Pengaruh Campuran Semen Portland Tipe I dan Arang Tempurung Kelapa sebagai Bahan Stabilisasi pada Tanah Lempung dengan Uji Kuat Tekan Bebas

TUGAS AKHIR

PENGARUH CAMPURAN SEMEN PORTLAND TIPE I DAN
ARANG TEMPURUNG KELAPA SEBAGAI BAHAN STABILISASI
PADA TANAH LEMPUNG DENGAN UJI KUAT TEKAN BEBAS

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

Disusun Oleh :
DANIEL ANDREAS S
110404062

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

Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK
Tanah merupakan hal yang paling penting dalam membangun suatu
bangunan. Hal ini dikarenakan tanah adalah pondasi yang mendukung semua
beban bangunan yang berdiri diatasnya. Namun, sering sekali ditemukan beberapa
kasus lokasi yang memiliki daya dukung tanahnya kurang baik, sehingga sulit
untuk di bangun sebuah konstruksinya.
Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan semen
portland dan abu tempurung kelapa terhadap stabilisasi tanah,mengetahui nilai
kuat tekan dari tanah yang distabilisasikan semen dan abu tempurung kelapa pada
umur 14 hari, dan menegetahui kadar abu tempurung kelapa optimum untuk
memperoleh kuat tekan maksimum. Penelitian dimulai dengan melakukan
pengambilan sampel tanah lempung dan pengujian di laboratorium untuk
mengetahui nilai index properties dan engineering properties menggunakan uji
Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test). Sampel tanah terdiri dari 13
(tiga belas) variasi campuran semen dan arang. Dengan kadar semen sebesar 2%
dan variasi kadar arang tempurung kelapa dari 2%-14%.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air
17,89%; berat jenis 2,65; batas cair 47,79% dan indeks plastisitas 33,58%.
Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL)

sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk
dalam jenis A-7-6.
Dari pengujian Kuat Tekan Bebas pada sampel tanah asli diperoleh nilai
kuat tekan tanah sebesar 1,598 kg/cm². Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai
variasi arang tempurung kelapa diperoleh kesimpulan bahwa material arang
tempurumg kelapa paling maksimum terjadi pada variasi campuran 2 % PC + 10
% ATK yaitu dengan nilai kuat tekan bebas sebesar 3,01 kg/cm². Semakin banyak
kadar arang yang digunakan maka daya dukung akan terus mengalami penurunan
tetapi tetap di atas nilai kuat tekan tanah asli.
Kata Kunci : lempung, semen, arang tempurung kelapa, stabilisasi tanah, kuat
tekan bebas.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa,
atas berkat dan karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini dengan baik.
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 saya Bapak Tamba Fabius Sitanggang dan Ibu Nurlina
Sihaloho yang dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam
merawat, mendidik, menjaga, mendoakan serta berjuang dengan keras
untuk selalu memenuhi kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan
kesempatan untuk menempuh pendidikan yang tinggi. Semoga Tuhan
Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi beliau.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing dan
sebagai orang tua yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran,
serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, 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.

Universitas Sumatera Utara

6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik 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. Kepada adik- adikku, yang selalu mendukung dan memberi semangat serta
doa demi kelancaran kuliahku
10. RD. Sampang Tumanggor dan RD. Ronal Sitanggang sebagai orang yang
dikasihi yang memberi dukungan, doa, semangat serta arahan kepada
Penulis.
11. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU, M. Iqbalsyah Pasaribu ,

Manimpan Lumbanraja, Jericho Sihotang, Wisman Sitorus, Yogi Rambe
dan Prince Sormin yang telah membantu dan memberikan penjelasan
dalam pengerjaan tugas akhir ini.
12. Rekan-rekan seperjuangan Prince Joy Sormin, Arifin Rajagukguk, dan
rekan- rekan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya
yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas
akhir ini.
13. Adik-adik stambuk 2014, Bandry Nainggolan, Erik serta yang tidak dapat
disebutkan satu persatu namanya yg telah memberi dukungan serta
semangat.

Universitas Sumatera Utara

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari 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,

Januari 2016

Daniel Andreas Sitanggang
11 0404 062

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................ i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xii
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xiii
Daftar Lampiran................................................................................................ xv
BAB I

BAB II


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

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

1.2

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

1.3

Tujuan dan Manfaat Penelitian............................................ 2
1.3.1

Tujuan Penelitian ..................................................... 3

1.3.2

Manfaat Penelitian................................................... 3


1.4

Pembatasan Masalah ........................................................... 3

1.5

Sistematika Penulisan........................................................... 3

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 5
2.1

Tinjauan Umum ................................................................... 5
2.1.1 Tanah........................................................................ 5
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah ............................................. 6
2.1.2.1 Kadar air (moisture content) ........................ 6
2.1.2.2 Porositas (Porosity) ...................................... 6
2.1.2.3 Angka pori (void ratio) ................................ 7

Universitas Sumatera Utara


2.1.2.4 Berat Jenis (Specific Gravity) ...................... 7
2.1.2.5 Berat Volume (Unit Weight) ........................ 7
2.1.2.6 Berat Volume Kering (Dry Unit Weight) .... 7
2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat
(Soil Volume Weight) ................................... 8
2.1.2.8 Derajat kejenuhan (S) ................................... 8
2.1.2.9 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit)....... 9
2.1.2.9.1. Batas Cair (Liquid Limit)................. 9
2.1.2.9.2. Batas Plastis (Plastic Limit) ............. 10
2.1.2.9.3. Batas Susut (Shrinkage Limit) .......... 11
2.1.2.9.4. Indeks Plastisitas (Plasticity Index).. 12
2.1.2.10 Klasifikasi Tanah ......................................... 12
2.1.2.10.1. Klasifikasi USCS.............................. 13
2.1.2.10.2. Klasifikasi AASHTO................. ...... 15
2.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah ........................................ 16
2.1.3.1 Pemadatan Tanah ......................................... 16
2.1.3.2 Pengujian Unconfined Compresion Test ..... 18
2.1.3.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb ............... 19
2.1.3.4 Sensitifitas Tanah Lempung......................... 20

2.2

Bahan-bahan Penelitian ....................................................... 23
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 23
2.2.1.1 Lempung dan Mineral Penyusunnya ............ 23
2.2.1.2 Sifat Umum Tanah Lempung ....................... 28
2.2.1.3 Pertukaran Ion Tanah Lempung.................... 31

Universitas Sumatera Utara

2.2.2 Semen ....................................................................... 33
2.2.2.1 Umum ............................................................ 33
2.2.2.2 Semen Portland ............................................... 33
2.2.2.2.1

Jenis-jenis Semen Portland............... 33

2.2.3 Abu Tempurung Kelapa (ATK) ............................... 36

2.3


2.2.3.1

Arang.......................................................... 36

2.2.3.2

Sifat-sifat Arang.......................................... 37

2.2.3.3

Cara pembakaran Arang Dari Batok Kelapa.39

Stabilisasi Tanah .................................................................. 40
2.3.1 Proses Kimia Pada Stabilisasi Tanah dengan
Semen ....................................................................... 40
2.3.2 Stabilisasi Tanah dengan Arang Tempurung ........... 41

BAB III

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

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

3.2

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

3.3

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

3.4

Pekerjaan Laboratorium....................................................... 45
3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah ................................................ 45
3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah ......................................... 45
3.4.2.1 Uji Proctor Standar ......................................... 45
3.4.2.2 Uji UCT (Unconfined Compression Test) ...... 46

3.5
BAB IV

Analisis Data Laboratorium ................................................. 46

HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 47
4.1

Pendahuluan ........................................................................ 47

Universitas Sumatera Utara

4.2

Pengujian Sifat Fisik Tanah ................................................. 47
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 47
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 50
4.2.2.1 Batas Cair ...................................................... 52
4.2.2.2 Batas Plastis ................................................... 53
4.2.2.3 Indeks Plastisitas ............................................ 53

4.3

Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 54
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ............................ 54
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator........................................ 55
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ......... 56
4.3.2.2 Kadar Air Optimum Campuran ...................... 57
4.3.3

Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined
Compression Test) .................................................. 58

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 63
5.1

Kesimpulan ......................................................................... 63

5.2

Saran ................................................................................... 64

Daftar Pustaka .................................................................................................. xvi
Lampiran-lampiran ........................................................................................... xviii

Universitas Sumatera Utara