Stabilisasi Tanah Lempung Dengan Menggunakan Abu Gunung Vulkanik Ditinjau Dari Nilai California Bearing Ratio

TUGAS AKHIR

STABILISASI TANAH LEMPUNG
DENGAN MENGGUNAKAN ABU GUNUNG VULKANIK
DITINJAU DARI NILAI CALIFORNIA BEARING RATIO

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

Disusun Oleh :

SAMUEL MARIO ARNOLDI NAPITUPULU
11 0404 039

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


Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Umumnya sebagian besar wilayah Indonesia terdiri oleh tanah lempung
dengan pengembangan yang cukup besar (plastisitas tinggi). Tanah lempung
umumnya digunakan sebagai bahan timbunan jalan raya. Sifat umum tanah
lempung adalah sangat keras dalam kondisi kering dan bersifat plastis dalam
keadaan kadar air sedang. Namun ketika kadar air tinggi, tanah lempung akan
bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak. Oleh sebab itu, tanah lempung perlu
dilakukan stabilisasi. Dalam penelitian ini, bahan tambah stabilisasi yang
digunakan adalah abu gunung vulkanik yang berasal dari Gunung Sinabung.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan nilai index
properties dari penambahan abu gunung vulkanik dengan variasi pencampuran
2%-20% pada tanah lempung dengan pemeraman 1 hari dan 14 hari, kemudian
untuk mengetahui nilai CBR (California Bearing Ratio) tanah setelah distabilisasi
dengan abu gunung vulkanik, serta mencari kadar pencampuran dengan lama
pemeraman yang efektif pada nilai CBR maksimum.
Dari hasil penelitian diperoleh nilai CBR maksimum dari seluruh pengujian
adalah campuran 10% abu gunung vulkanik pada pemeraman selama 14 hari
sebesar 8,95%. Nilai CBR tersebut meningkat seiring lamanya pemeraman

dimana pada saat pemeraman 1 hari, nilai CBR campuran 10% abu gunung
vulkanik dan tanah lempung menghasilkan nilai sebesar 8,22%.

Kata Kunci : lempung, abu gunung vulkanik, stabilisasi tanah, CBR.

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan atas kehadirat Tuhan yang Maha Esa yang
telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini
dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik
Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas

Sumatera Utara, dengan judul “Stabilisasi Tanah Lempung Dengan
Menggunakan Abu Gunung Vulkanik Ditinjau Dari Nilai California Bearing
Ratio”.

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

Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE selaku pembimbing, yang telah banyak
memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga
dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

2.

Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.

Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.


4.

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

ii
Universitas Sumatera Utara

5.

Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini
kepada saya.

6.

Teristimewa dihati buat kedua orang tua saya, Ayah dan Ibu dan juga abang
saya Alfred yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat
kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan
do’a yang tiada batas untuk saya.


7.

Buat teman satu tim dengan saya Wisman Sitorus dan Ronny Hutauruk.

8.

Buat teman-teman seperjuangan 2011, Tatanojisokhi, Manimpan, Candra,
Defrin, Rio, Triboy, Jannes, Advent, Peter dan mahasiswa teknik sipil lainnya
yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan
bantuannya selama ini.

9.

Terima kasih buat Anggi Osyka yang menjadi motivasi saya dalam
menyelesaikan skripsi.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari

kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya
pemahaman saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan

kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini
dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Desember 2016
Penulis

( Samuel Mario )
iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ....................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii
DAFTAR ISI .................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ x
DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii
BAB I


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

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

1.2

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

1.3

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

BAB II

1.4

Pembatasan Penelitian ........................................................ 4


1.5

Sistematika Penulisan ......................................................... 5

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 Kadar Air (Moisture Water Content) ........... 8
2.1.2.2 Porositas (Porosity) ...................................... 9
2.1.2.3 Angka Pori (Void Ratio)............................... 9

iv
Universitas Sumatera Utara

2.1.2.4 Derajat Kejenuhan (Degree of Saturation) .. 10
2.1.2.5 Berat Volume (Unit Weight) ........................ 11

2.1.2.6 Berat Volume Kering (Dry Unit Weight) ..... 11
2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat
(Soil Volume Weight) ................................... 11
2.1.2.8 Berat Jenis (Specific Gravity) ..................... 12
2.1.2.9 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit)....... 13
2.1.2.9.1

Batas Cair (Liquid Limit) ................ 13

2.1.2.9.2

Batas Plastis (Plastic Limit) ............. 14

2.1.2.9.3

Batas Susut (Shrinkage Limit) .......... 15

2.1.2.9.4

Indeks Plastisitas (Plasticity Index).. 15


2.1.2.9.5

Indeks Kecairan (Liquidity Index) .... 16

2.1.2.10 Klasifikasi Tanah ......................................... 17
2.1.2.10.1 Sistem
Soil

Klasifikasi

Unified

Classificiation System (USCS) .18

2.1.2.10.2 Sistem Klasifikasi AASHTO ........... 21
2.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah ........................................ 22
2.1.3.1 Pemadatan Tanah (Compaction) .................. 22
2.1.3.2 Pengujian California Bearing Ratio (CBR) . 25
2.2


Bahan-bahan Penelitian ....................................................... 27
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 27
2.2.1.1 Sifat Umum Tanah Lempung ....................... 31
2.2.2 Abu Gunung Vulkanik (AGV)................................. 37

2.3

Stabilisasi Tanah .................................................................. 39

v
Universitas Sumatera Utara

2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Abu Gunung Vulkanik .... 41
BAB III

METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 42
3.1

Program Penelitian............................................................... 42

3.2

Pekerjaan Persiapan ............................................................. 42

3.3

Proses Sampling................................................................... 44

3.4

Pekerjaan Laboratorium....................................................... 44
3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah ............................................... 44
3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah .......................................... 45
3.4.2.1 Uji Proctor Standard ...................................... 45
3.4.2.2 Uji CBR (California Bearing Ratio) .............. 46

3.5
BAB IV

Analisis Data Laboratorium ................................................. 48

HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 49
4.1

Pendahuluan ......................................................................... 49

4.2

Pengujian Sifat Fisik ............................................................ 49
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 49
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik .......... 52
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 53
4.2.3.1 Batas Cair (Liquid Limit) ............................... 55
4.2.3.2 Batas Plastis (Plastic Limit)............................ 56
4.2.3.3 Indeks Plastisitas (Plasticity Index) ................ 57

4.3

Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 58
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli (Compaction) ..... 58
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
vi
Universitas Sumatera Utara

dengan Bahan Stabilisator ....................................... 59
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ......... 61
4.3.2.2 Kadar Air Optimum (wopt ) ............................. 62
4.3.3
BAB V

Pengujian CBR (California Bearing Ratio) ............ 63

KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 66
5.1

Kesimpulan ......................................................................... 66

5.2

Saran ................................................................................... 68

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 69
LAMPIRAN ..................................................................................................... 72

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Diagram Fase Tanah

7

Gambar 2.2

Batas-batas Atterberg

13

Gambar 2.3

Cawan Cassagrande dan Grooving Tool

14

Gambar 2.4

Hubungan Antara WP, WL dan WN Dalam Menghitung
LI atau IL

17

Gambar 2.5

Klasifikasi Tanah Sistem USCS

20

Gambar 2.6

Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

22

Gambar 2.7

Hubungan Antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah

24

Gambar 2.8

Alat Pemeriksa Nilai CBR di Laboratorium

27

Gambar 2.9

Struktur Kaolinite

29

Gambar 2.10 Struktur Illite

30

Gambar 2.11 Struktur Montmorillonite

31

Gambar 2.12 Sifat Dipolar Molekul Air

34

Gambar 2.13 Molekul Air Dipolar Dalam Lapisan Ganda

35

Gambar 2.14 Kation dan Anion Pada Partikel

36

Gambar 3.1

Diagram Alir Penelitian

43

Gambar 4.1

Plot Grafik Klasifikasi USCS

50

Gambar 4.2

Grafik Analisa Saringan Tanah Asli

51

Gambar 4.3

Grafik Batas Cair (Liquid Limit), Atterberg Limit Tanah Asli 52

Gambar 4.4

Grafik Analisa Saringan Abu Gunung Vulkanik

53

Gambar 4.5

Grafik Hubungan Nilai Batas Cair (LL)
dengan Variasi Campuran 2%-20% AGV
Pada Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari

55

viii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.6

Grafik Hubungan Nilai Batas Plastis (PL)
dengan Variasi Campuran 2%-20% AGV
Pada Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari

56

Grafik Hubungan Nilai Indeks Plastisitas (IP)
dengan Variasi Campuran 2%-20% AGV
Pada Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari

57

Gambar 4.8

Kurva Kepadatan Tanah Asli

59

Gambar 4.9

Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering Maksimum
(γd maks) Tanah dengan Variasi Campuran 2-20% AGV
Pada Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari

61

Gambar 4.7

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Optimum
(wopt ) Tanah dengan Variasi Campuran 2-20% AGV
dengan Lama Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari

62

Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Nilai CBR
dengan Variasi Campuran 2-20% AGV
Pada Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari

65

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1

Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah

10

Tabel 2.2

Berat Spesifik Tanah

12

Tabel 2.3

Indeks Plastisitas Tanah

16

Tabel 2.4

Aktivitas Tanah Lempung

32

Tabel 2.5

Komposisi Kimia Abu Gunung Vulkanik

39

Tabel 4.1

Data Uji Sifat Fisik Tanah

50

Tabel 4.2

Data Uji Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik

52

Tabel 4.3

Data Hasil Uji Atterberg Limit dengan Variasi Campuran
2%-20% AGV Pada Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari

54

Tabel 4.4

Data Uji Pemadatan Tanah Asli

58

Tabel 4.5

Data Hasil Uji Compaction dengan Variasi Campuran
2%-20% AGV Pada Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari

60

Tabel 4.6

Data Hasil Uji CBR Laboratorium dengan Variasi Campuran
2%-20% AGV Pada Pemeraman 1 Hari dan 14 Hari
64

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

V

Volume tanah (cm3)

Vs

Volume butiran padat (cm3)

Vv

Volume pori (cm3)

Vw

Volume air di dalam pori (cm3)

Va

Volume udara di dalam pori (cm3)

W

Berat tanah (gr)
Berat butiran padat (gr)
Berat air (gr)
Kadar air
Porositas
Angka pori

γb

Berat volume basah (gr/cm3)
Berat volume kering (gr/cm3)
Berat volume butiran padat (gr/cm3)
Berat spesifik tanah

S

Derajat kejenuhan

SL

Batas susut
Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
Berat tanah kering oven (gr)
Volume tanah basah dalam cawan (cm3)
Volume tanah kering oven (cm3)
Berat jenis air

xi
Universitas Sumatera Utara

IP

Indeks plastisitas

LL

Batas cair

PL

Batas plastis

CBR

California Bearing Test

LB

Beban (kg)

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

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

xiii
Universitas Sumatera Utara