Kajian Efektifitas Penggunaan Semen Portland dan Limbah Karbit terhadap Stabilitas Tanah Lempung Ditinjau Dari Nilai CBR

TUGAS AKHIR

KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN SEMEN PORTLAND DAN
LIMBAH KARBIT TERHADAP STABILITAS TANAH LEMPUNG
DITINJAU DARI NILAI CBR

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

Disusun Oleh :

INTAN NOVIA SARI
110404082

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

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Tanah lempung yang memiliki kadar mineral lempung yang tinggi akan
mudah dipengaruhi oleh air, sehingga akan mempengaruhi sifat kembang
susutnya dan daya dukung tanah. Penggunaan tanah lempung sebagai material
konstruksi kurang memberi kebaikan bagi konstruksi, karena tanah lempung
memiliki sifat yang kurang baik terhadap kelangsungan pekerjaan kontruksi.
Untuk itu perlu dilakukan perbaikan untuk memperbaiki dan meningkatkan sifat
dan kekuatan tanah lempung .Stabilisasi merupakan salah satu usaha dalam
memperbaiki kondisi tanah yang memiliki indeks propertis yang kurang baik
misalnya dengan menambahkan bahan kimia pada tanah. Salah satunya dengan
menambahkan tanah lempung dengan limbah karbit.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbaikan nilai index
properties akibat penambahan 2% PC dan limbah karbit terhadap tanah lempung,
serta untuk mengetahui nilai daya dukung CBR(California Bearing Ratio) akibat
penambahan bahan stabilisasi, serta kadar optimum penambahan Limbah Karbit.
Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan 2% semenpada
tanah memiliki nilai cbr sebesar 5,76%, dan penambahan 2% semen dan 9%

limbah karbit dengan waktu pemeraman 14 hari memiliki nilai cbr terbesar yaitu
9,95%. Hasil perlakuan terhadap nilai CBR pada kondisi tidak terendam
(unsoaked) menunjukkan kenaikan nilai CBR hingga kadar campuran limbah
karbit 9% dan mengalami penurunan pada kadar campuran limbah karbit 10%
dan11%.

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

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang
berjudul “Kajian Efektifitas Penggunaan Semen Portland Dan Limbah Karbit
Terhadap Stabilitas Tanah Lempung Ditinjau Dari Nilai Cbr”.Penulisan Tugas
Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana
Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala,
tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua penulis Bapak Purwarno, SS, MA.,dan Ibu Surya
Ningsihyang dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam
merawat, mendidik, menjaga, mendukung serta mendoakan agar penulis
bisa terus lebih baik dalam hal apapun.
2. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai dosen pembimbing yang telah
memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., dan bapak Ir. Rudi Iskandar, MT.,
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara.

ii
Universitas Sumatera Utara

7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
memberikan pengajaran kepada penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USUyang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini khususnya
Prasetyo dan Iqbal yang banyak meluangkan waktu dan membantu
penulis.
10. Ketiga adik tersayang Sylvia Mardhatillah, Khairiah Wilda dan Mhd. Azka
Rizqullah yang selalu mendoakan dan memberikan semangat dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
11. Surendra Agung Hanggono yang selalu memberikan semangat, dukungan,
doa juga bantuan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

12. Teman kelompok Tugas Akhir sekaligus sahabat baik Faraditha dan Adel
yang saling membantu dan menyemangati satu sama lain.
13. Rekan-rekan seperjuangan stambuk 2011, Rozaqon, Wahyu, Eky, Ilham,
dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah
memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
14. Teman-teman Geoteknik, Iren, Lini, Jeriko, Surya, Sormin, Ade, Wilda
dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas doa, semangat,
dukungan, serta motivasi yang diberikan.
15. Teman-temanSastra Inggris UISU, Wirda, Kak Yani, Dewi, dan Kak Novi
yang selalu memberi dukungan dan semangat dalam keadaan apapun.
16. Teman-teman SMA,Keke, Rini, Oktia, Nindy, Hafiz, Nugha, Bibi, dan
Hanafi yang selalu menyemangati dan mengingatkan untuk segera
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
17. Seluruh stambuk 2008, khususnya bang Ozi, bang Ibnu, bang Ucup dan
bang Topan yang telah memberi dukungan serta semangat dalam
pengerjaan tugas akhir ini.

iii
Universitas Sumatera Utara

18. Adik-adik stambuk 2014, Ridho, Rajib, Arya, Deny, Darma, Fahrurozi dan
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yg yang telah
meyumbangkan waktu dan tenaga untuk membantu penulis dalam proses
pengerjaan Tugas Akhir.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna.
Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun
dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi
penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.

Medan, Februari 2016

Intan Novia Sari
11 0404 082

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Abstrak ............................................................................................................. i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xi
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xii
Daftar Lampiran................................................................................................xiv
BAB I

BAB II

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

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

1.2

Latar Belakang ..................................................................... 3

1.3

Tujuandan Manfaat Penelitian ............................................. 5
1.3.1

Tujuan ...................................................................... 5

1.3.2

Manfaat .................................................................... 6

1.4

PembatasanPenelitian ......................................................... 6

1.5

MetodologiPenelitian .......................................................... 7

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 9

2.1

Tinjauan Umum ................................................................... 9
2.1.1 Tanah........................................................................ 9
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ............................................. 9
2.1.2.1 Kadar Air (Moisture Content) ................... 11
2.1.2.2 Angka Pori (Void Ratio) ............................ 11
2.1.2.3 Porositas(Porosity) .................................... 12
2.1.2.4 Berat Volume Basah (Unit Weight) ........... 12

v
Universitas Sumatera Utara

2.1.2.5 Berat Volume Kering (Dry Unit Weight) .. 13
2.1.2.6 Berat Volume Butiran Padat
(Soil Volume Weight) ................................. 13
2.1.2.7 Berat Jenis (Specific Gravity) ................... 14
2.1.2.8 Derajat Kejenuhan (S)................................ 15
2.1.3

Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit) .................. 16
2.1.3.1 Batas Cair (Liquid Limit) .......................... 17
2.1.3.2 Batas Plastis (Plastic Limit) ....................... 18
2.1.3.3 Batas Susut (Shrinkage Limit) ................... 19
2.1.3.4 Indeks Plastisitas (PlasticityIndex) ............ 20

2.1.4 Sistem Klasifikasi Tanah ......................................... 21
2.1.4.1... Klasifikasi Tanah Berdasarkan
Ukuran Butir .............................................. 21
2.1.4.1 Sistem Klasifikasi AASHTO......................
23
2.1.4.2 Sistem Klasifikasi Unified.......................... 24
2.1.5 Sifat-sifat Mekanis Tanah ........................................ 26
2.1.5.1 Pemadatan Tanah (Compaction)................ 26
2.1.5.2 PengujianCalifornia Bearing Ratio
(CBR) ......................................................... 27
2.2

Bahan-bahan Penelitian ....................................................... 29
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 29

2.2.1.1 Sifat-sifat Tanah Lempung........................... 33
2.2.2 Semen ....................................................................... 39

vi
Universitas Sumatera Utara

2.2.2.1 Jenis-jenis Semen ........................................... 40
2.2.3 Limbah karbit (CCR) ............................................... 43
2.3

Stabilisasi Tanah .................................................................. 45
2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen .............................. 47
2.3.2 Stabilisasi Tanah dengan Limbah Karbit ................. 47

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 49
3.1

Program Penelitian............................................................... 49

3.2

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

3.3

Proses Pengambilan Sampel ................................................ 51

3.4

Pembuatan Benda Uji .......................................................... 52
3.4.1 PenentuanKombinasiCampuran ............................... 52
3.4.2 Pembuatan Benda Ujiuntuk CBR ............................ 53

3.5

3.6
BAB IV

PekerjaanLaboratorium........................................................ 53
3.5.1

UjiSifatFisik Tanah .................................................. 53

3.5.2

Uji Sifat Mekanis Tanah .......................................... 54
3.5.2.1

UjiProctor Standar ................................... 54

3.5.2.2

Uji CBR (California Bearing Ratio) ......... 55

Analisa Data Laboratorium.................................................. 55

HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 56
4.1

Pendahuluan ........................................................................ 56

4.2

Pengujian Sifat Fisik Tanah ................................................. 56
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 56
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Limbah Karbit ....................... 59
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan

vii
Universitas Sumatera Utara

Stablilisator .............................................................. 60
4.2.3.1 Batas Cair ...................................................... 62
4.2.3.2 Batas Plastis ................................................... 63
4.2.3.3 Indeks Plastisitas ............................................ 64
4.3

Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 65
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ............................ 65
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator........................................ 66
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) .......... 67
4.3.2.2 Kadar Air Optimum Campuran ...................... 68
4.3.3 Pengujian CBR (California Bearing Test) ............... 68

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 71
5.1

Kesimpulan ......................................................................... 71

5.2

Saran ................................................................................... 73

Daftar Pustaka .................................................................................................. xv
Lampiran-lampiran ........................................................................................... xvii

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Elemen Tanah Dalam Keadaan Asli Dan Tiga Fase
Elemen Tanah

10

Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg

17

Gambar 2.3 Alat Uji Batas Cair

18

Gambar 2.4 Klasifikasi berdasar tekstur tanah oleh Departemen Pertanian
Amerika Serikat (USDA)

22

Gambar 2.5Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

23

Gambar 2.6Klasifikasi Tanah Sistem Unified

25

Gambar 2.7Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dan Berat
Volume Kering

26

Gambar 2.8Alat Pemeriksa Nilai CBR di Laboratorium

29

Gambar 2.9Struktur Kaolinite

31

Gambar 2.10Struktur Illite

32

Gambar 2.11Struktur Montmorillonite

32

Gambar 2.12SifatDipolarMolekulAir

36

Gambar 2.13MolekulAirDipolarDalamLapisanGanda

37

Gambar 2.14Air partikel lempung (a) Kaolinite (b) Montmorillonite

37

ix
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.15Hubungan Potensial Elektrostatis, Kimia, Dan Sebagainya,
Dengan Jarak Permukaan Lempung

39

Gambar 3.1Diagram Alir Penelitian

50

Gambar 4.1Plot Grafik Klasifikasi USCS

58

Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan Tanah Asli

58

Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (Liquid Limit), Atterberg Limit

59

Gambar 4.4 Grafik Analisa Saringan Limbah Karbit

60

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair (LL) Dengan
Variasi Campuran PC Dan CCR

62

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Plastis (PL) Dengan
Variasi Campuran PC Dan CCR

63

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Nilai Indeks Plastisitas (IP)
Dengan Variasi Campuran PC Dan CCR

64

Gambar 4.8 Kurva Kepadatan Tanah Asli

66

Gambar 4.9Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering Maksimum
(Γd Maks) Tanah DenganVariasi Campuran

67

Gambar 4.10Grafik Hubungan Antara Kadar Air Optimum Tanah
(Wopt ) DenganVariasi Campuran

68

Gambar 4.11Grafik Hubungan Nilai CBR Dengan Variasi Persentase
Penambahan 2% PC Dan 2%-11% CCR

70

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Berat Jenis Tanah

15

Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah

16

Tabel 2.3 IndeksPlastisitas Tanah

20

Tabel 2.4Aktivitas Tanah Lempung

35

Tabel 2.5PersyaratanStandartKomposisi Kimia Semen Portland

42

Tabel 2.6HasilPengujianAnalisis Kimia LimbahKarbit

45

Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah

57

Tabel 4.2 Data UjiSifat Fisik Limbah Karbit

59

Tabel 4.3 Data HasilUjiAtterberg Limit

61

Tabel 4.4 Data Uji Pemadatan Tanah Asli

65

Tabel 4.5 Data Hasil UjiPemadatanTanah DenganBahanStabilisator

66

Tabel 4.6Data Hasil CBR 2% PC dengan Berbagai Variasi
Penambahan CCR
Tabel 5.1 Kesimpulan Penelitian

69
72

xi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

V

Volume tanah(cm3)

Vs

Volume butiran padat(cm3)

Vv

Volume pori(cm3)

Vw

Volume air di dalam pori(cm3)

Va

Volume udara di dalam pori (cm3)

W

Berat tanah(gr)

��

Berat butiran padat(gr)

��

ω

Berat air(gr)
Kadar air(%)

�

Porositas

γb

Berat volume basah(gr/cm3)

�

Angka pori

��

Berat volume kering(gr/cm3)

Berat jenis tanah

��

Berat volume butiran padat(gr/cm3)

��

S

Derajat kejenuhan(%)

SL

Batas susut

�1

Berat tanah basah dalam cawan percobaan(gr)

�1

Volume tanah basah dalam cawan

�2

Berat tanah kering oven(gr)

�2

Volume tanah kering oven

��

Berat jenis air

xii
Universitas Sumatera Utara

IP

Indeks plastisitas(%)

LL

Batas cair(%)

PL

Batas plastis(%)

CBR

California Bearing Test (%)

LB

Beban (kg)

xiii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

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

xiv
Universitas Sumatera Utara