCl from 0% NaCl development
value of 1.51% to 20% NaCl development value of 1.01%.
Keywords: clay, stabilization, salt (NaCl), strong support
xvii