STABILISASI TANAH LEMPUNG dengan PLASTISITAS

STABILISASI TANAH LEMPUNG PLASTISITAS TINGGI
PADA INDEKS LIKUIDITAS 1 DAN 1.25 MENGGUNAKAN
SEMEN DENGAN VARIASI FAKTOR AIR SEMEN
`
CEMENTED SOIL STABILIZATION OF CLAY HIGH PLASTICITY IN
LIQUIDITY INDEKS 1 AND 1.25 WITH VARYING WATER-CEMENT RATIO

SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :
NOR FATA YUNASHIRSON
I0111078

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015

i

ii

iii

MOTTO
“Karena Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, Sesungguhnya
sesudah kesulitan itu ada kemudahan ”
(Firman Allah : QS Al-Insyirah: 5-6)
“Dia (Ya’qub) menjawab: “Sesungguhnya hanyalah kepada Allah aku
mengadukan kesusahan dan kesedihanku.”
(Firman Allah : QS Yusuf: 86)
“Kenalilah Allah di masa lapang (senang), niscaya Allah akan mengenalimu di
masa engkau menghadapi kesulitan.”
(Sabdah Rasulullah: Dalam Shahihul Jaami’)
“Without passion you don’t have energy, without energy you have nothing”
(Warren Buffett)
“There are no secrets to success. It is the result of preparation”
(Colin Powell)

“Do something today that your future self will thank you for”
(Unknown)

iv

PERSEMBAHAN





















Bapak Moch. Sulthon Nasir sebagai bapak yang telah sabar mendidik serta
mengajari tentang Islam dan kehidupan dunia akhirat. Memberi kasih sayang
dan kenangan meski sebentar. Semoga disana bapak berbahagia dalam
lindungan Allah SWT. Amin
Ibu Melly Yulianenti sebagai ibu yang telah mencurahkan segenap jiwa raga
dan kasih sayang untuk seluruh keluarga. Terimakasih untuk selalu
bermunajatkan doa-doa kepada Allah SWT.
Sabastian Roy Nasier sebagai adik saya yang telah mendukung dan
menemani Bapak Ibu di rumah.
Pak Selamet, Pak Amutaim, Bu Lilis dan Bu Hindun sebagai eyang-eyang
saya yang telah banyak berdoa dan memberikan saran untuk dunia akhirat,
semoga tetap sehat dan selalu dalam lindungan Allah SWT.
Seluruh keluarga besar dari pihak Bapak dan pihak Ibu yang selalu cinta dan

memberikan kasih sayang.
Pak Muslih dan Pak Harya sebagai dosen pembimbing skripsi yang telah
memberikan masukan dan koreksi.
Mahmod Kalworai dan Ramzy Yahya rekan satu topik skripsi yang telah
membantu pikiran dan tenaga sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
Tidak lupa juga terimakasih buat Tikung dan Ian temennya Tikung yang telah
membantu pembuatan alat.
Pak Gimin dan anaknya yang telah banyak membantu, mendampingi dan
teman berbincang ketika di Lab Mektan.
Azmi, Mawid, Chandra, Hadio dan Chrisna sebagai teman satu kontrakan
yang selalu bangunin buat solat subuh. Terimakasih sudah memberikan
kenangan serta selalu menjadi teman ketika lapar dan menjadi musuh ketika
ngerjain skripsi.
Reza, Yogo, Demar dan Ari sebagai asisten mektan dari angkatan 2011 yang
banyak membantu.
Annisa Rizki sebagai teman terkasih yang selalu memberikan dukungan dan
memberikan segala kebaikan yang dia punya.
Ryan Kurniawan, Muh. Suhaemi, Zikry Tawakal, Habib Abdul, Prasdita N.,
Bagus Saputra, Galih Setyo, Heri Afandi, dan Bani yang telah menyempatkan
waktu membantu menyelesaikan skripsi dan sebagai teman yang mau diajak

olah raga.
Teman-teman angkatan 2011 yang telah banyak membantu dan terimakasih
atas kebersamaannya yang berharga. Serta terimakasih untuk teman-teman
yang telah saya kenal selama ini serta memberikan kenangan dan pengalaman
yang berharga.

v

ABSTRAK

Nor Fata Yunashirson, 2015. Stabilisasi Tanah Lempung Plastisitas Tinggi pada
Indeks Likuiditas 1 dan 1.25 Menggunakan Semen dengan Variasi Faktor Air
Semen. Skripsi, Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas
Maret. Surakarta.

Stabilisasi tanah merupakan salah satu upaya untuk memperbaiki karakteristik
pada tanah bermasalah. Tanah lempung plastisitas tinggi termasuk dalam tanah
bermasalah karena mempunyai daya dukung rendah. Salah satu metode untuk
meningkatkan daya dukung adalah stabilisasi tanah lempung menggunakan
semen.

Penelitian ini menggunakan tanah lempung plastisitas tinggi dari daerah
Sukoharjo yang dikontrol kadar airnya pada Indeks Likuiditas (LI) 1 dan 1.25.
Stabilisasi tanah ini berfokus pada peningkatan daya dukung tanah dengan variasi
semen:tanah (5%, 10% dan 15% terhadap berat basah tanah) dan variasi Faktor
Air Semen/FAS (20%, 25%, 30% dan 35% terhadap berat semen kering yang
dibutuhkan). Pengujian Unconfined Compressive Strength (UCS) dilakukan pada
0, 3, 7 serta 14 hari saat kondisi tak-terendam dan terendam. Data pengujian
digunakan sebagai input data analisis untuk mendapatkan kuat tekan tanah yang
dihasilkan.
Hasil pengujian UCS didapat grafik hubungan antara kuat tekan dengan proporsi
semen:tanah, proporsi FAS dan perawatan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
kuat tekan tanah meningkat dengan meningkatnya proporsi semen:tanah;
meningkatnya FAS, dan meningkatnya masa perawatan. Pada kadar air LI = 1 dan
kondisi tak-terendam p kuat tekan yang dihasilkan lebih tinggi dari pada LI = 1.25
dan kondisi terendam. Ini terbukti bahwa penggunaan semen dengan variasi FAS
dapat meningkatkan kekuatan tanah pada tanah lempung plastisitas tinggi.

Kata Kunci: Stabilisasi tanah; Tanah lempung plastisitas tinggi; variasi
semen:tanah; variasi FAS; UCS.

vi

ABSTRACT

Nor Fata Yunashirson, 2015. Cemented Soil Stabilization of Clay High Plasticity
in Liquidity Indeks 1 and 1.25 with Varying Water-Cement Ratio. Skripsi,
Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret.
Surakarta.

Soil stabilization is an effort to improve the characteristics of the soil problems.
Clay high plasticity including the soil problems, because it has a low bearing
capacity. One method to increase the bearing capacity is soil stabilization with
cement.
This study uses a clay high plasticity from Sukoharjo with controling water
content in liquidity indeks (LI) 1 and 1.25. This soil stabilization focuses to know
increasing bearing capacity on varying cement content (5%, 10% and 15% of the
wet weight soil) and varying water-cement ratio (20%, 25%, 30% and 35% of the
dry weight of cement needed). Unconfined Compressive Strength (UCS) testing at
0, 3, 7 and 14 days in unsoaked and soaked condition. The test data used as input
data analysis to get the compressive strength.

The results of UCS testing were plotted compressive strength against proportion
of cement:soil, proportion of water-cement ratio, and the curing times. The results
show that the compressive strength increased with the increase of cement content,
water-cement ratio content, and curing times. At water levels LI = 1 and unsoaked
condition, the compressive strength is higher than at water lavels LI = 1.25 and
soaked condition. This shows that the use of cement with variation water-cement
ratio raises the compressive strength of high plasticity clay.

Keyword: Cement content; Clay High plastisity; Soil stabilization; Unconfined

compressive strength; Water-cement ratio content.

vii

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi/tugas akhir dengan
judul “Stabilisasi Tanah Lempung Plastisitas Tinggi pada Indeks Likuiditas 1
dan 1.25 Menggunakan Semen dengan Variasi Faktor Air Semen ”. Penulisan
laporan penelitian ini merupakan salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada tahun 2015.
Penulisan laporan penelitian ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan,
dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada
kesempatan ini penyusun menyampaikan terima kasih kepada:
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD dan R. Harya Dananjaya H. I. ST,
MEng. selaku dosen pembimbing skripsi.
Seluruh dosen dan staf di lingkungan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Rekan-rekan mahasiswa S-1 Teknik Sipil Reguler maupun Non-reg.
Seluruh keluarga besar saya.
Semua pihak yang tidak bisa penyusun sebutkan satu persatu

Penyusun mengharap kritik dan saran untuk kemajuan penelitian berikutnya.
Akhirnya penyusun berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi ilmu
pengetahuan khususnya bidang teknik sipil.

Surakarta, 2 November 2015

Penyusun

viii

DAFTAR ISI
hal
HALAMAN JUDUL........................................................................................

i

HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................

iii

MOTTO ........................................................................................... ...............

iv

PERSEMBAHAN ...........................................................................................

v

ABSTRAK .......................................................................................................

vi

ABSTRACT............................................................................................ .........

vii

KATA PENGANTAR .....................................................................................

viii

DAFTAR ISI ....................................................................................................

ix

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................

xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................

xiv

DAFTAR NOTASI ..........................................................................................

xv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................

xvii

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang .....................................................................................

1

1.2.

Rumusan Masalah ................................................................................

2

1.3.

Batasan Masalah ..................................................................................

3

1.4.

Tujuan Penelitian .................................................................................

3

1.5.

Manfaat Penelitian ...............................................................................

4

1.5.1. Manfaat Teoritis ..................................................................................

4

1.5.2. Manfaat Praktis ...................................................................................

4

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1.

Tinjauan Pustaka ..................................................................................

5

2.2.

Landasan Teori .....................................................................................

7

2.2.1. Batas Atterberg (Konsistensi) .............................................................

7

2.2.2. Karakteristik Lempung Plastisitas Tinggi ...........................................

8

2.2.3. Stabilisasi Tanah .................................................................................

9

2.2.4. Stabilisasi Tanah dengan Semen .................................................... .....

11

ix

2.2.5. Metode Stabilisasi di Lapangan ...................................................... ....

12

2.2.6. Pengujian Kuat Tekan Silinder ...................................................... .....

13

BAB 3

METODOLOGI

3.1.

Uraian Umum .......................................................................................

14

3.2.

Bahan Penelitian ..................................................................................

14

3.2.1

Tanah Lempung Plastisitas Tinggi .......................................................

14

3.2.2

Portland Semen ....................................................................................

15

3.2.3

Air ................................................................................................... ....

15

3.3.

Pengujian Indeks Propertis Tanah ........................................................

16

3.4.

Pembuatan Campuran Semen-Tanah ...................................................

16

3.4.1 Pembuatan Tanah dengan Variasi Kadar Air LI = 1 dan LI = 1.25.... .

17

3.4.2 Pencampuran Bahan Stabilisasi ...........................................................

18

3.5.

Pengujian Pokok ........................................................... .......................

20

3.6.

Diagram Alir Penelitian .......................................................................

21

BAB 4

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1.

Hasil Pengujian ............................................................................ .......

23

4.2.

Pengujian Pendahuluan Tanah Lempung Grogol ...............................

23

4.2.1 Pengujian Hidrometer dan Analisis Saringan.................................. ....

23

4.2.2 Pengujian Batas Konsistensi Atterberg ......................... ......................

24

4.2.3 Pengujian Indeks Propertis Tanah Lempung Grogol ..................... .....

25

4.3.

Pembuatan Sampel dengan Variasi Kadar Air ....................................

25

4.3.1 Pengkondisian Tanah dengan Kadar Air LI = 1 dan LI = 1.25 ...........

25

4.3.2 Pencampuran Tanah Lempung dengan Bahan Stabilisasi ..................

26

4.4.

27

Hasil Pengujian UCS Campuran Semen-Tanah ..................................

4.4.1 Pengaruh Masa Perawatan Terhadap Kuat tekan pada Variasi
Proporsi Semen:Tanah ................... .....................................................

27

4.4.2 Perbandingan Pengaruh Masa Perawatan Terhadap Kuat tekan pada
Kadar Air LI = 1 dan LI = 1.25 ................... ........................................

29

4.4.3 Pengaruh Variasi Proporsi Semen:Tanah Terhadap Kuat tekan pada
Variasi FAS ................... .....................................................................

30

4.4.4 Pengaruh Stabilisasi Terhadap Perubahan Kadar Air ................... .....

31

x

4.4.5

Pengaruh Variasi Proporsi Semen:Tanah terhadap Kekakuan ...... .

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

33

5.1.

Kesimpulan ..........................................................................................

35

5.2.

Saran ..................................................................................................

36

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Batas-batas konsistensi tanah menurut Atterberg .................... .

7

Gambar 2.2. Klasifikasi tanah berdasarkan USCS pada tannah berbutir halus
50% atau lebih lolos saringan no. 200 (0.075 mm) .................
Gambar 3.1

9

Peta lokasi pengambilan sample tanah lempung plastisitas
tinggi ........................................................................................

15

Gambar 3.2. Diagram alir penelitian ............................................................

22

Gambar 4.1. Grafik distribusi butiran hasil uji hidrometer dan analisa
saringan.....................................................................................

23

Gambar 4.2

Grafik USCS untuk menentukan karakteristik tanah ..............

24

Gambar 4.3

Kondisi tanah pada kadar air (a) LI = 1 dan (b) LI = 1.25 .......

26

Gambar 4.4

Pengaruh masa perawatan terhadap kuat tekan daengan FAS
20% pada kadar air LI = 1 tak-terendam dan terendam ...........

Gambar 4.5

28

Pengaruh masa perawatan terhadap kuat tekan daengan FAS
20% pada kadar air LI = 1.25 tak-terendam dan terendam
............................................................... ...................................

Gambar 4.6

28

Perbandingan pengaruh masa perawatan terhadap tegangan
pada kadar air LI = 1 dan LI = 1.25 menggunakan FAS 20%,
FAS 25%, FAS 30% dan FAS 35% ........ ................................

Gambar 4.7

29

Pengaruh variasi semen:tanah terhadap kuat tekan pada
perawatan 0 hari kadar air LI = 1 keadaan tak-terendam dan
keadaan terendam ................... ...............................................

Gambar 4.8

30

Pengaruh variasi semen:tanah terhadap kuat tekan pada
perawatan 0 hari kadar air LI = 1.25 keadaan tak-terendam
dan keadaan terendam ................... ........................................

Gambar 4.9

31

Pengaruh stabilisasi terhadap perubahan kadar air perawatan
0 hari dengan variasi FAS keadaan tak-terendam (a) kadar air
LI = 1 dan (b) LI = 1.25 ................... ......................................

xii

32

Gambar 4.10 Penampakan fisik sampel hasil stabilisasi pada FAS 25%
masa perawatan 14 hari dengan variasi proporsi semen:tanah
(a) 5% (b) 10% dan (c) 15% ................... .................................

33

Gambar 4.11 Hubungan antara tegangan dan regangan FAS 25% masa
perawatan 14 hari dengan variasi proporsi semen:tanah .........

xiii

34

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Pemilihan bahan tambah untuk stabilisasi tanah ..........................

10

Tabel 3.1. Proporsi stabilisasi semen-tanah ..................................................

19

Tabel 4.1. Karakteristik tanah lempung Grogol .............................................

25

Tabel 4.2 Variasi kadar air yang digunakan .................................................

26

Tabel 4.3 Hasil uji kuat tekan silinder awal .................................................

26

Tabel 4.4 Berat campuran tanah lempung dengan bahan stabilisasi ......... ...

27

xiv

DAFTAR NOTASI

LL

: Liquid Limit (%)

PL

: Platic Limit (%)

SL

: Shrinkage Limit (%)

PI

: Indeks Plastisitas (%)

LI

: Liquidity Indeks

W

: Kadar air (%)

Gs

: Spesific Gravity

ɣb

: Berat volume tanah basah (gr/cm3)

ɣd

: Berat volum tanah kering (gr/cm3)

ɣs

: Berat isi butiran (gr/cm3)

ɣsat

: Berat isi tanah jenuh (gr/cm3)

ɣeff

: Berat isi tanah efektif (gr/cm3)

ɣw

: Berat jenis air (gr/cm3)

V

: Volume (cm3)

e

: Angka pori

n

: Porositas

S

: Derajat kejenuhan (%)

��

: Kuat tekan (kN/m2)

�

: Beban maksimum (kN)

�

��

: Luas penampang benda uji semula (mm2)

ɛ

: Regangan aksial (%)

∆H

: Perubahan tinggi benda uji (mm)

Ho

: Tinggi benda uji semula (mm)

P

: Axial Load (kN)

a

: Load Dial (kgf)

2,541

: Konfersi satuan dari inch ke cm

c

: Kalibrasi arloji (0,2044)

: Luas penampang rata-rata atau luas terkoreksi (m2)

xv

Wb

: Berat tanah basah

Wd

: Berat tanah kering

Ww

: Berat air

Wc

: Berat semen kering

5%

: Perbandingan berat semen kering 5% terhadap berat tanah basah
100%

10%

: Perbandingan berat semen kering 10% terhadap berat tanah basah
100%

15%

: Perbandingan berat semen kering 15% terhadap berat tanah basah
100%

20%

: Perbandingan berat air 20% terhadap berat semen kering 100%

25%

: Perbandingan berat air 25% terhadap berat semen kering 100%

30%

: Perbandingan berat air 30% terhadap berat semen kering 100%

35%

: Perbandingan berat air 35% terhadap berat semen kering 100%

0 hari

: Masa perawatan 0 × 24 jam setelah pencampuran semen-tanah

3 hari

: Masa perawatan 3 × 24 jam setelah pencampuran semen-tanah

7 hari

: Masa perawatan 7 × 24 jam setelah pencampuran semen-tanah

14 hari

: Masa perawatan 14 × 24 jam setelah pencampuran semen-tanah

Unsoaked : Benda uji dalam keadaan tak-terendam setelah diambil dari bak

pencampuran
Soaked

: Benda uji dalam keadaan terendam selama 1 × 24 jam setelah
diambil dari bak pencampuran

xvi

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A :
Lampiran A1 – Peta Lokasi Pengambilan Sampel
Lampiran A2 – Pengambilan Sampel
LAMPIRAN B:
Lampiran B1 – Pengujian Kadar Air
Lampiran B2 –Pengujian Berat Jenis Tanah
Lampiran B3 – Pengujian Densitas Tanah
Lampiran B4 – Pengujian Batas Cair dan Batas Plastis
Lampiran B5 – Analisis Hidrometer dan Gradasi Butiran
LAMPIRAN C:
Lampiran C1 – Perhitungan Pengujian Kuat tekan silinder dan Grafik tegangan
regangan
Lampiran C2 – Rekap Kuat tekan Hasil Pengujian Kadar Air LI = 1
Lampiran C3 – Rekap Kuat tekan Hasil Pengujian Kadar Air LI = 1.25
Lampiran C4 – Pengaruh Variasi Semen:Tanah Terhadap Kuat tekan Kadar Air
LI = 1

Lampiran C5 – Pengaruh Variasi Semen:Tanah Terhadap Kuat tekan Kadar Air
LI = 1.25

xvii

DAFTAR PUSTAKA
Al-hassani A.M.J., Kadhim S.M., Fattah A.A., 2015. “Characteristic of cohasive soils
stabilized by Cement Kiln Dust” International Journal of Scientific & Engineering

Research, volume 6, Issue 4, ISSN 2229-5518.
Bergado, D.T., Anderson, L.R., Miura, N., dan Balasubramaniam, A.S., 1996. “Soft
Ground Improvement in Lowlamd and Other Environments”. American Society of
Civil Engineeris (ASCE) Press, New York, U.S.A.
Departemen Pekerjaan Umum, 2008, Rancangan 3, Pedoman Konstruksi dan Banguna,
“Perencanaan Stabilisasi Tanah dengan bahan Serbuk Pengikat untuk Konstruksi
Jalan”.

Ghosh A., Samanta M., Sharma S., Jain S.K., Kumar D., 2011. “Estimation of
Unconfined Compressive Strength of Cement Treated Soft Indian Coastal Clay”

Proceedings of Indian Geotechnical Conference, Paper No. S-323.
Hardiyatmo H.C., 2010, “Mekanika Tanah 1 edisi V”, Universitas Gajah Mada Press,
Yogyakarta.
Hardiyatmo H.C., 2010, “Stabilisasi Tanah Untuk Perkerasan Jalan”, Universitas Gajah
Mada Press, Yogyakarta.
Horpibulsuk S., Phojan W., Suddeepong A., Chinkulkijniwat A., Liu M.D., 2011.
“Strength Development in Blended Cement Admixed Saline Clay” Applied Clay
Science Elsevier 2011.
Ismail, M.A., Joer, H.A, Sim, W.H., Randolph, M.F. 2010. “Effect of Cement Type on
Shear Behavior of Cemented Calcareous Soil” Journal of Geotechnical and
Geoenvironmental Enggineering, 128(6), 520-529.
Makusa, G.P., 2012. “Soil Stabilization Methods and Materials in Engineering Practice”
Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering, Lulea
University of Technology, Lulea, Sweden.
Nagaraj, T.S., Miura, N., 2001. “Soft Clay Behavior – Analysis and Asessment. A.A.”
Balkema, Rotterdam, The Netherlands.
Rashid A.S.A., Kalatehjari R., Noor N.M., Yaacob H., Moayedi H., Sing L.K., 2014.
“Relationship between liquidity indekx and stabilized strength of local subgrade
materials in a tropical area ” Journal Elsevier, Measurement 55(2014) 231-237

Sasanian S., Newson T.A., 2011. “Basic Parameters Governing the behaviour of Cementtreated Clays,” The Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations 54

(2014) ; 209-224.

xviii

Sherwood, P., 1993. “Soil Stabilization with Cement and Lime” State of the Art Review,
Transport Research Laboratory, HMSO, London.
Wijaya, W.S., 2010, “Perilaku Tanah Ekspansif yang Dicampur dengan Pasir untug
Subgrade”, Magister Teknik Konsentrasi Transportasi Universitas Dipenegoro,

Semarang.

.

xix