Stabilisasi Tanah Lempung dengan Menggunakan Abu Gunung Vulkanik Ditinjau dari Nilai Unconfined Compression Test

TUGAS AKHIR

STABILISASI TANAH LEMPUNG
DENGAN MENGGUNAKANABU GUNUNG VULKANIK
DITINJAU DARI NILAI UNCONFINED COMPRESSION TEST

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

Disusun Oleh :

RONNY IMMANUEL HUTAURUK
110404089

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

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Tanah mempunyai peranan yang sangat penting sebagai media timbunan
jalan raya (sub grade). Kondisi tanah di setiap tempat sangatlah berbeda karena
tanah secara ilmiah merupakan material yang rumit dan sangat bervariasi. Apabila
suatu tanah yang terdapat di lapangan bersifat sangat lepas atau sangat lunak
sehingga tidak sesuai untuk pembangunan, maka tanah tersebut sebaiknya
distabilisasi. Bahan tambah yang biasa digunakan untuk stabilisasi tanah antara
lain, semen, kapur, abu terbang, abu sekam padi, dan lainnya. Dalam penelitian
ini digunakan penambahan abu gunung vulkanik.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai Index Propertis dan
nilai Kuat Tekan maksimum dengan pengujian Unconfined Compression Test
akibat penambahan abu gunung vulkanik sebagai bahan stabilisasi beserta kadar
optimum penambahannya.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah asli memiliki Kadar Air
14,52%; Berat Spesifik 2,64%; Batas Cair 48,64% dan Indeks Plastisitas 29,82%.
Kemudian nilai Kuat Tekan 1,40 kg/cm2.Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel

Universitas Sumatera Utara

tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) sedangkan berdasarkan klasifikasi
AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.
Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai variasi abu gunung vulkanik
diperoleh kesimpulan bahwa material abu gunung vulkanik paling maksimum
terjadi pada variasi campuran 11% AGV yaitu dengan nilai Kuat Tekan Bebas
sebesar 2.32 kg/cm².

Kata Kunci : lempung, abu gunung vulkanik, stabilisasi tanah, kuat tekan bebas.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Mahas Esa yang telah
memberikan anugerah, berkat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya Tugas
Akhir ini dengan judul “Stabilisasi Tanah Lempung denganMenggunakan

Abu Gunung Vulkanikditinjau dari Nilai Unconfined Compression
Test”.Tugas Akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana
Teknik Sipil,Bidang Studi Geoteknik pada Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas
dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya
ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya :
1.

Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing yang
telah memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

2.

Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST., MT., sebagai
Dosen Pembanding dan Penguji yang telah memberikan masukan dalam
pengerjaan Tugas Akhir ini.

3.

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

4.

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

5.

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

6.

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

7.

Seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

8.

Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USUyang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

9.

Keluarga saya yang tercinta, ayah saya V. Hutauruk, BA,ibu saya Ir. R. U.
K. Manurung, dan kakak saya Vicky Rebekka yang telah sabar dalam
merawat, mendidik, menjaga, mendoakan saya hingga sampai saat ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi
mereka.

10.

Sahabat-sahabat saya Irene dan Jerikho yang telah membantu saya dalam
pengerjaan Tugas Akhir ini.

11.

Sahabat-sahabat “Fantastic Engineer” yang terdiri dari Enrich, Immaniar,
Mien, dan Stephany, yang selalu memberi dukungan dan semangat dalam
keadaan apapun, yang menjadi tempat bercerita, tertawa bersama selama
kuliah di Teknik Sipil USU.

12.

Teman

kelompok

Tugas

Akhir

“Stabilisasi

Tanah

Lempung

denganMenggunakan Abu Gunung Vulkanik”, Samuel Mario yang selalu
bersemangat dalam bekerja sama menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

13.

Rekan-rekan seperjuangan Stambuk 2011yang tidak dapat disebutkan satu
persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat.

Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan yang
disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya. Oleh

karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para
pembaca.
Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati.

Medan, November 2016

Ronny Immanuel Hutauruk
110404089

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................. i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. x
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xiii
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xiv
Daftar Lampiran................................................................................................xvi

BAB I

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

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

1.2

Rumusan Masalah ................................................................ 2

1.3

Tujuandan Manfaat Penelitian ............................................. 3
1.3.1 Tujuan ...................................................................... 3
1.3.2 Manfaat .................................................................... 3

BAB II

1.4

PembatasanPenelitian .......................................................... 3

1.5

SistematikaPenulisan ........................................................... 4

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 6
2.1

Tinjauan Umum ................................................................... 6
2.1.1 Tanah........................................................................ 6
2.1.2 Sifat-sifat fisik tanah ................................................ 8
2.1.2.1 Angka pori (Void ratio)................................ 8
2.1.2.2 Porositas (Porosity) ...................................... 8
2.1.2.3 Derajat kejenuhan (S)................................... 9

Universitas Sumatera Utara

2.1.2.4 Kadar air (Moisture Content) ....................... 10

2.1.2.5 Berat volume(Unit Weight) .......................... 10
2.1.2.6 Berat volume kering (Dry Unit Weight) ...... 10
2.1.2.7 Berat volume butiranpadat
(Soil Volume Weight) ................................... 11
2.1.2.8 Berat jenis (Specific Gravity) ...................... 11
2.1.2.9 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit)....... 13
2.1.2.9.1. Batas cair (Liquid Limit) .................. 14
2.1.2.9.2. Batas plastis (Plastic Limit).............. 15
2.1.2.9.3. Batas susut (Shrinkage Limit) .......... 15
2.1.2.9.4. Indeksplastisitas(PlasticityIndex) ..... 16
2.1.2.9.5. Indeks kecairan (Liquidity Index)..... 17
2.1.2.10 Klasifikasi tanah ........................................... 18
2.1.2.10.1. Klasifikasi Unified ........................... 19
2.1.2.10.2. Klasifikasi AASHTO................. ...... 21
2.1.3 Sifat-sifat mekanis tanah .......................................... 23
2.1.3.1 Pemadatan tanah........................................... 23
2.1.3.2 Pengujian Unconfined Compression Test .... 27
2.1.3.3 Teori keruntuhan Mohr-Coulomb ................ 30
2.1.3.4 Sensitifitas tanah lempung .......................... 31
2.2

Bahan-bahan Penelitian ....................................................... 34
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 34
2.2.1.1 Lempung dan mineral penyusunnya ........... 36
2.2.1.2 Sifat umum tanah lempung .......................... 43

Universitas Sumatera Utara

2.2.2 Abu Gunung Vulkanik (AGV)................................. 48
2.3

Stabilisasi tanah ................................................................... 50
2.3.1 Stabilisasi tanah dengan abu gunung vulkanik ........ 52

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 53
3.1

Program Penelitian............................................................... 53

3.2

Pekerjaan Persiapan ............................................................. 53

3.3

Pembuatan Benda Uji .......................................................... 54
3.3.1 Benda ujiuntukpengujianWater Content .................. 54
3.3.2 Benda ujiuntukpengujian Berat Spesifik dan
analisa saringan ........................................................ 55
3.3.3 Benda ujiuntukpengujian Batas-batas Atterberg ..... 55
3.3.4 Benda ujiuntukpengujianCompaction ...................... 55
3.3.5 Benda ujiuntukpengujianUnconfined
Compression Test ..................................................... 55

3.4

Pelaksanaan Pengujian......................................................... 56
3.4.1 Tanah........................................................................ 56
3.4.1.1 Tanah asli........................................................ 56
3.4.1.2 Tanah yang distabilisasi ................................. 56
3.4.2 Abu gunung vulkanik ............................................... 57

3.5
BAB IV

Analisis Data Laboratorium ................................................. 57

HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 59
4.1

Pendahuluan ......................................................................... 59

4.2

Pengujian Sifat Fisik ............................................................ 59
4.2.1 Pengujian sifat fisik tanah asli ................................. 59

Universitas Sumatera Utara

4.2.2 Pengujian sifat fisik abu gunung vulkanik ............... 62
4.2.3 Pengujian sifat fisik tanah dengan bahan
stablilisator ............................................................... 63
4.2.3.1 Batas cair ....................................................... 64
4.2.3.2 Batas plastis ................................................... 65
4.2.3.3 Indeks plastisitas ............................................. 67
4.3

Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 68
4.3.1 Pengujian pemadatan tanah asli ............................... 68
4.3.2 Pengujian pemadatan tanah (Compaction)
dengan bahan stabilisator ......................................... 70
4.3.2.1 Berat isi kering maksimum (γd maks) ............ 71
4.3.2.2 Kadar air optimumcampuran .......................... 73
4.3.3 Pengujian kuat tekan bebas (Unconfined
Compression Test) ................................................... 74

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 81
5.1

Kesimpulan ......................................................................... 81

5.2

Saran ................................................................................... 83

Daftar Pustaka .................................................................................................. xvii
Lampiran .......................................................................................................... xix

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

Kurva pada penentuan batas cair tanah lempung

15

Gambar 2.5

Hubungan antara wp, wl dan wn dalam menghitung LI

18

Gambar 2.6

Klasifikasi tanah sistem USCS

21

Gambar 2.7

Klasifikasi tanah sistem AASHTO

23

Gambar 2.8

Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah

26

Gambar 2.9

Skema pengujiantekan bebas

28

Gambar 2.10 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan qudi atas
Sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap

29

Gambar 2.11 Grafik hubungan tegangan normal dan tegangan geser

30

Gambar 2.12 Grafik sensitifitas tanah asli dan tanah Remoulded

31

Gambar 2.13 Kuat tekan tanah asli dan tanah Remoulded

32

Gambar 2.14 Struktur atommineral lempung

38

Gambar 2.15 Struktur Kaolinite

40

Gambar 2.16 Struktur Illite

41

Gambar 2.17 Struktur Montmorillonite

43

Gambar 2.18 Sifatdipolarmolekulair

45

Gambar 2.19 Molekulairdipolardalamlapisanganda

46

Gambar 2.20 Kation dan Anion pada partikel

48

Gambar 3.1

Diagram alir penelitian

58

Gambar 4.1

Plot grafik klasifikasi USCS

60

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.2

Grafik analisa saringan tanah asli

61

Gambar 4.3

Grafik batas cair (Liquid Limit), Atterberg Limit

61

Gambar 4.4

Grafik analisa saringan abu vulkanik

62

Gambar 4.5a Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL)
dengan variasi campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 1 hari

64

Gambar 4.5b Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL)
dengan variasi campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 14 hari

64

Gambar 4.6a Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL)
dengan variasi campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 1 hari

65

Gambar 4.6b Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL)
dengan variasi campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 14 hari

66

Gambar 4.7a Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP)
dengan variasi campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 1 hari

67

Gambar 4.7b Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP)
dengan variasi campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 1 hari

67

Gambar 4.8

69

Kurva kepadatan tanah asli

Gambar 4.9a Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 1 hari

72

Gambar 4.9b Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum (γd maks)
tanah dengan campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 14 hari

72

Gambar 4.10a Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
dengan variasi campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 1 hari

73

Gambar 4.10b Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah (wopt )
dengan variasi campuran 2% - 20% AV
dengan lama pemeraman 14 hari

74

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.11a Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu)
dengan regangan (strain) yang diberikan pada sampel
tanah asli dan Remouldedpada pemeraman 1 hari

77

Gambar 4.11a Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu)
dengan regangan (strain) yang diberikan pada sampel
tanah asli dan Remouldedpada pemeraman 1 hari

78

Gambar 4.12a Grafik kuat tekan dengan berbagai kadar penambahan
AV dengan masa pemeraman 14 hari

79

Gambar 4.12b Grafik kuat tekan dengan berbagai kadar penambahan
AV dengan masa pemeraman 14 hari

79

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah

9

Tabel 2.2 Berat jenis tanah

12

Tabel 2.3 Nilai n, e, w,γd dan γb untuk tanah keadaan asli lapangan

13

Tabel 2.4 Indeks plastisitas tanah

17

Tabel 2.5 Simbol klasifikasi tanah sistem uscs

20

Tabel 2.6 Pengujian pemadatan Proctor

25

Tabel 2.7 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan
konsistensinya

30

Tabel 2.8 Sensitifitas lempung

33

Tabel 2.9 Aktivitastanahlempung

44

Tabel 2.10 Komposisi kimia abu vulkanik

50

Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah

59

Tabel 4.2 Data uji sifat fisik abu vulkanik

62

Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg Limit

63

Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli

69

Tabel 4.5a Data hasil uji Compactiondengan variasi campuran
2% - 20% av dengan lama pemeraman 1 hari

70

Tabel 4.5a Data hasil uji Compactiondengan variasi campuran
2% - 20% av dengan lama pemeraman 14 hari

71

Tabel 4.6 Data hasil uji kuat tekan dengan berbagai variasi
penambahan av dengan masa pemeraman 1 hari

75

Tabel 4.6 Data hasil uji kuat tekan dengan berbagai variasi
penambahan av dengan masa pemeraman 14 hari

76

Tabel 4.7 Perbandingan kuat tekan tanah asli dan
tanah Remoulded pada masa pemeraman 1 hari

77

Tabel 4.7 Perbandingan kuat tekan tanah asli dan
tanah Remoulded pada masa pemeraman 14 hari

78

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

�
�

γb

Berat air(gr)
Kadar air(%)
Porositas
Angka pori
Berat volume basah(gr/cm3)

��

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 (cm3)

��

Berat jenis air

�2

Berat tanah kering oven(gr)

�2

Volume tanah kering oven (cm3)

Universitas Sumatera Utara

IP

Indeks plastisitas(%)

LL

Batas cair(%)

PL

Batas plastis(%)

��

Kuat geser(kg/cm2)

��

Kuat tekan bebas tanah(kg/cm2)

��

Kohesi(kg/cm2)

Ø

Sudut geser tanah (0)

��

Tegangan runtuh(kg/cm2)

St

Sensitivitas

ε

Regangan axial(%)

∆L

Perubahan panjang(cm)

Lo

Panjang mula-mula(cm)

A

Luas rata-rata pada setiap saat (cm2)

Ao

Luas mula-mula(cm2)

σ

Tegangan(kg/cm2)

P

Beban(kg)

k

Faktor kalibrasi proving ring

N

Pembacaan proving ring (div)

�1

Tegangan utama(kg/cm2)

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, Unconfined Compression Test
Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Abu Vulkanik
Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan

Universitas Sumatera Utara