TINJAUAN KUAT TEKAN BEBAS DAN PERMEABILITAS TERHADAP TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI Tinjauan Kuat Tekan Bebas Dan Permeabilitas Terhadap Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Kapur Dan Abu Ampas Tebu.
TINJAUAN KUAT TEKAN BEBAS DAN PERMEABILITAS
TERHADAP TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI
DENGAN KAPUR DAN ABU AMPAS TEBU
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
disusun oleh :
MOCHAMAD FATONI
NIM : D 100 100 071
NIRM : 10 6 106 03010 5071
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
i
MOTTO
Barang siapa keluar untuk mencari ilmu maka dia berada di jalan
Allah.
(HR.Turmudzi)
Sebagian orang dapat berhasil karena memang digariskan seperti
itu. Namun hampir semua orang dapat berhasil karena mereka
telah berbulat tekad untuk itu.
(Zig Ziglar)
Keberhasilan adalah sebuah proses. Niatmu adalah awal
keberhasilan. Peluh keringatmu adalah penyedapnya. Tetesan air
matamu adalah pewarnanya. Doamu dan doa orang-orang
disekitarmu adalah bara api yang mematangkannya. Kegagalan
disetiap langkahmu adalah pengawetnya. Akan dari itu,
bersabarlah ! ! !
Allah selalu menyertai orang-orang yang penuh kesabaran dalam
proses menuju keberhasilan. Sesungguhnya kesabaran akan
membuatmu mengerti bagaimana cara mensyukuri arti sebuah
keberhasilan.
(Anonim)
Hiduplah seperti lilin kecil, yang walaupun dengan sinar kecilnya
mampu menerangi didalam kegelapan.
(Penulis)
Ikan dilaut tidak menjadi asin walaupun dia tinggal di air yang
asin. Belajarlah darinya agar kita punya pendirian yang kuat dan
tidak mudah dipengaruhi oleh lingkungan sekitar.
(Penulis)
Puncak gunung adalah tujuan atau target dari seorang pendaki,
maka tiru lah dia yang mempunyai tujuan yang pasti. Bukan
seperti air yang hanya asal mengalir dalam mengarungi hidup.
(Penulis)
iii
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, dengan rasa syukur yang mendalam
kupersembahkan sebuah karya kecil ini teruntuk :
Kedua orang tuaku (Bp. Dayat & Ibu Marwiah)
Terima kasih atas doa dan nasihat-nasihat yang akan selalu
kuingat. Sehingga ananda bisa seperti sekarang ini.
Semoga ananda bisa lebih berbakti lagi terhadap kalian.
Kakakku (Maria Ulfa)
Terima kasih atas semua bantuan dan semangatnya.
Keluarga besarku
Terima kasih atas semua bantuan dan dukungan moril serta
materil.
Teman-temanku
Fajar, Doni, Firman, Muslim, Sapto, Andi, Arifin, Diki, Rymo,
Martin, Agung, Rif’an, Nurnaim, Mamik, Bambang, Kiki, Yori,
Indra, Dedi, Azhar, Luhur, Febi, Dede, Imam, Ahmad, Lia, Windi,
Widi, Rintis, dan lainnya yang tidak bisa saya sebutkan
satu per satu.
Terima kasih atas dukungan dan bantuannya.
Tak kan ku lupa masa-masa bersama kalian.
Semoga karya ini menjadi motivasi buat kalian.
iv
PRAKATA
Assalamu’ alaikum Wr. Wb.
ALhamdulillahi rabbil ‘alamin, segala puji dan syukur penulis selalu
panjatkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat,
taufik, rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini dengan judul “TINJAUAN KUAT TEKAN BEBAS DAN
PERMEABILITAS TERHADAP TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI
DENGAN KAPUR DAN ABU AMPAS TEBU”. Penyusunan Tugas Akhir ini
tidak terlepas dari dukungan dan kerjasama dari berbagai pihak, maka pada
kesempatan ini pula dengan penuh kerendahan hati, ketulusan dan rasa hutang
budi, penyusun ucapkan banyak terima kasih yang tidak terhingga kepada semua
pihak yang memberikan semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tidak
lupa penyusun ucapkan banyak terima kasih dan penghargaan yang sebesar –
besarnya kepada :
1.
Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta
untuk segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah
terindah-Nya.
2.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik dan
Bapak Mochamad Solikin, S.T., M.T., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Program
Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta beserta staffnya,
yang telah memberikan fasilitas kepada penyusun untuk dapat mengikuti
studi.
3.
Bapak Agus Susanto, S.T., M.T. dan Ibu Ir. Renaningsih, M.T. selaku Dosen
pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan bimbingan,
saran – saran yang bermanfaat dan arahan serta petunjuk kepada penyusun
dengan penuh kesabaran dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Juga kepada Ibu
Qunik Wiqoyah, S.T., M.T. dan Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc.
v
selaku Dosen Penguji dan Dosen Tamu yang banyak menyumbangkan kritik
dan saran yang sangat membangun.
4.
Bapak Basuki, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik, yang telah
membantu dan memberikan pengarahan – pengarahan yang berharga selama
masa studi di Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
5.
Bapak / Ibu Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan yang bermanfaat
kepada penyusun.
6.
Bapakku Dayat Sudayat dan Ibuku Marwiah tercinta yang tanpa henti selalu
memperjuangkan kebahagiaan dan keberhasilan buat ananda serta do’a yang
selalu dipanjatkan. Karena keberhasilan ini takkan pernah ada tanpa
dukungan bapak dan ibu. Dan hari ini, aku ingin mempersembahkan
kebahagiaan itu untuk kalian, karena aku tahu belum sedikitpun aku bisa
membalas jasa – jasa kalian. Aku ingin kalian tersenyum lebar dan
memberikan pelukan hangat sebagai ucapan selamat untukku.
7.
Kakakku tersayang, Maria Ulfa, A.Md. yang telah memberikan semangat,
dukungan moril dan materi.
8.
Keluarga besarku, yang telah memberikan dukungan kekuatan moril dan
materi.
9.
Semua karyawan Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah melayani dan membantu penyusun selama studi dan
hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.
10. Tim PPT (para pencari tanah), Fajar, Sapto, Andi, yang telah membantu
dalam pengambilan sampel tanah. Juga kepada Bapak Syamsi yang sudah
memberikan tanahnya sebagai sampel pada penelitian ini.
11. Tim PPL (para penghuni lab), Fajar, Doni, Dede, Imam, Diki, Martin, Feby,
yang telah membantu dan menemani selama proses penelitian ini
berlangsung.
12. Ibu Niken, Mas Reza dan segenap jajaran kepengurusan Laboratorium
Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret Surakarta, yang telah
vi
memberikan ijin peminjaman alat uji permeabilitas dan memberikan
pengetahuan mengenai uji permeabilitas tanah.
13. Teman-temanku Civil’10, Rymo, Arifin, Firman, Sapto, Muslim (oon),
Agung, Doni, Fajar, Andi, Mamik, Nurnaim, Kiki (jarwadi), Lia, Widi, Yori,
Bambang, Ahmad, Rif’an, Luhur, Diki, Imam, Dede, Martin, Feby dan yang
lainnya, terimakasih atas semua hari - hari yang pernah terlewati bersama di
bangku kuliah maupun di luar.
14. Skuter andalanku Suzuki RC100 AD 3694 S, yang tak pernah lelah
menemaniku menjelajahi dunia.
15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak
memberikan bantuan dan dukungannya.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini
masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga
bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca. Amin.
Wassalamu’ alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
November 2014
Penyusun
vii
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................
ii
MOTTO .......................................................................................................
iii
PERSEMBAHAN ........................................................................................
iv
PRAKATA ...................................................................................................
v
DAFTAR ISI ................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
x
DAFTAR TABEL ........................................................................................
xii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ...................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xvi
ABSTRAKSI ................................................................................................
xvii
BAB I
BAB II
BAB III
PENDAHULUAN .....................................................................
1
A. Latar Belakang ....................................................................
1
B. Rumusan Masalah ...............................................................
3
C. Tujuan Penelitian ................................................................
3
D. Manfaat Penelitian ..............................................................
3
E. Batasan Masalah ..................................................................
3
F.
Keaslian Penelitian ..............................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................
6
A. Tanah Lempung ..................................................................
6
B. Stabilisasi Tanah .................................................................
7
C. Kapur ...................................................................................
8
D. Abu Ampas Tebu ................................................................
9
LANDASAN TEORI ................................................................
12
A. Kadar Air Tanah ..................................................................
12
B. Pemadatan Tanah ................................................................
12
C. Kuat Tekan Bebas Tanah ....................................................
16
D. Permeabilitas Tanah ............................................................
20
viii
1.
Uji Permeabilitas dengan Tinggi Energi Tetap
(Constant Head) ...........................................................
2.
Uji Permeabilitas dengan Tinggi Energi Turun
(Falling Head) ..............................................................
3.
BAB IV
22
24
Uji Permeabilitas dengan Alat Modifikasi Constant
Pressure Head ..............................................................
26
METODE PENELITIAN ........................................................
29
A. Tinjauan Umum ..................................................................
29
B. Bahan Penelitian ..................................................................
29
C. Peralatan Penelitian .............................................................
29
D. Tahapan Penelitian ....................................................................
38
E.
Jalannya Penelitian .....................................................................
40
1.
Uji Kadar Air Tanah (Water Content Analysis) ...........
40
2.
Uji Pemadatan Tanah dengan Standard Proctor .........
41
3.
Uji Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression
Test) ..............................................................................
42
Uji Permeabilitas ..........................................................
43
HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................
45
A. Hasil Penelitian Sebelumnya ...............................................
45
B. Hasil Uji Kadar Air Tanah (Water Content Analysis) ........
46
C. Hasil Uji Pemadatan Tanah .................................................
47
D. Hasil Uji Kuat Tekan Bebas ................................................
50
E. Hasil Uji Permeabilitas .......................................................
53
KESIMPULAN DAN SARAN ................................................
55
A. Kesimpulan .........................................................................
55
B. Saran ....................................................................................
56
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
57
LAMPIRAN .................................................................................................
59
4.
BAB V
BAB VI
ix
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar III. 1.
Konsep pemadatan tanah ..................................................
13
Gambar III. 2.
Grafik hubungan kadar air dan berat volume kering ........
14
Gambar III. 3.
Alat uji kuat tekan bebas ...................................................
17
Gambar III. 4.
Skema prinsip pembebanan uji kuat tekan bebas .............
17
Gambar III. 5.
Lingakaran Mohr untuk uji kuat tekan bebas ...................
18
Gambar III. 6.
Prinsip uji permeabilitas constant head ............................
22
Gambar III. 7.
Prinsip uji permeabilitas falling head ...............................
24
Gambar III. 8.
Skema alat uji permeabilitas constant pressure head .......
27
Gambar III. 9.
Detail sampel pada alat uji constant pressure head ..........
27
Gambar IV. 1.
Cawan ...............................................................................
30
Gambar IV. 2.
Timbangan ........................................................................
30
Gambar IV. 3.
Oven ..................................................................................
31
Gambar IV. 4.
Alat standard proctor ........................................................
31
Gambar IV. 5.
Sample extruder ................................................................
32
Gambar IV. 6.
Saringan ............................................................................
32
Gambar IV. 7.
Pan ....................................................................................
33
Gambar IV. 8.
Cetok .................................................................................
33
Gambar IV. 9.
Spatula ..............................................................................
33
Gambar IV. 10. Gelas ukur .........................................................................
34
Gambar IV. 11. Unconfined compression machine ....................................
34
Gambar IV. 12. Alat pembuat sampel kuat tekan bebas .............................
35
Gambar IV. 13. Alat uji permeabilitas ........................................................
36
Gambar IV. 14. Tempat sampel uji permeabilitas .......................................
36
Gambar IV. 15. Bagian-bagian alat uji permeabilitas .................................
37
Gambar IV. 16. Bagan alir tahapan penelitian ............................................
39
Grafik V. 1.
Hubungan antara kadar air (%) dengan penambahan abu
ampas tebu (%) + kapur 8% ..............................................
x
47
Grafik V. 2.
Hubungan antara kadar air (%) dengan berat volume
kering (gr/cm3) dari semua sampel ...................................
Grafik V. 3.
Hubungan antara berat volume kering maks (gr/cm 3)
dengan penambahan abu ampas tebu (%) + kapur 8% .....
Grafik V. 4.
49
Hubungan antara kuat tekan bebas (kN/m2) dengan
penambahan abu ampas tebu (%) + kapur 8% ..................
Grafik V. 6.
49
Hubungan antara kadar air optimum (%) dengan
penambahan abu ampas tebu (%) + kapur 8% ..................
Grafik V. 5.
48
51
Hubungan antara koefisien permeabilitas (cm/detik)
dengan penambahan abu ampas tebu (%) + kapur 8% .....
xi
54
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel II. 1.
Unsur - unsur kimia dalam tanah lempung Tanon (Wiqoyah,
2003 dalam Puri, 2012) .........................................................
7
Tabel II. 2.
Komposisi kimia kapur (Wiqoyah, 2006) .............................
9
Tabel II. 3.
Unsur-unsur kimia dalam abu ampas tebu (Haryono &
Sudjatmiko, 2011) .................................................................
Tabel III. 1.
11
Uji pemadatan tanah metode Standard Proctor (ASTM
D698) .....................................................................................
14
Tabel III. 2.
Ukuran Standard Proctor (ASTM D698 metode A) .............
15
Tabel III. 3.
Hubungan kuat tekan bebas (qu) tanah lempung dengan
konsistensinya (Hardiyatmo, 2002) .......................................
Tabel III. 4.
20
Kisaran permeabilitas tanah (k) pada temperatur 20 0 C
(Hardiyatmo, 2002) ...............................................................
21
Tabel V. 1.
Hasil uji sifat fisis (Puri, 2012) ..............................................
45
Tabel V. 2.
Klasifikasi tanah campuran (Puri, 2012) ...............................
46
Tabel V. 3.
Hasil uji kadar air (water content analysis) ...........................
46
Tabel V. 4.
Hasil uji pemadatan tanah .....................................................
48
Tabel V. 5.
Hasil uji kuat tekan bebas ......................................................
51
Tabel V. 6.
Hubungan jenis sampel dengan konsistensi tanah sesuai
Tabel V. 7.
nilai kuat tekan bebas (qu) yang didapat ................................
52
Hasil uji permeabilitas ...........................................................
53
xii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
A
= Luas penampang benda uji (mm2)
a
= Luas penampang pipa tegak (mm2)
AAS
= Atomic Absorbtion Spectometri
AASHTO = American Association of State Highway and Transportation Officials
ASTM
= American Society for Testing and Materials
At
= Luas penampang benda uji rata-rata/terkoreksi (cm2)
Ao
= Luas permukaan benda uji semula (cm2)
A-2-4
= Kerikil berlanau atau berlempung dan pasir
A-2-5
= Kerikil berlanau atau berlempung dan pasir
A-5
= Tanah berlanau
A-7-5
= Tanah berlempung
CaCO3
= Kalsium karbonat
Ca(OH)2
= Kapur
CBR
= California Bearing Ratio
CH
= Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi
Cu
= Kuat geser undrained
GI
= Nilai indeks kelompok (Group Indeks)
h
= Perbedaan tinggi tekanan benda uji (mm)
h0
= Ketinggian air mula-mula (mm)
h1
= Ketinggian air setelah beberapa saat (mm)
i
= Gradien hidrolik
IP
= Indeks Plastisitas
k
= Koefisien permeabilitas (cm/detik)
L
= Panjang benda uji (mm)
LL
= Batas cair (Liquid Limits)
Lo
= Tinggi benda uji semula (cm)
Maks
= Maksimum
N
= Pembacaan dial beban (div)
Opt
= Optimum
xiii
P
= Tekanan yang diberikan (gr/cm2)
Pn
= Beban normal (kg)
Q
= Debit rembesan (mm3/detik)
qu
= Kuat tekan bebas
SC
= Campuran pasir-lempung
SiO2
= Silika oksida
SM
= Campuran pasir-lanau
t
= Waktu pengamatan (detik)
t0
= Waktu mula-mula
t1
= Waktu yang diperlukan untuk menurunkan muka air dari h0 ke h1
(detik)
USCS
= Unified Soil Classification System
V
= Volume air rembesan (mm3)
v
= Kecepatan aliran (cm/detik)
Vc
= Volume cetakan (cm3)
W
= Berat tanah basah didalam cetakan (gram)
w
= Kadar air tanah (%)
wopt
= Kadar air optimum (%)
Ws
= Berat butiran tanah (gram)
Ww
= Berat air (gram)
W0
= Berat penampung air mula-mula (gram)
W1
= Berat penampung air terisi (gram)
XRD
= X-Ray Defractometri
σ
= Tegangan normal (kg/cm2)
σ1
= Tegangan utama mayor atau tegangan aksial
σ3
= Tegangan kekang atau tegangan sel
= Angka kalibrasi proving ring (kg/div)
ΔL
= Perbedaan tinggi benda uji (cm)
Δ σf
= Tegangan deviator
ε
= Regangan aksial (%)
xiv
Φ
= Sudut gesek (˚)
γb
= Berat volume basah (gram/cm3)
γd
= Berat volume kering (gram/cm3)
γd maks
= Berat volume kering maksimum (gram/cm3)
γw
= Berat jenis air (gr/cm3)
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Hal
Lampiran I.
Hasil Uji Kadar Air Tanah ..................................................
L-1
Lampiran II. Hasil Uji Pemadatan Tanah .................................................
L-9
Lampiran III. Hasil Uji Kuat Tekan Bebas ................................................
L-24
Lampiran IV. Hasil Uji Permeabilitas .......................................................
L-53
Lampiran V. Hitungan Penambahan Air Untuk Pembuatan Sampel Kuat
Tekan Bebas Dan Permeabilitas ..........................................
L-61
Lampiran VI. Lembar Pengesahan Laboratorium .....................................
L-63
xvi
ABSTRAKSI
TINJAUAN KUAT TEKAN BEBAS DAN PERMEABILITAS
TERHADAP TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI
DENGAN KAPUR DAN ABU AMPAS TEBU
Hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Puri (2012)
penambahan kapur dan abu ampas tebu sebagai bahan stabilizator untuk
memperbaiki karakteristik tanah lempung diperoleh hasil yang positif. Dilihat dari
segi kuat geser tanah nilai kohesi pada tanah asli dengan perawatan 7 hari adalah
0,0889 kg/cm2 meningkat menjadi 0,360 kg/cm2 pada penambahan kapur 8% +
abu ampas tebu 15%. Nilai sudut gesek dalam dari 14,27 o pada tanah asli
meningkat menjadi 51,23o pada penambahan kapur 8% + abu ampas tebu 15%.
Selain itu menurut penelitian Choirudin (2013) nilai CBR dengan perawatan dan
perendaman 3 hari cenderung mengalami peningkatan disetiap penambahan
masing-masing variasi. Peningkatan terbesar terjadi pada penambahan kapur 8%
dan abu ampas tebu 15% yaitu 11,167 %. Berdasarkan latar belakang tersebut
maka untuk melengkapi penelitian yang sudah ada pada penelitian ini akan
mengamati pengaruh penambahan kapur dan abu ampas tebu terhadap stabilisasi
tanah lempung Desa Jono Kecamatan Tanon Sragen dengan tinjauan kuat tekan
bebas dan permeabilitasnya. Hasil dari penelitian kadar air tanah, didapat kadar air
pada sampel tanah asli sebesar 13,907%, sedangkan untuk sampel tanah campuran
kadar air mengalami penurunan seiring dengan semakin banyaknya penambahan
abu ampas tebu, kadar air terendah terjadi pada tanah campuran kapur 8% + abu
ampas tebu 15% sebesar 11,227%. Uji pemadatan tanah menggunakan Standard
Proctor, hasil uji didapatkan berat volume kering maksimum pada tanah asli
sebesar 1,198 kg/cm3 dengan kadar air optimum 32,8%, sedangkan untuk tanah
campuran didapat berat volume kering maksimum tertinggi terjadi pada tanah
campuran kapur 8% + abu ampas tebu 3% sebesar 1,262 kg/cm 3 dengan kadar air
optimum 28%, dan berat volume kering maksimum terendah terjadi pada tanah
campuran kapur 8% + abu ampas tebu 15% sebesar 1,109 kg/cm 3 dengan kadar
air optimumnya 25,4%. Hasil uji kuat tekan bebas didapat nilai kuat tekan bebas
tanah asli sebesar 185,6 kN/m2, sedangkan untuk tanah campuran nilai kuat tekan
bebas tertinggi dan terendah didapat dari sampel tanah campuran kapur 8% + abu
ampas tebu 3% dan tanah campuran kapur 8% + abu ampas tebu 15% dengan nilai
masing-masing 572,0 kN/m2 dan 268,0 kN/m2. Hasil uji permeabilitas pada
sampel tanah asli didapat nilai koefisien permeabilitas sebesar 1,242 x 10-9
cm/detik, sedangkan untuk tanah campuran nilai koefisien permeabilitas tertinggi
dan terendah didapat dari tanah campuran kapur 8% + abu ampas tebu 0% dan
tanah campuran kapur 8% + abu ampas tebu 3% dengan nilai koefisien
permeabilitas masing-masing adalah 9,373 x 10-10 cm/detik dan 6,086 x 10-10
cm/detik.
Kata kunci : tanah lempung, stabilisasi, kapur, abu ampas tebu, kuat tekan
bebas, permeabilitas.
xvii
TERHADAP TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI
DENGAN KAPUR DAN ABU AMPAS TEBU
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
disusun oleh :
MOCHAMAD FATONI
NIM : D 100 100 071
NIRM : 10 6 106 03010 5071
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
i
MOTTO
Barang siapa keluar untuk mencari ilmu maka dia berada di jalan
Allah.
(HR.Turmudzi)
Sebagian orang dapat berhasil karena memang digariskan seperti
itu. Namun hampir semua orang dapat berhasil karena mereka
telah berbulat tekad untuk itu.
(Zig Ziglar)
Keberhasilan adalah sebuah proses. Niatmu adalah awal
keberhasilan. Peluh keringatmu adalah penyedapnya. Tetesan air
matamu adalah pewarnanya. Doamu dan doa orang-orang
disekitarmu adalah bara api yang mematangkannya. Kegagalan
disetiap langkahmu adalah pengawetnya. Akan dari itu,
bersabarlah ! ! !
Allah selalu menyertai orang-orang yang penuh kesabaran dalam
proses menuju keberhasilan. Sesungguhnya kesabaran akan
membuatmu mengerti bagaimana cara mensyukuri arti sebuah
keberhasilan.
(Anonim)
Hiduplah seperti lilin kecil, yang walaupun dengan sinar kecilnya
mampu menerangi didalam kegelapan.
(Penulis)
Ikan dilaut tidak menjadi asin walaupun dia tinggal di air yang
asin. Belajarlah darinya agar kita punya pendirian yang kuat dan
tidak mudah dipengaruhi oleh lingkungan sekitar.
(Penulis)
Puncak gunung adalah tujuan atau target dari seorang pendaki,
maka tiru lah dia yang mempunyai tujuan yang pasti. Bukan
seperti air yang hanya asal mengalir dalam mengarungi hidup.
(Penulis)
iii
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, dengan rasa syukur yang mendalam
kupersembahkan sebuah karya kecil ini teruntuk :
Kedua orang tuaku (Bp. Dayat & Ibu Marwiah)
Terima kasih atas doa dan nasihat-nasihat yang akan selalu
kuingat. Sehingga ananda bisa seperti sekarang ini.
Semoga ananda bisa lebih berbakti lagi terhadap kalian.
Kakakku (Maria Ulfa)
Terima kasih atas semua bantuan dan semangatnya.
Keluarga besarku
Terima kasih atas semua bantuan dan dukungan moril serta
materil.
Teman-temanku
Fajar, Doni, Firman, Muslim, Sapto, Andi, Arifin, Diki, Rymo,
Martin, Agung, Rif’an, Nurnaim, Mamik, Bambang, Kiki, Yori,
Indra, Dedi, Azhar, Luhur, Febi, Dede, Imam, Ahmad, Lia, Windi,
Widi, Rintis, dan lainnya yang tidak bisa saya sebutkan
satu per satu.
Terima kasih atas dukungan dan bantuannya.
Tak kan ku lupa masa-masa bersama kalian.
Semoga karya ini menjadi motivasi buat kalian.
iv
PRAKATA
Assalamu’ alaikum Wr. Wb.
ALhamdulillahi rabbil ‘alamin, segala puji dan syukur penulis selalu
panjatkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat,
taufik, rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini dengan judul “TINJAUAN KUAT TEKAN BEBAS DAN
PERMEABILITAS TERHADAP TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI
DENGAN KAPUR DAN ABU AMPAS TEBU”. Penyusunan Tugas Akhir ini
tidak terlepas dari dukungan dan kerjasama dari berbagai pihak, maka pada
kesempatan ini pula dengan penuh kerendahan hati, ketulusan dan rasa hutang
budi, penyusun ucapkan banyak terima kasih yang tidak terhingga kepada semua
pihak yang memberikan semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tidak
lupa penyusun ucapkan banyak terima kasih dan penghargaan yang sebesar –
besarnya kepada :
1.
Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta
untuk segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah
terindah-Nya.
2.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik dan
Bapak Mochamad Solikin, S.T., M.T., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Program
Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta beserta staffnya,
yang telah memberikan fasilitas kepada penyusun untuk dapat mengikuti
studi.
3.
Bapak Agus Susanto, S.T., M.T. dan Ibu Ir. Renaningsih, M.T. selaku Dosen
pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan bimbingan,
saran – saran yang bermanfaat dan arahan serta petunjuk kepada penyusun
dengan penuh kesabaran dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Juga kepada Ibu
Qunik Wiqoyah, S.T., M.T. dan Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc.
v
selaku Dosen Penguji dan Dosen Tamu yang banyak menyumbangkan kritik
dan saran yang sangat membangun.
4.
Bapak Basuki, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik, yang telah
membantu dan memberikan pengarahan – pengarahan yang berharga selama
masa studi di Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
5.
Bapak / Ibu Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan yang bermanfaat
kepada penyusun.
6.
Bapakku Dayat Sudayat dan Ibuku Marwiah tercinta yang tanpa henti selalu
memperjuangkan kebahagiaan dan keberhasilan buat ananda serta do’a yang
selalu dipanjatkan. Karena keberhasilan ini takkan pernah ada tanpa
dukungan bapak dan ibu. Dan hari ini, aku ingin mempersembahkan
kebahagiaan itu untuk kalian, karena aku tahu belum sedikitpun aku bisa
membalas jasa – jasa kalian. Aku ingin kalian tersenyum lebar dan
memberikan pelukan hangat sebagai ucapan selamat untukku.
7.
Kakakku tersayang, Maria Ulfa, A.Md. yang telah memberikan semangat,
dukungan moril dan materi.
8.
Keluarga besarku, yang telah memberikan dukungan kekuatan moril dan
materi.
9.
Semua karyawan Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah melayani dan membantu penyusun selama studi dan
hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.
10. Tim PPT (para pencari tanah), Fajar, Sapto, Andi, yang telah membantu
dalam pengambilan sampel tanah. Juga kepada Bapak Syamsi yang sudah
memberikan tanahnya sebagai sampel pada penelitian ini.
11. Tim PPL (para penghuni lab), Fajar, Doni, Dede, Imam, Diki, Martin, Feby,
yang telah membantu dan menemani selama proses penelitian ini
berlangsung.
12. Ibu Niken, Mas Reza dan segenap jajaran kepengurusan Laboratorium
Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret Surakarta, yang telah
vi
memberikan ijin peminjaman alat uji permeabilitas dan memberikan
pengetahuan mengenai uji permeabilitas tanah.
13. Teman-temanku Civil’10, Rymo, Arifin, Firman, Sapto, Muslim (oon),
Agung, Doni, Fajar, Andi, Mamik, Nurnaim, Kiki (jarwadi), Lia, Widi, Yori,
Bambang, Ahmad, Rif’an, Luhur, Diki, Imam, Dede, Martin, Feby dan yang
lainnya, terimakasih atas semua hari - hari yang pernah terlewati bersama di
bangku kuliah maupun di luar.
14. Skuter andalanku Suzuki RC100 AD 3694 S, yang tak pernah lelah
menemaniku menjelajahi dunia.
15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak
memberikan bantuan dan dukungannya.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini
masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga
bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca. Amin.
Wassalamu’ alaikum Wr. Wb.
Surakarta,
November 2014
Penyusun
vii
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................
ii
MOTTO .......................................................................................................
iii
PERSEMBAHAN ........................................................................................
iv
PRAKATA ...................................................................................................
v
DAFTAR ISI ................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
x
DAFTAR TABEL ........................................................................................
xii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ...................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xvi
ABSTRAKSI ................................................................................................
xvii
BAB I
BAB II
BAB III
PENDAHULUAN .....................................................................
1
A. Latar Belakang ....................................................................
1
B. Rumusan Masalah ...............................................................
3
C. Tujuan Penelitian ................................................................
3
D. Manfaat Penelitian ..............................................................
3
E. Batasan Masalah ..................................................................
3
F.
Keaslian Penelitian ..............................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................
6
A. Tanah Lempung ..................................................................
6
B. Stabilisasi Tanah .................................................................
7
C. Kapur ...................................................................................
8
D. Abu Ampas Tebu ................................................................
9
LANDASAN TEORI ................................................................
12
A. Kadar Air Tanah ..................................................................
12
B. Pemadatan Tanah ................................................................
12
C. Kuat Tekan Bebas Tanah ....................................................
16
D. Permeabilitas Tanah ............................................................
20
viii
1.
Uji Permeabilitas dengan Tinggi Energi Tetap
(Constant Head) ...........................................................
2.
Uji Permeabilitas dengan Tinggi Energi Turun
(Falling Head) ..............................................................
3.
BAB IV
22
24
Uji Permeabilitas dengan Alat Modifikasi Constant
Pressure Head ..............................................................
26
METODE PENELITIAN ........................................................
29
A. Tinjauan Umum ..................................................................
29
B. Bahan Penelitian ..................................................................
29
C. Peralatan Penelitian .............................................................
29
D. Tahapan Penelitian ....................................................................
38
E.
Jalannya Penelitian .....................................................................
40
1.
Uji Kadar Air Tanah (Water Content Analysis) ...........
40
2.
Uji Pemadatan Tanah dengan Standard Proctor .........
41
3.
Uji Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression
Test) ..............................................................................
42
Uji Permeabilitas ..........................................................
43
HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................
45
A. Hasil Penelitian Sebelumnya ...............................................
45
B. Hasil Uji Kadar Air Tanah (Water Content Analysis) ........
46
C. Hasil Uji Pemadatan Tanah .................................................
47
D. Hasil Uji Kuat Tekan Bebas ................................................
50
E. Hasil Uji Permeabilitas .......................................................
53
KESIMPULAN DAN SARAN ................................................
55
A. Kesimpulan .........................................................................
55
B. Saran ....................................................................................
56
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
57
LAMPIRAN .................................................................................................
59
4.
BAB V
BAB VI
ix
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar III. 1.
Konsep pemadatan tanah ..................................................
13
Gambar III. 2.
Grafik hubungan kadar air dan berat volume kering ........
14
Gambar III. 3.
Alat uji kuat tekan bebas ...................................................
17
Gambar III. 4.
Skema prinsip pembebanan uji kuat tekan bebas .............
17
Gambar III. 5.
Lingakaran Mohr untuk uji kuat tekan bebas ...................
18
Gambar III. 6.
Prinsip uji permeabilitas constant head ............................
22
Gambar III. 7.
Prinsip uji permeabilitas falling head ...............................
24
Gambar III. 8.
Skema alat uji permeabilitas constant pressure head .......
27
Gambar III. 9.
Detail sampel pada alat uji constant pressure head ..........
27
Gambar IV. 1.
Cawan ...............................................................................
30
Gambar IV. 2.
Timbangan ........................................................................
30
Gambar IV. 3.
Oven ..................................................................................
31
Gambar IV. 4.
Alat standard proctor ........................................................
31
Gambar IV. 5.
Sample extruder ................................................................
32
Gambar IV. 6.
Saringan ............................................................................
32
Gambar IV. 7.
Pan ....................................................................................
33
Gambar IV. 8.
Cetok .................................................................................
33
Gambar IV. 9.
Spatula ..............................................................................
33
Gambar IV. 10. Gelas ukur .........................................................................
34
Gambar IV. 11. Unconfined compression machine ....................................
34
Gambar IV. 12. Alat pembuat sampel kuat tekan bebas .............................
35
Gambar IV. 13. Alat uji permeabilitas ........................................................
36
Gambar IV. 14. Tempat sampel uji permeabilitas .......................................
36
Gambar IV. 15. Bagian-bagian alat uji permeabilitas .................................
37
Gambar IV. 16. Bagan alir tahapan penelitian ............................................
39
Grafik V. 1.
Hubungan antara kadar air (%) dengan penambahan abu
ampas tebu (%) + kapur 8% ..............................................
x
47
Grafik V. 2.
Hubungan antara kadar air (%) dengan berat volume
kering (gr/cm3) dari semua sampel ...................................
Grafik V. 3.
Hubungan antara berat volume kering maks (gr/cm 3)
dengan penambahan abu ampas tebu (%) + kapur 8% .....
Grafik V. 4.
49
Hubungan antara kuat tekan bebas (kN/m2) dengan
penambahan abu ampas tebu (%) + kapur 8% ..................
Grafik V. 6.
49
Hubungan antara kadar air optimum (%) dengan
penambahan abu ampas tebu (%) + kapur 8% ..................
Grafik V. 5.
48
51
Hubungan antara koefisien permeabilitas (cm/detik)
dengan penambahan abu ampas tebu (%) + kapur 8% .....
xi
54
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel II. 1.
Unsur - unsur kimia dalam tanah lempung Tanon (Wiqoyah,
2003 dalam Puri, 2012) .........................................................
7
Tabel II. 2.
Komposisi kimia kapur (Wiqoyah, 2006) .............................
9
Tabel II. 3.
Unsur-unsur kimia dalam abu ampas tebu (Haryono &
Sudjatmiko, 2011) .................................................................
Tabel III. 1.
11
Uji pemadatan tanah metode Standard Proctor (ASTM
D698) .....................................................................................
14
Tabel III. 2.
Ukuran Standard Proctor (ASTM D698 metode A) .............
15
Tabel III. 3.
Hubungan kuat tekan bebas (qu) tanah lempung dengan
konsistensinya (Hardiyatmo, 2002) .......................................
Tabel III. 4.
20
Kisaran permeabilitas tanah (k) pada temperatur 20 0 C
(Hardiyatmo, 2002) ...............................................................
21
Tabel V. 1.
Hasil uji sifat fisis (Puri, 2012) ..............................................
45
Tabel V. 2.
Klasifikasi tanah campuran (Puri, 2012) ...............................
46
Tabel V. 3.
Hasil uji kadar air (water content analysis) ...........................
46
Tabel V. 4.
Hasil uji pemadatan tanah .....................................................
48
Tabel V. 5.
Hasil uji kuat tekan bebas ......................................................
51
Tabel V. 6.
Hubungan jenis sampel dengan konsistensi tanah sesuai
Tabel V. 7.
nilai kuat tekan bebas (qu) yang didapat ................................
52
Hasil uji permeabilitas ...........................................................
53
xii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
A
= Luas penampang benda uji (mm2)
a
= Luas penampang pipa tegak (mm2)
AAS
= Atomic Absorbtion Spectometri
AASHTO = American Association of State Highway and Transportation Officials
ASTM
= American Society for Testing and Materials
At
= Luas penampang benda uji rata-rata/terkoreksi (cm2)
Ao
= Luas permukaan benda uji semula (cm2)
A-2-4
= Kerikil berlanau atau berlempung dan pasir
A-2-5
= Kerikil berlanau atau berlempung dan pasir
A-5
= Tanah berlanau
A-7-5
= Tanah berlempung
CaCO3
= Kalsium karbonat
Ca(OH)2
= Kapur
CBR
= California Bearing Ratio
CH
= Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi
Cu
= Kuat geser undrained
GI
= Nilai indeks kelompok (Group Indeks)
h
= Perbedaan tinggi tekanan benda uji (mm)
h0
= Ketinggian air mula-mula (mm)
h1
= Ketinggian air setelah beberapa saat (mm)
i
= Gradien hidrolik
IP
= Indeks Plastisitas
k
= Koefisien permeabilitas (cm/detik)
L
= Panjang benda uji (mm)
LL
= Batas cair (Liquid Limits)
Lo
= Tinggi benda uji semula (cm)
Maks
= Maksimum
N
= Pembacaan dial beban (div)
Opt
= Optimum
xiii
P
= Tekanan yang diberikan (gr/cm2)
Pn
= Beban normal (kg)
Q
= Debit rembesan (mm3/detik)
qu
= Kuat tekan bebas
SC
= Campuran pasir-lempung
SiO2
= Silika oksida
SM
= Campuran pasir-lanau
t
= Waktu pengamatan (detik)
t0
= Waktu mula-mula
t1
= Waktu yang diperlukan untuk menurunkan muka air dari h0 ke h1
(detik)
USCS
= Unified Soil Classification System
V
= Volume air rembesan (mm3)
v
= Kecepatan aliran (cm/detik)
Vc
= Volume cetakan (cm3)
W
= Berat tanah basah didalam cetakan (gram)
w
= Kadar air tanah (%)
wopt
= Kadar air optimum (%)
Ws
= Berat butiran tanah (gram)
Ww
= Berat air (gram)
W0
= Berat penampung air mula-mula (gram)
W1
= Berat penampung air terisi (gram)
XRD
= X-Ray Defractometri
σ
= Tegangan normal (kg/cm2)
σ1
= Tegangan utama mayor atau tegangan aksial
σ3
= Tegangan kekang atau tegangan sel
= Angka kalibrasi proving ring (kg/div)
ΔL
= Perbedaan tinggi benda uji (cm)
Δ σf
= Tegangan deviator
ε
= Regangan aksial (%)
xiv
Φ
= Sudut gesek (˚)
γb
= Berat volume basah (gram/cm3)
γd
= Berat volume kering (gram/cm3)
γd maks
= Berat volume kering maksimum (gram/cm3)
γw
= Berat jenis air (gr/cm3)
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Hal
Lampiran I.
Hasil Uji Kadar Air Tanah ..................................................
L-1
Lampiran II. Hasil Uji Pemadatan Tanah .................................................
L-9
Lampiran III. Hasil Uji Kuat Tekan Bebas ................................................
L-24
Lampiran IV. Hasil Uji Permeabilitas .......................................................
L-53
Lampiran V. Hitungan Penambahan Air Untuk Pembuatan Sampel Kuat
Tekan Bebas Dan Permeabilitas ..........................................
L-61
Lampiran VI. Lembar Pengesahan Laboratorium .....................................
L-63
xvi
ABSTRAKSI
TINJAUAN KUAT TEKAN BEBAS DAN PERMEABILITAS
TERHADAP TANAH LEMPUNG YANG DISTABILISASI
DENGAN KAPUR DAN ABU AMPAS TEBU
Hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Puri (2012)
penambahan kapur dan abu ampas tebu sebagai bahan stabilizator untuk
memperbaiki karakteristik tanah lempung diperoleh hasil yang positif. Dilihat dari
segi kuat geser tanah nilai kohesi pada tanah asli dengan perawatan 7 hari adalah
0,0889 kg/cm2 meningkat menjadi 0,360 kg/cm2 pada penambahan kapur 8% +
abu ampas tebu 15%. Nilai sudut gesek dalam dari 14,27 o pada tanah asli
meningkat menjadi 51,23o pada penambahan kapur 8% + abu ampas tebu 15%.
Selain itu menurut penelitian Choirudin (2013) nilai CBR dengan perawatan dan
perendaman 3 hari cenderung mengalami peningkatan disetiap penambahan
masing-masing variasi. Peningkatan terbesar terjadi pada penambahan kapur 8%
dan abu ampas tebu 15% yaitu 11,167 %. Berdasarkan latar belakang tersebut
maka untuk melengkapi penelitian yang sudah ada pada penelitian ini akan
mengamati pengaruh penambahan kapur dan abu ampas tebu terhadap stabilisasi
tanah lempung Desa Jono Kecamatan Tanon Sragen dengan tinjauan kuat tekan
bebas dan permeabilitasnya. Hasil dari penelitian kadar air tanah, didapat kadar air
pada sampel tanah asli sebesar 13,907%, sedangkan untuk sampel tanah campuran
kadar air mengalami penurunan seiring dengan semakin banyaknya penambahan
abu ampas tebu, kadar air terendah terjadi pada tanah campuran kapur 8% + abu
ampas tebu 15% sebesar 11,227%. Uji pemadatan tanah menggunakan Standard
Proctor, hasil uji didapatkan berat volume kering maksimum pada tanah asli
sebesar 1,198 kg/cm3 dengan kadar air optimum 32,8%, sedangkan untuk tanah
campuran didapat berat volume kering maksimum tertinggi terjadi pada tanah
campuran kapur 8% + abu ampas tebu 3% sebesar 1,262 kg/cm 3 dengan kadar air
optimum 28%, dan berat volume kering maksimum terendah terjadi pada tanah
campuran kapur 8% + abu ampas tebu 15% sebesar 1,109 kg/cm 3 dengan kadar
air optimumnya 25,4%. Hasil uji kuat tekan bebas didapat nilai kuat tekan bebas
tanah asli sebesar 185,6 kN/m2, sedangkan untuk tanah campuran nilai kuat tekan
bebas tertinggi dan terendah didapat dari sampel tanah campuran kapur 8% + abu
ampas tebu 3% dan tanah campuran kapur 8% + abu ampas tebu 15% dengan nilai
masing-masing 572,0 kN/m2 dan 268,0 kN/m2. Hasil uji permeabilitas pada
sampel tanah asli didapat nilai koefisien permeabilitas sebesar 1,242 x 10-9
cm/detik, sedangkan untuk tanah campuran nilai koefisien permeabilitas tertinggi
dan terendah didapat dari tanah campuran kapur 8% + abu ampas tebu 0% dan
tanah campuran kapur 8% + abu ampas tebu 3% dengan nilai koefisien
permeabilitas masing-masing adalah 9,373 x 10-10 cm/detik dan 6,086 x 10-10
cm/detik.
Kata kunci : tanah lempung, stabilisasi, kapur, abu ampas tebu, kuat tekan
bebas, permeabilitas.
xvii