Kajian Kuat Tekan Bebas Stabilitas Tanah Lembung Dengan Stabilizing Agents Serbuk Kaca Dan Semen Chapter III V
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Program Penelitian
Metodologi penelitian yang penulis lakukan dalam penelitian ini
menggunakan metode Eksperimen di Laboratorium Mekanika Tanah, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penelitian yang dilakukan yaitu pada sampel
tanah yang tidak diberikan bahan stabilisasi (tanah asli) dan pada tanah yang
diberikan bahan stabilisasi kimiawi berupa penambahan Portland Cement (PC)
dan Serbuk Kaca (SK) dengan berbagai variasi campuran.
3.2
Pekerjaan Persiapan
Adapun pekerjaan persiapan yang dilakukan oleh peneliti dalam penelitian
ini yakni :
Mencari bahan literatur yang berkaitan dengan tanah lempung yang
distabilisasi dengan semen dan serbuk kaca, serta literatur mengenai pengujian
kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test).
Penyediaan alat dan bahan penelitian
- Persiapan Alat
Peneliti menentukan dan menyusun alat-alat yang akan digunakan selama
penelitian, mulai dari penelitian tahap awal hingga penelitian tahap akhir.
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat untuk uji kadar
air, uji berat spesifik, uji batas-batas konsistensi, uji pemadatan, uji kuat
tekan bebas dan peralatan lainnya yang ada di Laboratorium Mekanika
Universitas Sumatera Utara
Tanah Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah sesuai
dengan standarisasi American Society for Testing Material (ASTM).
- Persiapan Bahan
a. Tanah
Sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari PTPN II,
Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara. Pada penelitian ini digunakan
sampel disturbed dan undisturbed. Untuk pengambilan tanah disturbed
dengan cara penggalian menggunakan cangkul kemudian dimasukan
kedalam karung. Sedangkan pada pengambilan sampel tanah undisturbed
menggunakan alat hand bor. Tanah yang diambil kemudian dikeringkan
hingga kering udara dan ditumbuk dengan alat pemecah mekanis.
b. Semen
Semen yang dipakai adalah jenis semen Portland type I, dengan merk
dagang Holcim (PPC/Portland Pozzolan Cement).
c. Serbuk Kaca
Serbuk Kaca yang dipakai adalah abu yang diambil dari limbah kaca di
Kota Medan, Sumatera Utara. Kemudian serbuk kaca disaring dengan
menggunakan saringan no. 200.
d. Air
Air yang digunakan berasal dari Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan
Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
3.3
Pembuatan Benda Uji
Pembuatan benda uji dibagi menjadi beberapa macam sesuai dengan
pengujian masing-masing dengan kadar semen dan serbuk kaca yang tetap untuk
semua pengujian.
3.3.1
Benda Uji untuk Pengujian Batas-batas Atterberg
Tanah yang dipakai adalah tanah yang telah disaring dengan saringan No.
40. Kemudian tanah tersebut ditimbang sebesar 1 kg untuk satu benda uji dan
dimasukan ke dalam plastik. Setelah itu, tanah tersebut dicampur dengan semen
dan serbuk kaca. Benda uji yang dibuat untuk pengujian batas-batas Atterberg
adalah sebanyak 15 buah.
3.3.2
Benda Uji untuk Pengujian Compaction
Untuk pengujian ini tanah disaring dengan saringan No. 4 ditimbang sebesar
2 kg untuk satu benda uji. Kemudian sama halnya dengan pengujian Atterberg
tanah dimasukan ke dalam plastik dan dicampur dengan semen, serbuk kaca dan
air. Lalu dilakukan pemeraman selama 1 hari dan 14 hari. Untuk setiap variasi
campuran dibutuhkan 5 benda uji dikarenakan penambahan air yang berbedabeda. Sehingga total benda uji pada pengujian ini adalah 150 buah.
3.3.3
Benda Uji untuk Pengujian Unconfined Compression Test
Tanah disaring dengan saringan No. 4 ditimbang sebesar 2 kg untuk satu
benda uji. Kemudian tanah dimasukan ke dalam plastik dan dicampur dengan
semen, serbuk kaca dan air. Dilakukan pemeraman selama 1 hari dan 14 hari
Universitas Sumatera Utara
sebelum dilakukan pengujian. Pada pengujian ini benda uji yang dibuat sebanyak
masing-masing waktu pemeraman 15 buah.
3.4
Pelaksanaan Pengujian
Pengujian yang dilakukan dibagi menjadi 2 bagian yaitu pengujian untuk
tanah dan pengujian untuk serbuk kaca, adapun pengujian-pengujian tersebut
adalah sebagai berikut :
3.4.1 Tanah
3.4.1.1 Tanah asli
Adapun pengujian untuk tanah asli meliputi :
- Uji Kadar Air
- Uji Berat Spesifik
- Uji Batas-batas Atterberg
- Uji Analisa Saringan
- Uji Pemadatan
- Uji Kuat Tekan Bebas
3.4.1.2 Tanah yang telah distabilisasi
Adapun pengujian untuk tanah yang telah dicampur dengan semen dan
serbuk kaca meliputi :
- Uji Pemadatan
- Uji Kuat Tekan Bebas
-
Universitas Sumatera Utara
3.4.2 Serbuk Kaca
Untuk pengujian serbuk kaca yaitu terdiri dari :
- Uji Berat Spesifik
- Uji Analisa Saringan
- Uji Batas-batas Atterberg
3.5
Analisis Data Laboratorium
Setelah seluruh data-data diperoleh baik dari pengujian sifat fisik dan sifat
mekanis, kemudian dilakukan pengumpulan data. Setelah data dikumpulkan, lalu
dilakukan analisa data. Semua hasil yang didapat dari pelaksanaan penelitian akan
ditampilkan dalam bentuk tabel, grafik hubungan serta penjelasan-penjelasan.
Universitas Sumatera Utara
Mulai
Studi literatur
Persiapan
Penyediaan bahan
Semen (PC)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Tanah
Serbuk Kaca (SK)
Uji Kadar Air
Uji Berat Spesifik
Uji Atterberg
Uji Analisa Saringan
Uji Compaction
Uji Kuat Tekan Bebas
Pembuatan Benda Uji
1. Kombinasi campuran
2% PC + 0% SK
2% PC + 6% SK
2% PC + 11% SK
2% PC + 2% SK
2% PC + 7% SK
2% PC + 12% SK
2% PC + 3% SK
2% PC + 8% SK
2% PC + 13% SK
2% PC + 4% SK
2% PC + 9% SK
2% PC + 14% SK
2% PC + 5% SK
2% PC + 10% SK
2% PC + 15% SK
2. Lakukan pemeraman (curing time) 1 hari untuk 15 sampel dan 14 hari untuk 15
sampel lainnya..
Uji Compaction
Uji Kuat Tekan Bebas
Analisis Data
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Pendahuluan
Pada bab ini akan menjelaskan mengenai hasil pengujian dan pembahasan
penelitian uji kuat tekan bebas tanah lempung dengan campuran semen 2% dan
serbuk kaca yang bervariasi antara 2% sampai 15% dengan lama waktu
pemeraman (curing time) 1 dan 14 hari. Penelitian dilakukan di Laboratorium
Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
4.2
Pengujian Sifat Fisik Sampel
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli
Adapun hasil uji sifat fisik tanah asli ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut.
Hasil-hasil pengujian sifat fisik tanah ini meliputi :
Kadar Air
Berat Jenis
Batas-batas Atterberg
Uji Analisa Butiran
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah
No.
Pengujian
Hasil
1.
Kadar air ( water content )
12,53 %
2.
Berat spesifik ( specific gravity )
2,65
3.
Batas cair ( liquid limit )
48,90 %
4.
Batas plastis ( plastic limit )
15,17%
5.
Indeks plastisitas ( plasticity index )
33,74%
6.
Persen lolos saringan no 200
50,04%
Universitas Sumatera Utara
Dari data di atas, berdasarkan sistem klasifikasi AASHTO dimana diperoleh
data berupa persentase tanah lolos ayakan no. 200 sebesar 50,04% dan nilai batas
cair (liquid limit) sebesar 48,90% maka sampel tanah memenuhi persyaratan
minimal lolos ayakan no. 200 sebesar 36%, memiliki batas cair (liquid limit) ≥ 41
dan indeks plastisitas (plasticity index) > 11, sehingga tanah sampel dapat
diklasifikasikan dalam jenis tanah A-7-6.
Menurut sistem klasifikasi USCS, dimana diperoleh data berupa nilai indeks
plastisitas sebesar 33,74% dan nilai batas cair (liquid limit) sebesar 48,90%
sehingga dilakukan plot pada grafik penentuan klasifikasi tanah yaitu yang
ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari hasil plot diperoleh tanah termasuk dalam
kelompok CL yaitu lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang.
Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Grafik analisa saringan tanah asli
Gambar 4.3 Grafik batas cair (Liquid Limit), Atterberg Limit
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Serbuk Kaca
Adapun hasil uji sifat fisik serbuk kaca ditunjukkan pada Tabel 4.2 berikut.
Hasil-hasil pengujian sifat fisik serbuk kaca ini meliputi :
Kadar Air
Berat Spesifik
Universitas Sumatera Utara
Batas-batas Atterberg
Uji Analisa Butiran
Tabel 4.2 Data uji sifat fisik serbuk kaca
No.
Pengujian
Hasil
1.
Kadar air ( water content )
4,75%
2.
Berat spesifik ( specific gravity )
2,65
3.
Batas cair ( liquid limit )
Non Plastis
4.
Batas plastis ( plastic limit )
Non Plastis
5.
Indeks plastisitas ( plasticity index )
Non Plastis
6.
Persen lolos saringan no 200
15,06%
Dari data di atas, berdasarkan sistem klasifikasi AASHTO dimana diperoleh
data berupa persentase serbuk kaca lolos ayakan no. 200 sebesar 15,06%
sedangkan nilai batas cair (liquid limit), batas plastis (plastic limit), dan indeks
plastisitas (plasticity index) merupakan non plastis.
Gambar 4.4 Grafik analisa saringan serbuk kaca
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stabilisator
Hasil dari pengujian sifat fisik tanah yang telah dicampur dengan semen dan
serbuk kaca ditunjukkan pada Tabel 4.3. Grafik hubungan antara nilai batas cair
(LL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.5, hubungan antara
nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.6,
dan hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran
ditunjukkan pada Gambar 4.7.
Tabel 4.3 Data hasil uji atterberg limit
Batas - Batas Atterberg
Sampel
LL
PL
PI
Tanah Asli
48,90
15,17
33,74
2% PC
44,77
14,73
30,04
2% PC + 2% SK
43,13
15,06
28,07
2% PC + 3% SK
42,52
15,21
27,31
2% PC + 4% SK
41,98
15,56
26,42
2% PC + 5% SK
40,14
15,88
24,26
2% PC + 6% SK
38,93
16,17
22,76
2% PC + 7% SK
38,56
16,45
22,11
2% PC + 8% SK
36,70
16,86
19,84
2% PC + 9% SK
36,34
17,01
19,33
2% PC + 10% SK
35,16
17,25
17,91
2% PC + 11% SK
34,98
17,45
17,53
2% PC + 12% SK
33,28
17,60
15,68
2% PC + 13% SK
33,22
17,84
15,37
2% PC + 14% SK
32,32
18,17
14,14
2% PC + 15% SK
31,87
18,19
13,68
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.1 Batas Cair (Liquid Limit)
60
NIlai Batas Caiir
50
40
30
20
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran
2%PC dan SK
Gambar 4.5 tersebut menunjukkan bahwa batas cair akibat penambahan
semen dan serbuk kaca mengalami penurunan. Semakin besar persentase
campuran serbuk kaca, maka semakin kecil batas cairnya. Pada tanah asli batas
cair mencapai 48,90 %, sedangkan nilai batas cair terendah pada penambahan 2%
semen dengan 15% serbuk kaca adalah sebesar 31,87%. Hal tersebut disebabkan
akibat tanah mengalami proses sementasi oleh semen.
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.2 Batas Plastis (Plastic Limit)
25
NIlai Batas PLastis
20
15
10
5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + SK
Tanah Asli
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 2% PC dan % SK
Pada Gambar 4.6 menunjukkan terjadinya peningkatan nilai batas plastis
akibat penambahan semen dan serbuk kaca. Nilai batas plastis meningkat seiring
dengan penambahan kadar serbuk kaca. Untuk tanah asli batas plastisnya yaitu
15,17% dan terus meningkat sampai variasi campuran 2% PC + 15% SK dengan
nilai batas plastis mencapai 18,19%.
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.3 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)
40
NIlai Indeks Plastisitas
35
30
25
20
15
10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP) dengan variasi
campuran 2%PC dan SK
Gambar 4.7 menunjukkan bahwa dengan penambahan bahan stabilisasi
maka nilai indeks plastisitas akan menurun. Indeks plastisitas dari tanah asli yang
awalnya dengan nilainya sebesar 33,74% kemudian turun sampai menjadi 13,68%
pada penambahan 2% semen dan 15% serbuk kaca.
Hasil penelitian batas-batas konsistensi setelah penambahan semen dan
serbuk kaca adalah sebagai berikut. Terlihat bahwa semakin tinggi kadar serbuk
kaca batas plastis meningkat dan batas cair menurun, sehingga indeks plastisitas
Universitas Sumatera Utara
(IP) tanah menurun. Fenomena tersebut menunjukkan terjadinya pertukaran ionion K + (potassium) dan Na+ (sodium) yang terkandung dalam tanah lempung oleh
ion-ion Ca++ dan Mg ++ yang terkandung didalam semen. Pertukaran kation pada
partikel-partikel lempung membuat ukuran partikel menjadi bertambah besar dan
mengurangi indeks plastisitas tanah yang kemudian diikuti oleh penurunan
potensi pengembangan tanah. Penambahan semen dan serbuk kaca juga akan
meningkatkan derajat keasaman (pH) tanah yang berakibat pada peningkatan
kapasitas pertukaran ion-ion positif (kation).
Selain itu, silica (SiO ),
dan alumina (Al O )
dari semen bercampur
dengan air membentuk pasta yang mengikat partikel lempung dan menutupi poripori tanah. Rongga-rongga pori yang dikelilingi bahan sementasi yang lebih sulit
ditembus air akan membuat campuran tanah-semen lebih tahan terhadap
penyerapan air sehingga menurunkan sifat plastisitasnya.
4.3
Pengujian Sifat Mekanis Tanah
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli (Compaction)
Dalam pengujian ini diperoleh hubungan antara kadar air optimum dan berat
isi kering maksimum. Peneliti menggunakan metode pengujian dengan uji
pemadatan Proctor Standart. Dimana alat dan bahan yang digunakan diantaranya:
Mould cetakan Ø 10,2 cm, diameter dalam Ø 10,16 cm.
Berat penumbuk 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30 cm.
Sampel tanah lolos saringan no 4.
Hasil uji pemadatan Proctor Standart tanah asli ditampilkan pada Tabel
4.4 dan kurva pemadatan ditampilkan pada Gambar 4.8.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli
No
Hasil pengujian
Nilai
1
Kadar air optimum
21,40%
2
Berat isi kering maksimum
1,31 gr/cm3
2
ZAV
1.8
1.6
γd (gr/cm3)
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
w (%)
Zero Air Void
Compaction Curve
28
30
Gambar 4.8 Kurva kepadatan tanah asli
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator
Hasil pengujian sifat mekanis tanah yang telah dicampur dengan bahan
stabilisator berupa semen dan limbah besi ditunjukkan pada Tabel 4.5 dan Tabel
4.6 dan hubungan antara nilai berat isi kering dengan variasi campuran untuk
masing-masing waktu pemeraman ditunjukkan pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10
serta hubungan kadar air optimum dengan variasi campuran ditunjukkan pada
Gambar 4.12 dan Gambar 4.13.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.5 Data hasil uji Compaction (1 hari)
Sampel
γd maks
(gr/cm³)
Wopt
(%)
2% PC
1,33
20,35
2%PC+2%SK
1,34
20,70
2%PC+3%SK
1,37
20,63
2%PC+4%SK
1,38
20,41
2%PC+5%SK
1,38
20,25
2%PC+6%SK
1,41
20,13
2%PC+7%SK
1,42
20,01
2%PC+8%SK
1,44
19,86
2%PC+9%SK
1,51
19,62
2%PC+10%SK
1,47
19,58
2%PC+11%SK
1,45
19,37
2%PC+12%SK
1,44
19,12
2%PC+13%SK
1,42
18,93
2%PC+14%SK
1,40
18,83
2%PC+15%SK
1,37
18,66
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Data hasil uji Compaction (14 hari)
Sampel
γd maks
(gr/cm³)
Wopt
(%)
2% PC
1,33
20,82
2%PC+2%SK
1,35
20,65
2%PC+3%SK
1,37
20,60
2%PC+4%SK
1,38
20,35
2%PC+5%SK
1,41
20,20
2%PC+6%SK
1,42
19,99
2%PC+7%SK
1,43
19,88
2%PC+8%SK
1,45
19,75
2%PC+9%SK
1,51
19,30
2%PC+10%SK
1,48
19,28
2%PC+11%SK
1,45
19,25
2%PC+12%SK
1,44
19,15
2%PC+13%SK
1,42
19,08
2%PC+14%SK
1,40
18,95
2%PC+15%SK
1,39
18,74
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks)
Dari pengujian pemadatan tanah yang telah dilakukan pada tanah asli
diperoleh nilai berat isi kering tanah asli sebesar 1,31 gr/cm³. Gambar 4.10 dan
Gambar 4.11 menunjukkan bahwa nilai berat isi kering semakin meningkat jika
Universitas Sumatera Utara
ditambahkan campuran semen dan serebuk kaca dan yang paling besar ketika
tanah ditambahan bahan stabilisasi 2% Portland Cement (PC) + 9% Serbuk Kaca
pada waktu pemeraman 1 hari dan 14 hari yakni sebesar 1,51 gr/cm³ dan
mengalami penurunan ketika penambahan kadar serbuk kaca selanjutnya.
Hal ini disebabkan semen mengisi rongga pori tanah, yang pada kondisi
tanah asli, rongga pori tersebut terisi oleh air dan udara. Akibat adanya semen dan
serbuk kaca dalam rongga pori tanah ini, prosentase air yang dikandung tanah
menjadi berkurang. Peningkatan jumlah partikel padat pada tanah berdampak
pada peningkatan berat volume keringnya dibandingkan pada kondisi tanah asli.
Sedangkan penurunan berat isi kering tanah ini terjadi karena tanah telah
melewati penambahan efektif bahan stabilisator yaitu sebesar 2% PC + 9% SK.
Jumlah bahan stabilisator yang semakin bertambah terhadap berat tanah asli yang
tetap akan membuat kemampuan mengikatnya berkurang sehingga akan
memperkecil lekatan antar butiran pada tanah dan air sehingga tanah pun jadi
mudah pecah.
Selain itu meningkatnya kepadatan maksimum ini disebabkan karena
terjadinya reaksi posolanik yang semakin meningkat karena unsur-unsur SiO ,
Al O , dan Fe O yang bertambah oleh semen. Proses pozzolan terjadi antara
kalsium hidroksida dari tanah bereaksi dengan silikat (SiO ) dan aluminat (AlO )
dari semen membentuk material pengikat yang terdiri dari kalsium silikat atau
aluminat silikat. Reaksi dari ion Ca
+
dengan silikat (SiO ), dan aluminat (Al O )
dari permukaan partikel lempung membentuk pasta semen (hydrated gel)
sehingga mengikat partikel-partikel tanah
Universitas Sumatera Utara
Berat Isi Kering
Maksimum (gr/cm3)
1.55
1.5
1.45
1.4
1.35
1.3
1.25
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan variasi campuran (1 hari)
Berat Isi Kering
Maksimum (gr/cm3)
1.55
1.5
1.45
1.4
1.35
1.3
1.25
0
2
4
6
8
10
12
14
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan variasi campuran (14 hari)
Universitas Sumatera Utara
16
4.3.2.2 Kadar Air Optimum (wopt )
Hasil kadar air optimum dari percobaan yang dilakukan diketahui bahwa
nilai kadar air optimum tanah asli pada yaitu sebesar 21,40% selanjutnya
mengalami penurunan. Gambar 4.11 dam Gambar 4.12 menunjukkan nilai kadar
air optimum paling kecil pada saat penambahan 2% Portland Cement (PC) + 15%
Serbuk Kaca
(SK) yakni sebesar 18,6% dan mengalami peningkatan ketika
penambahan kadar serbuk kaca selanjutnya.
Kadar air optimum dari percobaan ini mengalami penurunan seiring
penambahan persentase bahan stabilisator. Penurunan kadar air optimum ini
disebabkan karena bahan stabilisator mendesak air keluar dari pori tanah dan
rongga pada tanah yang berisi air akan digantikan oleh bahan stabilisasi sehingga
air pun tidak bisa masuk kembali kedalam mikropori tanah, akibatnya persentase
air yang dikandung tanah menjadi berkurang.
Kadar Air Optimum (%)
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
denganvariasi campuran (1 hari)
Universitas Sumatera Utara
Kadar Air Optimum (%)
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) dengan
variasi campuran (14 hari)
4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)
Dalam pengujian ini akan diperoleh hubungan antara nilai kuat tekan bebas
tanah (qu) pada tanah asli dan tanah buatan (remoulded) serta nilai kuat tekan
bebas tanah (qu) pada tiap variasi tanah yang telah dicampur dengan bahan
stabilisasi semen dan serbuk kaca dengan waktu pemeraman selama 1 hari dan 14
hari. Selanjutnya dari hasil nilai qu diperoleh nilai kohesi (cu) yaitu sebesar ½ qu.
Hasil pengujian kuat tekan bebas yang dilakukan pada setiap variasi
campuran ditunjukkan pada Tabel 4.7 dan Tabel 4.8. Pada Gambar 4.14
ditunjukkan perbandingan nilai kuat tekan tanah (qu) antara tanah asli dengan
tanah remoulded dan pada Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 ditunjukkan nilai kuat
tekan tanah (qu) yang diperoleh di setiap variasi campuran.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.7 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca (1 hari)
Sampel
Qu (kg/cm²)
cu (kg/cm²)
Tanah Asli
1,36
0,68
Tanah Remoulded
0,63
0,31
2% PC
1,59
0,80
2%PC+2%SK
1,88
0,94
2%PC+3%SK
1,97
0,99
2%PC+4%SK
2,04
1,02
2%PC+5%SK
2,28
1,14
2%PC+6%SK
2,30
1,15
2%PC+7%SK
2,48
1,24
2%PC+8%SK
2,52
1,26
2%PC+9%SK
2,72
1,36
2%PC+10%SK
2,57
1,28
2%PC+11%SK
2,45
1,23
2%PC+12%SK
2,44
1,22
2%PC+13%SK
2,41
1,21
2%PC+14%SK
2,38
1,19
2%PC+15%SK
2,17
1,09
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.8 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca (14 hari)
Sampel
qu (kg/cm²)
2% PC
1,64
2%PC+2%SK
1,92
2%PC+3%SK
1,99
2%PC+4%SK
2,10
2%PC+5%SK
2,39
2%PC+6%SK
2,46
2%PC+7%SK
2,57
2%PC+8%SK
2,64
2%PC+9%SK
2,79
2%PC+10%SK
2,61
2%PC+11%SK
2,57
2%PC+12%SK
2,55
2%PC+13%SK
2,46
2%PC+14%SK
2,39
2%PC+15%SK
2,24
cu (kg/cm²)
0,82
0,96
1,00
1,05
1,20
1,23
1,28
1,32
1,40
1,31
1,28
1,28
1,23
1,20
1,12
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Perbandingan antara kuat tekan tanah asli dan tanah Remoulded
Strain (%)
Tanah asli
qu (kg/cm²)
Tanah remoulded
qu (kg/cm²)
0,5
0,23
0,14
1
0,42
0,19
2
0.65
0,28
3
1,23
0,37
4
1,40
0,59
5
1,12
0,40
6
0,53
0,31
7
0,35
0,18
Gambar 4.13 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded
Nilai kuat tekan tanah pada tanah asli adalah sebesar 1,40 kg/cm²,
sedangkan pada tanah remoulded diperoleh sebesar 0,59 kg/cm². Terjadi
penurunan yang cukup besar seperti terlihat pada Gambar 4.13. Penurunan ini
diakibatkan oleh perlakuan berupa kerusakan struktur tanah yang diterima oleh
tanah buatan (remoulded). Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya
Universitas Sumatera Utara
kerusakan struktural tanah tersebut disebut kesensitifan (sensitivity). Nilai
sensitifitas inilah yang akan menentukan klasifikasi tanah menurut senstifitasnya.
3
qu (kg/cm2)
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Persentase Serbuk Kaca
2% PC + % SK
Tanah Asli
Tanah Remoulded
Gambar 4.14 Grafik kuat tekan 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan SK (1 hari)
3
qu (kg/cm2)
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Persentase Serbuk Kaca
2% PC + % SK
Tanah Asli
Tanah Remoulded
Gambar 4.15 Grafik kuat tekan 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan SK (14 hari)
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan Gambar 4.14 tersebut didapat nilai kuat tekan tanah asli (qu)
sebesar 1,36 kg/cm². Kemudian dengan adanya penambahan campuran semen dan
serbuk kaca nilai kuat tekan semakin meningkat tetapi hanya sampai variasi
campuran 2% PC + 9% SK, pada variasi campuran tersebutlah nilai kuat tekan
tanah yang paling maksimum, pada waktu pemeraman 1 hari yaitu sebesar 2,72
kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari yaitu sebesar 2,79 kg/cm².
Reaksi
sementasi yang terjadi pada campuran tanah-semen membentuk butiran baru yang
lebih keras sehingga lebih kuat menahan beban yang diberikan.
Semen dan serbuk kaca yang bercampur dengan tanah mengakibatkan
terjadinya proses pertukaran kation alkali (Na+ dan K + ) dari tanah digantikan oleh
kation dari semen sehingga ukuran butiran lempung bertambah besar (flokulasi).
Selain proses flokulasi yang terjadi dalam stabilisasi tanah, terjadi pula proses
pozzolan, proses hidrasi, dan proses sementasi.
Proses pozzolan terjadi antara kalsium hidroksida dari tanah bereaksi
dengan silikat (SiO ) dan aluminat (AlO ) dari semen membentuk material
pengikat yang terdiri dari kalsium silikat atau aluminat silikat. Reaksi dari ion
Ca
+
dengan silikat dan aluminat dari permukaan partikel lempung membentuk
pasta semen (hydrated gel) sehingga mengikat partikel-partikel tanah. Proses
sementasi dapat juga terjadi karena sifat semen bila bercampur dengan air yang
sesuai akan menjadi pozzolan / sementasi.
Mekanisme terjadinya setting dan hardening (pengikatan dan pengerasan)
yaitu ketika terjadi pencampuran dengan air, maka akan terjadi air dengan C A
membentuk 3CaO. Al O . 3H O yang bersifat kaku dan berbentuk gel.
.
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya terjadi penurunan nilai kuat tekan pada penambahan serbuk
kaca 10% - 15%. Tetapi nilai qu pada variasi ini masih lebih tinggi dari nilai qu
tanah asli. Dengan demikian semakin banyak penambahan semen dan serbuk kaca
dengan waktu pemeraman yang panjang justru semakin memperkecil nilai qu
tanah. Hal ini dikarenakan penambahan kadar serbuk kaca pada tanah
memperkecil lekatan antara butiran tanah dan air, sehingga tanah menjadi mudah
pecah ketika diberi tekanan vertikal.
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh bahan
stabilisator semen portland tipe I dan serbuk kaca terhadap tanah lempung dengan
kadar campuran yang telah ditetapkan dan masa peram (curing time) selama 1 hari
dan 14 hari, dapat disimpulkan bahwa :
1.
Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis
CL (Clay-Low Plasticity) yaitu lempung anorganik dengan plastisitas
rendah sampai sedang.
2.
Berdasarkan klasifikasi AASHTO (American Association of State Highway
Transportation Official), sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
3.
Dari hasil uji Water Content didapat bahwa nilai kadar air tanah asli sebesar
12,53%.
4.
Dari hasil uji Specific Gravity didapat bahwa nilai berat jenis tanah asli yaitu
sebesar 2,65 dan berat jenis serbuk kaca sebesar 2,65.
5.
Dari uji Atterberg pada tanah asli diperoleh nilai Liquid Limit (LL) sebesar
48,90% dan Indeks Plastisitas (IP) sebesar 33,74%. Berdasarkan hasil
percobaan yang dilakukan diketahui bahwa dengan penambahan 2% PC +
15% SK, memiliki Indeks Plastisitas (IP) paling rendah yaitu sebesar
13,68% dan Liquid Limit (LL) sebesar 31,87%.
6.
Hasil uji Proctor Standart didapat nilai kadar air optimum tanah asli yaitu
sebesar 21,40% dengan berat isi kering maksimumnya sebesar 1,31 gr/cm³.
Universitas Sumatera Utara
7.
Dari hasil percobaan diketehui nilai campaction dengan waktu pemeraman
lebih lama (14 hari) lebih besar dibandingkan dengan 1 hari, yaitu berat isi
kering maksimum pada variasi campuran 2% PC + 9% SK pada waktu
pemeraman 1 hari sebesar 1,506 gr/cm³ sedangkan pada waktu pemeraman
14 hari sebesar 1,511 gr/cm³. Dan nilai kadar air optimum pada waktu
pemeraman 1 hari lebih besar dibandingkan dengan 14 hari, yaitu 19,62%
pada waktu pemeraman selama 1 hari sedangkan untuk waktu pemeraman
selama 14 hari kadar air optimumnya sebesar 19,30%.
8.
Dari uji Unconfined Compression Test yang dilakukan diketahui bahwa
pada tanah asli diperoleh nilai kuat tekan tanah (qu) sebesar 1,36 kg/cm²,
sedangkan pada tanah remoulded diperoleh nilai kuat tekan tanah (qu)
sebesar 0,63 kg/cm².
9.
Dari hasil percobaan diketahui bahwa nilai kuat tekan bebas tanah dengan
waktu pemeraman 14 hari lebih besar dibandingkan dengan nilai kuat tekan
bebas tanah dengan waktu pemeraman 1 hari.
10. Dari hasil penelitian yang dilakukan penambahan 2% PC + 9% SK dengan
waktu pemeraman 1 hari memiliki kuat tekan (qu) sebesar 2,72 kg/cm² dan
pada waktu pemeraman 14 hari tanah campuran 2% PC + 9% SK memiliki
nilai kuat tekan tanah (qu) yang paling besar yakni 2,79 kg/cm², dengan
klasifikasi tanah berdasarkan USCS menunjukkan bahwa tanah dengan
campuran 2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis CL (Clay-Low Platicity)
dan berdasarkan klasifikasi AASHTO menunjukkan tanah dengan campuran
2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis tanah A-6.
Universitas Sumatera Utara
11. Dari hasil penelitian (Batubara, 2016) di dapat nilai kuat tekan tanah (qu)
yang paling besar pada variasi campuran 2% G + 10% SK dengan usia
pemeraman 14 hari yaitu sebesar 2,75 kg/cm² dari penelitian menunjukkan
bahwa tanah yang di stabilisasi dengan campuran semen dan serbuk kaca
lebih baik dibandingkan tanah yang distabilisasi gypsum dan serbuk kaca.
5.2
Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh bahan
stabilisator semen dan abu gunung vulkanik terhadap tanah lempung, penulis
memberikan saran bahwa:
1.
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi lama pemeraman yang
berbeda sehingga dapat dilakukan perbandingan nilai antar variasi untuk
setiap bahan pencampur.
2.
Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai nilai ekonomis penggunaan
serbuk kaca sebagai bahan stabilisator (stabilizing agents) pada tanah
lempung jika dikombinasikan dengan bahan pencampur semen.
3.
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pengaruh penambahan semen dan
serbuk kaca pada jenis tanah yang lain.
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Program Penelitian
Metodologi penelitian yang penulis lakukan dalam penelitian ini
menggunakan metode Eksperimen di Laboratorium Mekanika Tanah, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penelitian yang dilakukan yaitu pada sampel
tanah yang tidak diberikan bahan stabilisasi (tanah asli) dan pada tanah yang
diberikan bahan stabilisasi kimiawi berupa penambahan Portland Cement (PC)
dan Serbuk Kaca (SK) dengan berbagai variasi campuran.
3.2
Pekerjaan Persiapan
Adapun pekerjaan persiapan yang dilakukan oleh peneliti dalam penelitian
ini yakni :
Mencari bahan literatur yang berkaitan dengan tanah lempung yang
distabilisasi dengan semen dan serbuk kaca, serta literatur mengenai pengujian
kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test).
Penyediaan alat dan bahan penelitian
- Persiapan Alat
Peneliti menentukan dan menyusun alat-alat yang akan digunakan selama
penelitian, mulai dari penelitian tahap awal hingga penelitian tahap akhir.
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat untuk uji kadar
air, uji berat spesifik, uji batas-batas konsistensi, uji pemadatan, uji kuat
tekan bebas dan peralatan lainnya yang ada di Laboratorium Mekanika
Universitas Sumatera Utara
Tanah Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah sesuai
dengan standarisasi American Society for Testing Material (ASTM).
- Persiapan Bahan
a. Tanah
Sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari PTPN II,
Patumbak, Deli Serdang, Sumatera Utara. Pada penelitian ini digunakan
sampel disturbed dan undisturbed. Untuk pengambilan tanah disturbed
dengan cara penggalian menggunakan cangkul kemudian dimasukan
kedalam karung. Sedangkan pada pengambilan sampel tanah undisturbed
menggunakan alat hand bor. Tanah yang diambil kemudian dikeringkan
hingga kering udara dan ditumbuk dengan alat pemecah mekanis.
b. Semen
Semen yang dipakai adalah jenis semen Portland type I, dengan merk
dagang Holcim (PPC/Portland Pozzolan Cement).
c. Serbuk Kaca
Serbuk Kaca yang dipakai adalah abu yang diambil dari limbah kaca di
Kota Medan, Sumatera Utara. Kemudian serbuk kaca disaring dengan
menggunakan saringan no. 200.
d. Air
Air yang digunakan berasal dari Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan
Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
3.3
Pembuatan Benda Uji
Pembuatan benda uji dibagi menjadi beberapa macam sesuai dengan
pengujian masing-masing dengan kadar semen dan serbuk kaca yang tetap untuk
semua pengujian.
3.3.1
Benda Uji untuk Pengujian Batas-batas Atterberg
Tanah yang dipakai adalah tanah yang telah disaring dengan saringan No.
40. Kemudian tanah tersebut ditimbang sebesar 1 kg untuk satu benda uji dan
dimasukan ke dalam plastik. Setelah itu, tanah tersebut dicampur dengan semen
dan serbuk kaca. Benda uji yang dibuat untuk pengujian batas-batas Atterberg
adalah sebanyak 15 buah.
3.3.2
Benda Uji untuk Pengujian Compaction
Untuk pengujian ini tanah disaring dengan saringan No. 4 ditimbang sebesar
2 kg untuk satu benda uji. Kemudian sama halnya dengan pengujian Atterberg
tanah dimasukan ke dalam plastik dan dicampur dengan semen, serbuk kaca dan
air. Lalu dilakukan pemeraman selama 1 hari dan 14 hari. Untuk setiap variasi
campuran dibutuhkan 5 benda uji dikarenakan penambahan air yang berbedabeda. Sehingga total benda uji pada pengujian ini adalah 150 buah.
3.3.3
Benda Uji untuk Pengujian Unconfined Compression Test
Tanah disaring dengan saringan No. 4 ditimbang sebesar 2 kg untuk satu
benda uji. Kemudian tanah dimasukan ke dalam plastik dan dicampur dengan
semen, serbuk kaca dan air. Dilakukan pemeraman selama 1 hari dan 14 hari
Universitas Sumatera Utara
sebelum dilakukan pengujian. Pada pengujian ini benda uji yang dibuat sebanyak
masing-masing waktu pemeraman 15 buah.
3.4
Pelaksanaan Pengujian
Pengujian yang dilakukan dibagi menjadi 2 bagian yaitu pengujian untuk
tanah dan pengujian untuk serbuk kaca, adapun pengujian-pengujian tersebut
adalah sebagai berikut :
3.4.1 Tanah
3.4.1.1 Tanah asli
Adapun pengujian untuk tanah asli meliputi :
- Uji Kadar Air
- Uji Berat Spesifik
- Uji Batas-batas Atterberg
- Uji Analisa Saringan
- Uji Pemadatan
- Uji Kuat Tekan Bebas
3.4.1.2 Tanah yang telah distabilisasi
Adapun pengujian untuk tanah yang telah dicampur dengan semen dan
serbuk kaca meliputi :
- Uji Pemadatan
- Uji Kuat Tekan Bebas
-
Universitas Sumatera Utara
3.4.2 Serbuk Kaca
Untuk pengujian serbuk kaca yaitu terdiri dari :
- Uji Berat Spesifik
- Uji Analisa Saringan
- Uji Batas-batas Atterberg
3.5
Analisis Data Laboratorium
Setelah seluruh data-data diperoleh baik dari pengujian sifat fisik dan sifat
mekanis, kemudian dilakukan pengumpulan data. Setelah data dikumpulkan, lalu
dilakukan analisa data. Semua hasil yang didapat dari pelaksanaan penelitian akan
ditampilkan dalam bentuk tabel, grafik hubungan serta penjelasan-penjelasan.
Universitas Sumatera Utara
Mulai
Studi literatur
Persiapan
Penyediaan bahan
Semen (PC)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Tanah
Serbuk Kaca (SK)
Uji Kadar Air
Uji Berat Spesifik
Uji Atterberg
Uji Analisa Saringan
Uji Compaction
Uji Kuat Tekan Bebas
Pembuatan Benda Uji
1. Kombinasi campuran
2% PC + 0% SK
2% PC + 6% SK
2% PC + 11% SK
2% PC + 2% SK
2% PC + 7% SK
2% PC + 12% SK
2% PC + 3% SK
2% PC + 8% SK
2% PC + 13% SK
2% PC + 4% SK
2% PC + 9% SK
2% PC + 14% SK
2% PC + 5% SK
2% PC + 10% SK
2% PC + 15% SK
2. Lakukan pemeraman (curing time) 1 hari untuk 15 sampel dan 14 hari untuk 15
sampel lainnya..
Uji Compaction
Uji Kuat Tekan Bebas
Analisis Data
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Pendahuluan
Pada bab ini akan menjelaskan mengenai hasil pengujian dan pembahasan
penelitian uji kuat tekan bebas tanah lempung dengan campuran semen 2% dan
serbuk kaca yang bervariasi antara 2% sampai 15% dengan lama waktu
pemeraman (curing time) 1 dan 14 hari. Penelitian dilakukan di Laboratorium
Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
4.2
Pengujian Sifat Fisik Sampel
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli
Adapun hasil uji sifat fisik tanah asli ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut.
Hasil-hasil pengujian sifat fisik tanah ini meliputi :
Kadar Air
Berat Jenis
Batas-batas Atterberg
Uji Analisa Butiran
Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah
No.
Pengujian
Hasil
1.
Kadar air ( water content )
12,53 %
2.
Berat spesifik ( specific gravity )
2,65
3.
Batas cair ( liquid limit )
48,90 %
4.
Batas plastis ( plastic limit )
15,17%
5.
Indeks plastisitas ( plasticity index )
33,74%
6.
Persen lolos saringan no 200
50,04%
Universitas Sumatera Utara
Dari data di atas, berdasarkan sistem klasifikasi AASHTO dimana diperoleh
data berupa persentase tanah lolos ayakan no. 200 sebesar 50,04% dan nilai batas
cair (liquid limit) sebesar 48,90% maka sampel tanah memenuhi persyaratan
minimal lolos ayakan no. 200 sebesar 36%, memiliki batas cair (liquid limit) ≥ 41
dan indeks plastisitas (plasticity index) > 11, sehingga tanah sampel dapat
diklasifikasikan dalam jenis tanah A-7-6.
Menurut sistem klasifikasi USCS, dimana diperoleh data berupa nilai indeks
plastisitas sebesar 33,74% dan nilai batas cair (liquid limit) sebesar 48,90%
sehingga dilakukan plot pada grafik penentuan klasifikasi tanah yaitu yang
ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari hasil plot diperoleh tanah termasuk dalam
kelompok CL yaitu lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang.
Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Grafik analisa saringan tanah asli
Gambar 4.3 Grafik batas cair (Liquid Limit), Atterberg Limit
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Serbuk Kaca
Adapun hasil uji sifat fisik serbuk kaca ditunjukkan pada Tabel 4.2 berikut.
Hasil-hasil pengujian sifat fisik serbuk kaca ini meliputi :
Kadar Air
Berat Spesifik
Universitas Sumatera Utara
Batas-batas Atterberg
Uji Analisa Butiran
Tabel 4.2 Data uji sifat fisik serbuk kaca
No.
Pengujian
Hasil
1.
Kadar air ( water content )
4,75%
2.
Berat spesifik ( specific gravity )
2,65
3.
Batas cair ( liquid limit )
Non Plastis
4.
Batas plastis ( plastic limit )
Non Plastis
5.
Indeks plastisitas ( plasticity index )
Non Plastis
6.
Persen lolos saringan no 200
15,06%
Dari data di atas, berdasarkan sistem klasifikasi AASHTO dimana diperoleh
data berupa persentase serbuk kaca lolos ayakan no. 200 sebesar 15,06%
sedangkan nilai batas cair (liquid limit), batas plastis (plastic limit), dan indeks
plastisitas (plasticity index) merupakan non plastis.
Gambar 4.4 Grafik analisa saringan serbuk kaca
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stabilisator
Hasil dari pengujian sifat fisik tanah yang telah dicampur dengan semen dan
serbuk kaca ditunjukkan pada Tabel 4.3. Grafik hubungan antara nilai batas cair
(LL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.5, hubungan antara
nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran ditunjukkan pada Gambar 4.6,
dan hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi campuran
ditunjukkan pada Gambar 4.7.
Tabel 4.3 Data hasil uji atterberg limit
Batas - Batas Atterberg
Sampel
LL
PL
PI
Tanah Asli
48,90
15,17
33,74
2% PC
44,77
14,73
30,04
2% PC + 2% SK
43,13
15,06
28,07
2% PC + 3% SK
42,52
15,21
27,31
2% PC + 4% SK
41,98
15,56
26,42
2% PC + 5% SK
40,14
15,88
24,26
2% PC + 6% SK
38,93
16,17
22,76
2% PC + 7% SK
38,56
16,45
22,11
2% PC + 8% SK
36,70
16,86
19,84
2% PC + 9% SK
36,34
17,01
19,33
2% PC + 10% SK
35,16
17,25
17,91
2% PC + 11% SK
34,98
17,45
17,53
2% PC + 12% SK
33,28
17,60
15,68
2% PC + 13% SK
33,22
17,84
15,37
2% PC + 14% SK
32,32
18,17
14,14
2% PC + 15% SK
31,87
18,19
13,68
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.1 Batas Cair (Liquid Limit)
60
NIlai Batas Caiir
50
40
30
20
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran
2%PC dan SK
Gambar 4.5 tersebut menunjukkan bahwa batas cair akibat penambahan
semen dan serbuk kaca mengalami penurunan. Semakin besar persentase
campuran serbuk kaca, maka semakin kecil batas cairnya. Pada tanah asli batas
cair mencapai 48,90 %, sedangkan nilai batas cair terendah pada penambahan 2%
semen dengan 15% serbuk kaca adalah sebesar 31,87%. Hal tersebut disebabkan
akibat tanah mengalami proses sementasi oleh semen.
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.2 Batas Plastis (Plastic Limit)
25
NIlai Batas PLastis
20
15
10
5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + SK
Tanah Asli
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 2% PC dan % SK
Pada Gambar 4.6 menunjukkan terjadinya peningkatan nilai batas plastis
akibat penambahan semen dan serbuk kaca. Nilai batas plastis meningkat seiring
dengan penambahan kadar serbuk kaca. Untuk tanah asli batas plastisnya yaitu
15,17% dan terus meningkat sampai variasi campuran 2% PC + 15% SK dengan
nilai batas plastis mencapai 18,19%.
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.3 Indeks Plastisitas (Plasticity Index)
40
NIlai Indeks Plastisitas
35
30
25
20
15
10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara nilai Indeks Plastisitas (IP) dengan variasi
campuran 2%PC dan SK
Gambar 4.7 menunjukkan bahwa dengan penambahan bahan stabilisasi
maka nilai indeks plastisitas akan menurun. Indeks plastisitas dari tanah asli yang
awalnya dengan nilainya sebesar 33,74% kemudian turun sampai menjadi 13,68%
pada penambahan 2% semen dan 15% serbuk kaca.
Hasil penelitian batas-batas konsistensi setelah penambahan semen dan
serbuk kaca adalah sebagai berikut. Terlihat bahwa semakin tinggi kadar serbuk
kaca batas plastis meningkat dan batas cair menurun, sehingga indeks plastisitas
Universitas Sumatera Utara
(IP) tanah menurun. Fenomena tersebut menunjukkan terjadinya pertukaran ionion K + (potassium) dan Na+ (sodium) yang terkandung dalam tanah lempung oleh
ion-ion Ca++ dan Mg ++ yang terkandung didalam semen. Pertukaran kation pada
partikel-partikel lempung membuat ukuran partikel menjadi bertambah besar dan
mengurangi indeks plastisitas tanah yang kemudian diikuti oleh penurunan
potensi pengembangan tanah. Penambahan semen dan serbuk kaca juga akan
meningkatkan derajat keasaman (pH) tanah yang berakibat pada peningkatan
kapasitas pertukaran ion-ion positif (kation).
Selain itu, silica (SiO ),
dan alumina (Al O )
dari semen bercampur
dengan air membentuk pasta yang mengikat partikel lempung dan menutupi poripori tanah. Rongga-rongga pori yang dikelilingi bahan sementasi yang lebih sulit
ditembus air akan membuat campuran tanah-semen lebih tahan terhadap
penyerapan air sehingga menurunkan sifat plastisitasnya.
4.3
Pengujian Sifat Mekanis Tanah
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli (Compaction)
Dalam pengujian ini diperoleh hubungan antara kadar air optimum dan berat
isi kering maksimum. Peneliti menggunakan metode pengujian dengan uji
pemadatan Proctor Standart. Dimana alat dan bahan yang digunakan diantaranya:
Mould cetakan Ø 10,2 cm, diameter dalam Ø 10,16 cm.
Berat penumbuk 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30 cm.
Sampel tanah lolos saringan no 4.
Hasil uji pemadatan Proctor Standart tanah asli ditampilkan pada Tabel
4.4 dan kurva pemadatan ditampilkan pada Gambar 4.8.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli
No
Hasil pengujian
Nilai
1
Kadar air optimum
21,40%
2
Berat isi kering maksimum
1,31 gr/cm3
2
ZAV
1.8
1.6
γd (gr/cm3)
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
w (%)
Zero Air Void
Compaction Curve
28
30
Gambar 4.8 Kurva kepadatan tanah asli
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator
Hasil pengujian sifat mekanis tanah yang telah dicampur dengan bahan
stabilisator berupa semen dan limbah besi ditunjukkan pada Tabel 4.5 dan Tabel
4.6 dan hubungan antara nilai berat isi kering dengan variasi campuran untuk
masing-masing waktu pemeraman ditunjukkan pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10
serta hubungan kadar air optimum dengan variasi campuran ditunjukkan pada
Gambar 4.12 dan Gambar 4.13.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.5 Data hasil uji Compaction (1 hari)
Sampel
γd maks
(gr/cm³)
Wopt
(%)
2% PC
1,33
20,35
2%PC+2%SK
1,34
20,70
2%PC+3%SK
1,37
20,63
2%PC+4%SK
1,38
20,41
2%PC+5%SK
1,38
20,25
2%PC+6%SK
1,41
20,13
2%PC+7%SK
1,42
20,01
2%PC+8%SK
1,44
19,86
2%PC+9%SK
1,51
19,62
2%PC+10%SK
1,47
19,58
2%PC+11%SK
1,45
19,37
2%PC+12%SK
1,44
19,12
2%PC+13%SK
1,42
18,93
2%PC+14%SK
1,40
18,83
2%PC+15%SK
1,37
18,66
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Data hasil uji Compaction (14 hari)
Sampel
γd maks
(gr/cm³)
Wopt
(%)
2% PC
1,33
20,82
2%PC+2%SK
1,35
20,65
2%PC+3%SK
1,37
20,60
2%PC+4%SK
1,38
20,35
2%PC+5%SK
1,41
20,20
2%PC+6%SK
1,42
19,99
2%PC+7%SK
1,43
19,88
2%PC+8%SK
1,45
19,75
2%PC+9%SK
1,51
19,30
2%PC+10%SK
1,48
19,28
2%PC+11%SK
1,45
19,25
2%PC+12%SK
1,44
19,15
2%PC+13%SK
1,42
19,08
2%PC+14%SK
1,40
18,95
2%PC+15%SK
1,39
18,74
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks)
Dari pengujian pemadatan tanah yang telah dilakukan pada tanah asli
diperoleh nilai berat isi kering tanah asli sebesar 1,31 gr/cm³. Gambar 4.10 dan
Gambar 4.11 menunjukkan bahwa nilai berat isi kering semakin meningkat jika
Universitas Sumatera Utara
ditambahkan campuran semen dan serebuk kaca dan yang paling besar ketika
tanah ditambahan bahan stabilisasi 2% Portland Cement (PC) + 9% Serbuk Kaca
pada waktu pemeraman 1 hari dan 14 hari yakni sebesar 1,51 gr/cm³ dan
mengalami penurunan ketika penambahan kadar serbuk kaca selanjutnya.
Hal ini disebabkan semen mengisi rongga pori tanah, yang pada kondisi
tanah asli, rongga pori tersebut terisi oleh air dan udara. Akibat adanya semen dan
serbuk kaca dalam rongga pori tanah ini, prosentase air yang dikandung tanah
menjadi berkurang. Peningkatan jumlah partikel padat pada tanah berdampak
pada peningkatan berat volume keringnya dibandingkan pada kondisi tanah asli.
Sedangkan penurunan berat isi kering tanah ini terjadi karena tanah telah
melewati penambahan efektif bahan stabilisator yaitu sebesar 2% PC + 9% SK.
Jumlah bahan stabilisator yang semakin bertambah terhadap berat tanah asli yang
tetap akan membuat kemampuan mengikatnya berkurang sehingga akan
memperkecil lekatan antar butiran pada tanah dan air sehingga tanah pun jadi
mudah pecah.
Selain itu meningkatnya kepadatan maksimum ini disebabkan karena
terjadinya reaksi posolanik yang semakin meningkat karena unsur-unsur SiO ,
Al O , dan Fe O yang bertambah oleh semen. Proses pozzolan terjadi antara
kalsium hidroksida dari tanah bereaksi dengan silikat (SiO ) dan aluminat (AlO )
dari semen membentuk material pengikat yang terdiri dari kalsium silikat atau
aluminat silikat. Reaksi dari ion Ca
+
dengan silikat (SiO ), dan aluminat (Al O )
dari permukaan partikel lempung membentuk pasta semen (hydrated gel)
sehingga mengikat partikel-partikel tanah
Universitas Sumatera Utara
Berat Isi Kering
Maksimum (gr/cm3)
1.55
1.5
1.45
1.4
1.35
1.3
1.25
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan variasi campuran (1 hari)
Berat Isi Kering
Maksimum (gr/cm3)
1.55
1.5
1.45
1.4
1.35
1.3
1.25
0
2
4
6
8
10
12
14
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan variasi campuran (14 hari)
Universitas Sumatera Utara
16
4.3.2.2 Kadar Air Optimum (wopt )
Hasil kadar air optimum dari percobaan yang dilakukan diketahui bahwa
nilai kadar air optimum tanah asli pada yaitu sebesar 21,40% selanjutnya
mengalami penurunan. Gambar 4.11 dam Gambar 4.12 menunjukkan nilai kadar
air optimum paling kecil pada saat penambahan 2% Portland Cement (PC) + 15%
Serbuk Kaca
(SK) yakni sebesar 18,6% dan mengalami peningkatan ketika
penambahan kadar serbuk kaca selanjutnya.
Kadar air optimum dari percobaan ini mengalami penurunan seiring
penambahan persentase bahan stabilisator. Penurunan kadar air optimum ini
disebabkan karena bahan stabilisator mendesak air keluar dari pori tanah dan
rongga pada tanah yang berisi air akan digantikan oleh bahan stabilisasi sehingga
air pun tidak bisa masuk kembali kedalam mikropori tanah, akibatnya persentase
air yang dikandung tanah menjadi berkurang.
Kadar Air Optimum (%)
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
denganvariasi campuran (1 hari)
Universitas Sumatera Utara
Kadar Air Optimum (%)
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2% PC + % SK
2% PC + % SK
Tanah Asli
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt ) dengan
variasi campuran (14 hari)
4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)
Dalam pengujian ini akan diperoleh hubungan antara nilai kuat tekan bebas
tanah (qu) pada tanah asli dan tanah buatan (remoulded) serta nilai kuat tekan
bebas tanah (qu) pada tiap variasi tanah yang telah dicampur dengan bahan
stabilisasi semen dan serbuk kaca dengan waktu pemeraman selama 1 hari dan 14
hari. Selanjutnya dari hasil nilai qu diperoleh nilai kohesi (cu) yaitu sebesar ½ qu.
Hasil pengujian kuat tekan bebas yang dilakukan pada setiap variasi
campuran ditunjukkan pada Tabel 4.7 dan Tabel 4.8. Pada Gambar 4.14
ditunjukkan perbandingan nilai kuat tekan tanah (qu) antara tanah asli dengan
tanah remoulded dan pada Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 ditunjukkan nilai kuat
tekan tanah (qu) yang diperoleh di setiap variasi campuran.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.7 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca (1 hari)
Sampel
Qu (kg/cm²)
cu (kg/cm²)
Tanah Asli
1,36
0,68
Tanah Remoulded
0,63
0,31
2% PC
1,59
0,80
2%PC+2%SK
1,88
0,94
2%PC+3%SK
1,97
0,99
2%PC+4%SK
2,04
1,02
2%PC+5%SK
2,28
1,14
2%PC+6%SK
2,30
1,15
2%PC+7%SK
2,48
1,24
2%PC+8%SK
2,52
1,26
2%PC+9%SK
2,72
1,36
2%PC+10%SK
2,57
1,28
2%PC+11%SK
2,45
1,23
2%PC+12%SK
2,44
1,22
2%PC+13%SK
2,41
1,21
2%PC+14%SK
2,38
1,19
2%PC+15%SK
2,17
1,09
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.8 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca (14 hari)
Sampel
qu (kg/cm²)
2% PC
1,64
2%PC+2%SK
1,92
2%PC+3%SK
1,99
2%PC+4%SK
2,10
2%PC+5%SK
2,39
2%PC+6%SK
2,46
2%PC+7%SK
2,57
2%PC+8%SK
2,64
2%PC+9%SK
2,79
2%PC+10%SK
2,61
2%PC+11%SK
2,57
2%PC+12%SK
2,55
2%PC+13%SK
2,46
2%PC+14%SK
2,39
2%PC+15%SK
2,24
cu (kg/cm²)
0,82
0,96
1,00
1,05
1,20
1,23
1,28
1,32
1,40
1,31
1,28
1,28
1,23
1,20
1,12
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Perbandingan antara kuat tekan tanah asli dan tanah Remoulded
Strain (%)
Tanah asli
qu (kg/cm²)
Tanah remoulded
qu (kg/cm²)
0,5
0,23
0,14
1
0,42
0,19
2
0.65
0,28
3
1,23
0,37
4
1,40
0,59
5
1,12
0,40
6
0,53
0,31
7
0,35
0,18
Gambar 4.13 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan
regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded
Nilai kuat tekan tanah pada tanah asli adalah sebesar 1,40 kg/cm²,
sedangkan pada tanah remoulded diperoleh sebesar 0,59 kg/cm². Terjadi
penurunan yang cukup besar seperti terlihat pada Gambar 4.13. Penurunan ini
diakibatkan oleh perlakuan berupa kerusakan struktur tanah yang diterima oleh
tanah buatan (remoulded). Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya
Universitas Sumatera Utara
kerusakan struktural tanah tersebut disebut kesensitifan (sensitivity). Nilai
sensitifitas inilah yang akan menentukan klasifikasi tanah menurut senstifitasnya.
3
qu (kg/cm2)
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Persentase Serbuk Kaca
2% PC + % SK
Tanah Asli
Tanah Remoulded
Gambar 4.14 Grafik kuat tekan 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan SK (1 hari)
3
qu (kg/cm2)
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Persentase Serbuk Kaca
2% PC + % SK
Tanah Asli
Tanah Remoulded
Gambar 4.15 Grafik kuat tekan 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan SK (14 hari)
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan Gambar 4.14 tersebut didapat nilai kuat tekan tanah asli (qu)
sebesar 1,36 kg/cm². Kemudian dengan adanya penambahan campuran semen dan
serbuk kaca nilai kuat tekan semakin meningkat tetapi hanya sampai variasi
campuran 2% PC + 9% SK, pada variasi campuran tersebutlah nilai kuat tekan
tanah yang paling maksimum, pada waktu pemeraman 1 hari yaitu sebesar 2,72
kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari yaitu sebesar 2,79 kg/cm².
Reaksi
sementasi yang terjadi pada campuran tanah-semen membentuk butiran baru yang
lebih keras sehingga lebih kuat menahan beban yang diberikan.
Semen dan serbuk kaca yang bercampur dengan tanah mengakibatkan
terjadinya proses pertukaran kation alkali (Na+ dan K + ) dari tanah digantikan oleh
kation dari semen sehingga ukuran butiran lempung bertambah besar (flokulasi).
Selain proses flokulasi yang terjadi dalam stabilisasi tanah, terjadi pula proses
pozzolan, proses hidrasi, dan proses sementasi.
Proses pozzolan terjadi antara kalsium hidroksida dari tanah bereaksi
dengan silikat (SiO ) dan aluminat (AlO ) dari semen membentuk material
pengikat yang terdiri dari kalsium silikat atau aluminat silikat. Reaksi dari ion
Ca
+
dengan silikat dan aluminat dari permukaan partikel lempung membentuk
pasta semen (hydrated gel) sehingga mengikat partikel-partikel tanah. Proses
sementasi dapat juga terjadi karena sifat semen bila bercampur dengan air yang
sesuai akan menjadi pozzolan / sementasi.
Mekanisme terjadinya setting dan hardening (pengikatan dan pengerasan)
yaitu ketika terjadi pencampuran dengan air, maka akan terjadi air dengan C A
membentuk 3CaO. Al O . 3H O yang bersifat kaku dan berbentuk gel.
.
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya terjadi penurunan nilai kuat tekan pada penambahan serbuk
kaca 10% - 15%. Tetapi nilai qu pada variasi ini masih lebih tinggi dari nilai qu
tanah asli. Dengan demikian semakin banyak penambahan semen dan serbuk kaca
dengan waktu pemeraman yang panjang justru semakin memperkecil nilai qu
tanah. Hal ini dikarenakan penambahan kadar serbuk kaca pada tanah
memperkecil lekatan antara butiran tanah dan air, sehingga tanah menjadi mudah
pecah ketika diberi tekanan vertikal.
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh bahan
stabilisator semen portland tipe I dan serbuk kaca terhadap tanah lempung dengan
kadar campuran yang telah ditetapkan dan masa peram (curing time) selama 1 hari
dan 14 hari, dapat disimpulkan bahwa :
1.
Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis
CL (Clay-Low Plasticity) yaitu lempung anorganik dengan plastisitas
rendah sampai sedang.
2.
Berdasarkan klasifikasi AASHTO (American Association of State Highway
Transportation Official), sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
3.
Dari hasil uji Water Content didapat bahwa nilai kadar air tanah asli sebesar
12,53%.
4.
Dari hasil uji Specific Gravity didapat bahwa nilai berat jenis tanah asli yaitu
sebesar 2,65 dan berat jenis serbuk kaca sebesar 2,65.
5.
Dari uji Atterberg pada tanah asli diperoleh nilai Liquid Limit (LL) sebesar
48,90% dan Indeks Plastisitas (IP) sebesar 33,74%. Berdasarkan hasil
percobaan yang dilakukan diketahui bahwa dengan penambahan 2% PC +
15% SK, memiliki Indeks Plastisitas (IP) paling rendah yaitu sebesar
13,68% dan Liquid Limit (LL) sebesar 31,87%.
6.
Hasil uji Proctor Standart didapat nilai kadar air optimum tanah asli yaitu
sebesar 21,40% dengan berat isi kering maksimumnya sebesar 1,31 gr/cm³.
Universitas Sumatera Utara
7.
Dari hasil percobaan diketehui nilai campaction dengan waktu pemeraman
lebih lama (14 hari) lebih besar dibandingkan dengan 1 hari, yaitu berat isi
kering maksimum pada variasi campuran 2% PC + 9% SK pada waktu
pemeraman 1 hari sebesar 1,506 gr/cm³ sedangkan pada waktu pemeraman
14 hari sebesar 1,511 gr/cm³. Dan nilai kadar air optimum pada waktu
pemeraman 1 hari lebih besar dibandingkan dengan 14 hari, yaitu 19,62%
pada waktu pemeraman selama 1 hari sedangkan untuk waktu pemeraman
selama 14 hari kadar air optimumnya sebesar 19,30%.
8.
Dari uji Unconfined Compression Test yang dilakukan diketahui bahwa
pada tanah asli diperoleh nilai kuat tekan tanah (qu) sebesar 1,36 kg/cm²,
sedangkan pada tanah remoulded diperoleh nilai kuat tekan tanah (qu)
sebesar 0,63 kg/cm².
9.
Dari hasil percobaan diketahui bahwa nilai kuat tekan bebas tanah dengan
waktu pemeraman 14 hari lebih besar dibandingkan dengan nilai kuat tekan
bebas tanah dengan waktu pemeraman 1 hari.
10. Dari hasil penelitian yang dilakukan penambahan 2% PC + 9% SK dengan
waktu pemeraman 1 hari memiliki kuat tekan (qu) sebesar 2,72 kg/cm² dan
pada waktu pemeraman 14 hari tanah campuran 2% PC + 9% SK memiliki
nilai kuat tekan tanah (qu) yang paling besar yakni 2,79 kg/cm², dengan
klasifikasi tanah berdasarkan USCS menunjukkan bahwa tanah dengan
campuran 2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis CL (Clay-Low Platicity)
dan berdasarkan klasifikasi AASHTO menunjukkan tanah dengan campuran
2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis tanah A-6.
Universitas Sumatera Utara
11. Dari hasil penelitian (Batubara, 2016) di dapat nilai kuat tekan tanah (qu)
yang paling besar pada variasi campuran 2% G + 10% SK dengan usia
pemeraman 14 hari yaitu sebesar 2,75 kg/cm² dari penelitian menunjukkan
bahwa tanah yang di stabilisasi dengan campuran semen dan serbuk kaca
lebih baik dibandingkan tanah yang distabilisasi gypsum dan serbuk kaca.
5.2
Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh bahan
stabilisator semen dan abu gunung vulkanik terhadap tanah lempung, penulis
memberikan saran bahwa:
1.
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi lama pemeraman yang
berbeda sehingga dapat dilakukan perbandingan nilai antar variasi untuk
setiap bahan pencampur.
2.
Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai nilai ekonomis penggunaan
serbuk kaca sebagai bahan stabilisator (stabilizing agents) pada tanah
lempung jika dikombinasikan dengan bahan pencampur semen.
3.
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pengaruh penambahan semen dan
serbuk kaca pada jenis tanah yang lain.
Universitas Sumatera Utara