Cara uji kepadatan dan berat isi tanah d

SNI 19-6413-2000

Cara uji kepadatan dan berat isi tanah di lapangan
dengan metode balon karet

1

Ruang lingkup

Standar ini menetapkan cara uji penentuan kepadatan dan berat isi tanah hasil pemadatan di
lapangan atau lapisan tanah yang teguh dengan menggunakan alat balon karet.
Cara uji ini mencakup :
a) Urugan tanah atau timbunan yang dipadatkan dari tanah berbutir halus atau tanah
berbutir kasar yang persentase kandungan batuan dan material kasarnya relatif kecil.
b) Kepadatan dan berat isi tanah tidak terganggu, asalkan tanah tersebut tidak mengalami
deformasi karena tekanan yang bekerja selama pengujian.
c) Tidak berlaku untuk tanah organik, tanah jenuh air atau sangat plastis yang akan
mengalami deformasi karena tekanan yang bekerja selama pengujian.
Cara uji ini memerlukan perhatian khusus dalam penggunaan pada :
a) Tanah yang terdiri dari materi berbutir lepas dan tidak terjaga kestabilan dinding lubang
ujinya.

b) Tanah yang banyak mengandung material kasar melebihi 37,5 mm.
c) Tanah berbutir kasar yang mempunyai angka pori tinggi.
d) Material urugan yang mengandung partikel bersisi tajam.

2

Acuan normatif

ASTM D 2167-94 (2001), Standard test method for density and unit weight of soil in place by
the rubber ballon method. (Kompendium ASTM 2005)
ASTM D 653-89 (2004), Terminology relating to soil, rock and contained fluids. (Kompendium
ASTM 2005)
SNI 03-1742-1989, Metode pengujian kepadatan ringan untuk tanah.
SNI 03-1743-1989, Metode pengujian kepadatan berat untuk tanah.
SNI 03-1965-1990, Metode pengujian kadar air tanah.

3

Istilah dan definisi

3.1
balon karet
balon yang relative tipis diirancang untuk pengukuran volume lubang uji yang bersifat lentur
dan elastis
3.2
plat dasar
plat logam kaku yang dipasang dibawah dasar peralatan balon yang digunakan saat
pengujian
3.3
alat pengering
oven yang berfungsi untuk evaluasi kadar air secara cepat
1 dari 10

SNI 19-6413-2000

3.4
kepadatan basah
perbandingan berat tanah basah dengan volume/isi tanah basah
3.5
kepadatan kering

perbandingan berat tanah kering dengan volume/isi tanah kering

4
4.1

Persyaratan
Lokasi pengujian

Lokasi pengujian harus disiapkan dengan memperhatikan ikhwal berikut :
a)

Permukaan tanah yang akan diuji harus cukup datar dan rata.

b)

Pelaksanaan kalibrasi pada indikator volume pada peralatan balon harus dilakukan
setiap tahun.

4.2 Petugas/Pelaksana
Ikhwal yang perlu diperhatikan dalam pelaksanaan meliputi :

a)

Petugas pengujian ini adalah laboran atau teknisi yang sudah berpengalaman dalam
pengujian kepadatan dan berat isi tanah.

b)

Pengawas pengujian ini adalah ahli geoteknik yang telah berpengalaman.

c)

Hasil pengujian harus diteliti kembali dan ditandatangani oleh penanggung jawab
pekerjaan.

5

Ketentuan-ketentuan

5.1

Peralatan

Berbagai peralatan yang akan dipergunakan harus memperhatikan ketentuan sebagai
berikut.
a)

Peralatan balon merupakan tabung yang telah dikalibrasi berisi air yang didalamnya
dilengkapi dengan membran (balon karet) relatif tipis, lentur dan elastis yang didesain
untuk pengukuran volme lubang uji.

b)

Plat dasar berupa logam mempunyai ukuran minimum dua kali diameter ukuran lubang
uji.

c)

Timbangan atau neraca dengan skala berkapasitas 10 kg dengan skala pembacaan
setiap 1,0 gram dan mempunyai ketelitian 2 gram untuk kisaran massa dari 100 gram
sampai 7000 gram, dan 3 gram untuk massa di atas 7000 gram. Juga diperlukan

neraca kapasitas 2000 gram dengan skala pembacaan setiap 0,1 gram dengan
ketelitian 0,1 %.

d)

Oven sesuai dengan SNI 03-1965-1990.

e)

Peralatan lain yang diperlukan seperti : pahat, sendok, kuas dan obeng untuk menggali
lubang uji, tas plastik, ember dengan tutupnya, atau wadah tahan lembab dengan tutup
rapi untuk menampung tanah yang diambil dari lubang uji.

f)

Termometer untuk kalibrasi dengan ketelitian 0,5 oC, plat kaca 6 mm atau lebih tebal dan
pelumas.

2 dari 10

SNI 19-6413-2000

5.2

Kalibrasi

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam kalibrasi adalah sebagai berikut :
a)

Amati prosedur yang digunakan dan ketelitian indikator volume pada peralatan balon
dengan menggunakan peralatan tersebut untuk mengukur wadah atau cetakan yang
volumenya tertentu dan dimensinya mirip dengan lubang uji yang akan digunakan di
lapangan (catatan 1). Peralatan dan prosedur harus sedemikian rupa sehingga wadah
dapat diukur dengan ketelitian 1% terhadap volume sebenarnya (catatan 1). Wadah
dengan volume yang berbeda-beda harus digunakan sehingga kalibrasi dari indikator
volume berada pada kisaran nilai volume uji yang diperkirakan.
Catatan 1 : Cetakan ukuran 102 mm dan 152 mm yang diurakai pada metode uji SNI 03-17421989 dan SNI 03-1743-1989, atau cetakan lain yang disiapkan untuk mensimulasikan diameter
dan volume lubang uji sebenarnya dapat digunakan. Bila beberapa set peralatan balon
digunakan, atau untuk mengantisipasi penggunaan jangka panjang, disarankan untuk membuat
duplikasi lubang uji sebenarnya. Hal ini dapat dilaksanakan dengan membentuk adukan keras

tiruan dalam lubang uji sebenarnya pada seluruh kisaran volume, dan menggunakannya seperti
bentuk cetakan beton semen portland. Lubang uji duplikasi ini harus dicetak pada permukaan
bidang datar, dan setelah memindahkan adukan keras tiruan, tutup rapat-rapat hingga kedap air.

b)

Penentuan volume
Tentukan massa air (dalam gram) yang diperlukan untuk mengisi wadah atau lubang
cetakan. Dengan menggunakan plat kaca dan lapisan pelumas tipis (jika diperlukan
untuk penutupan) tentukan massa wadah atau cetakan dengan air, dengan perlahanlahan geserkan plat kaca pada tempat pembukanya sehingga tidak ada gelembung
udara yang terjebak dan cetakan dapat terisi air dengan sempurna. Pindahkan
kelebihan air dan tentukan massa plat kaca, air dan cetakan atau wadah secara tepat.
Tentukan temperatur air. Hitung volume cetakan atau wadah sesuai dengan rumus (1).
Ulangi prosedur ini untuk setiap wadah atau cetakan sampai diperoleh 3 volume
berturut-turut dengan variasi maksimum 2,8 x 10-6 m3. Catat rata-rata volume Vt wadah
atau cetakan dari 3 percobaan. Ulangi prosedur tersebut untuk setiap wadah atau
cetakan yang digunakan.

c)

Pengujian untuk kalibrasi
Tempatkan balon karet dan plat dasar permukaan rata horisontal. Berikan tekanan,
lakukan pembacaan awal pada indikator volume (catatan 2). Pindahkan peralatan itu
pada salah satu cetakan atau wadah yang sebelumnya telah dikalibrasi dengan
permukaan atas horisontal. Berikan tekanan seperlunya sampai tidak ada perubahan
yang ditunjukkan pada indikator volume. Tergantung dari tipe peralatan, tekanan
maksimum sebesar 34,5 kPa dan pelaksanaan kalibrasi ini mungkin memerlukan
penambahan beban pada peralatan untuk menjaganya agar tidak terangkat (catatan 3).
Catat pembacaan tekanan dan penambahan beban yang digunakan. Perbedaan antara
pembacaan awal dan akhir menunjukkan volume. Tentukan volume dari wadah atau
cetakan lainnya. Kalibrasi peralatan yang memuaskan dicapai bila perbedaan antara
volume wadah atau cetakan yang dibaca dan dikalibrasi sama atau lebih kecil 1% untuk
semua volume yang diukur. Pilih dan catat tekanan yang optimum untuk digunakan pada
waktu pelaksanaan pengujian di lapangan.
Catatan 2 : Sebelum pengukuran dilakukan, mungkin perlu menggembungkan balon karet dan
dengan memilin, keluarkan gelembung udara yang melekat pada sisi dalam membran. Jika
tabung-atabung kalibrasi atau cetakan-cetakan itu kedap udara, mungkin perlu memberikan jalan
keluar udara untuk mencegah kesalahan pengukuran yang disebabakan oleh terperangkapnya
udara oleh membran. Salah satu mengeluarkan udara yaitu dengan menempatkan benang
berdiamater kecil dapa sisi dalam bagian bawah, sedikit di luar as bawah dari cetakan atau

tabung kalibrasi. Ini akan memungkinkan udara yang terperangkap keluar selama pengukuran
cetakan atau wdah yang dikalibrasi.

3 dari 10

SNI 19-6413-2000

Catatan 3 : Disarankan agar tekanan pada peralatan dijaga serandah mungkin sambil menjaga
ketepatan volumenya 1%. Penggunaan tekanan yang lebih tinggi dari yang diperlukan akan
memerlukan penambahan beban untuk menghindari gaya angkat pada peralatan. Kombinasi
tekanan dan penambahan beban akan menimbulkan tegangan pada tanah yang tidak tertahan
disekitar lubang uji, yang dapat menimbulkan deformasi.

d)

Pelaksanaan kalibrasi harus dilakukan setiap tahun, atau apabila terjadi kerusakan,
perbaikan atau penggantian membran dan bagian peralatan yang dapat mempengaruhi
tekanan atau volume.

6 Cara uji

Tahapan kerja dan ikhwal yang harus diperhatikan meliputi:
a)

Persiapkan permukaan tanah yang akan diuji sehingga cukup datar dan rata.
Tergantung dari kadar air tekstur tanah dan permukaannya dapat diratakan dengan
bulldozer atau peralatan lainnya, asalkan daerah pengujian tidak berubah bentuk,
memadat, pecah atau gangguan lainnya.

b)

Pasang plat dasar dan perlatan balon karet pada lokasi pengujian.
Dengan
menggunakan tekanan dan pembebanan yang sama yang ditentukan pada waktu
kalibrasi peralatan, lakukan pembacaan awal pada indikator volume dan catat. Plat
dasar harus tetap pada tempatnya sampai pengujian selesai.

c)

Pindahkan peralatan dari lokasi lubang uji, dengan menggunakan sendok, trowel dan
alat lain yang diperlukan, gali lubang di dalam plat dasar. Lakukan dengan hati-hati
dalam menggali lubang uji agar tanah sekitar bibir atas lubang tidak terganggu. Lubang
uji harus mempunyai volume minimum berdasarkan pada ukuran partikel maksimum
tanah yang sedang diuji, seperti yang ditunjukkan Tabel 1. Bila bahan yang sedang diuji
mengandung sedikit bahan berukuran lebih besar, dan ditemui partikel-partikel besar
secara terpisah, pengujian dapat dipindahkan pada lokasi yang baru. Bila tanah ini
umumnya terdiri dari ukuran partikel lebih besar dari 37,5 mm, diperlukan peralatan dan
volume pengujian yang lebih besar. Volume lubang uji yang lebih besar akan
meningkatkan ketelitian dan harus digunakan agar lebih praktis. Ukuran optimum
lubang uji disesuaikan dengan desain peralatan dan tekanan yang digunakan. Pada
umumnya, ukurannya akan mendekati ukuran yang digunakan dalam prosedur kalibrasi.
Lubang uji harus dipertahankan agar mudah pelaksanaannya dan bebas dari celahcelah dan tonjolan tajam, karena dapat mempengaruhi ketelitian atau dapat merobek
membran karet. Tempatkan semua tanah yang dipundahkan dari lubang uji ke dalam
wadah kedap air untuk penentuan massa dan kadar air nantinya.

d)

Tempatkan peralatan di atas plat dasar pada posisi yang sama seperti pada waktu
pembacaan awal. Berikan tekanan dan beban sama dengan yang digunakan pada
waktu kalibrasi, lakukan pembacaan pada indikator volume dan catat. Perbedaan
pembacaan awal dan akhir merupakan volume lubang uji.

e)

Tentukan massa semua tanah yang dipindahkan dari lubang uji dengan ketelitian
0,005 kg. Campur semua tanah secara sempurna dan pilih kadar air yang mewakili
contoh uji dan tentukan kadar air menurut SNI 03-1965-1990. Metode cepat untuk
penentuan kadar air dapat digunakan untuk memperoleh nilai pendekatan yang
kemudian diperiksa atau dikoreksi menurut nilai yang diperoleh sesuai dengan metode
uji pada SNI 03-1965-1990.

f)

Hitung volume wadah atau cetakan kalibrasi sebagai berikut :

V (M 2  M 1 )xVw ......................................................................................

4 dari 10

(1)

SNI 19-6413-2000

dengan pengertian:
V adalah volume wadah atau cetakan, (mL).
M2 adalah massa cetakan atau wadah plat, kaca dan air, (gram).
M2 adalah massa cetakan atau wadah dan plat kaca, (gram).
Vw adalah volume air per gram berdasarkan temperatur yang diambil dari Tabel 2.
(mL/gram).
Tabel 1

Volume lubang uji minimum berdasarkan ukuran
partikel maksimum *)

Ukuran Partikel Maksimum

*)

Volume Lubang Uji Minimum

(inchi)

(mm)

(cm3)

(ft3)

½

12,5

1420

0,05

1

25,0

2120

0,075

1½

37,5

2840

0,1

Volume lubang uji minimum meningkat 280 cm 3 untuk setiap kenaikan ukuran partikel
maksimum 6,4 mm sampai ukuran 31,75 mm dan meningkat 560 cm 3 untuk setiap kenaikan
6,4 mm untuk ukuran di atas 31,75 mm

Tabel 2 Volume air per gram berdasarkan temperatur *)
Temperatur
Volume air (mL/g)
o

C

12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
*)

o

F

53,6
57,2
60,8
64,4
68,0
71,6
75,2
78,8
82,4
86,0
89,6

1,00048
1,00073
1,00103
1,00138
1,00177
1,00221
1,00268
1,00320
1,00375
1,00435
1,00497

Untuk nilai temperatur lainnya dapat diperoleh dari buku Handbook of hemistry and Physics,
Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, OH.

h) Hitung kepadatan basah tanah di lapangan ρwet yang dipindahkan dari lubang uji sebagai
berikut :

wet 

Mwet
..........................................................................................
Vh (1 x 103 )

dengan pengertian:
rwet adalah kepadatan basah di tempat, (mg/m3).
Mwet adalah massa tanah berkadar air yang dipindahkan dari lubang uji, (kg).
Vh
adalah volume lubang uji, (m3).

5 dari 10

(2)

SNI 19-6413-2000

i)

Hitung kepadatan kering di tempat ρd terhadap tanah sebagai berikut :

d 

 wet
w  ..................................................................................................

1 

 100 

(3)

dengan pengertian:
ρd adalah kepadatan kering di lapangan, (mg/m3).
ρwet adalah kepadatan basah di lapangan, (mg/m3).
w
adalah kadar air tanah yang dipindahkan dari lubang uji, yaitu prosentase massa
air dibagi massa tanah kering dengan ketelitian 1%.
j)

Hitung berat isi kering, d sebagai berikut :

d   d (9,807) ................................................................................................

(4)

dengan pengertian:
d
adalah berat isi kering di lapangan, (kN/m3);
ρd
adalah kepadatan kering di lapangan, (mg/m3);

7

Laporan uji

Laporan uji harus mencakup informasi sebagai berikut :
a)

Lokasi pengujian.

b)

Elevasi lokasi pengujian.

c)

Volume lubang uji, (m3).

d)

Kepadatan basah tanah setempat (mg/m3).

e)

Kepadatan kering tanah setempat (mg/m3).

f)

Berat isi kering di tempat (kN/m3).

g)

Kadar air pada tanah yang ditunjukkan sebagai prosentase massa kering.

h)

Identitas peralatan uji dan tekanan yang digunakan.

i)

Komentar-komentar pada saat pengujian, seperti yang diterapkan.

j)

Deskripsi tanah secara visual.

k)

Jika kepadatan kering atau berat isi di tempat ditunjukkan sebagai persentase nilai yang
lain, masukkan hal berikut :
- Identitas acuan metode yang digunakan.
- Perbandingkan kepadatan kering maksimum atau berat isi dengan kadar air optimum
yang digunakan.
- Koreksi untuk partikel yang melebihi ukuran dan detail-detailnya, apabila dilakukan.

l)

Nama petugas pelaksana, pengawas/ahli dan penanggung jawab pekerjaan disertai
tanda tangannya.

6 dari 10

SNI 19-6413-2000

Lampiran A
(informatif)

Gambar-gambar

Gambar A.1

Bagan alir cara uji kepadatan dan berat isi tanah di lapangan dengan
metode balon karet

7 dari 10

SNI 19-6413-2000

Gambar A.2 Skema yang menunjukkan tabung yang telah dikalibrasi

8 dari 10

SNI 19-6413-2000

Lampiran B
(informatif)

Daftar nama dan lembaga

1)

Pemrakarsa
Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, Badan Penelitian dan
Pengembangan Departemen Pekerjaan Umum.

2)

Penyusun awal
NAMA

LEMBAGA

Ir. Sri Hetty Susantin, M.Eng.
Cindarto, M.Sc.
Edie Sukandi,BE

3)

Pusat Litbang Pengairan
Pusat Litbang Pengairan
Pusat Litbang Pengairan

Penyusun baru
NAMA

LEMBAGA

Edie Sukandi, BE
Iwan Prasetya, ST

Pusat Litbang Sumber Daya Air
Pusat Litbang Sumber Daya Air

9 dari 10

SNI 19-6413-2000

Bibliografi

SNI 19-6413-2000, Metode pengujian kepadatan berat isi tanah di lapangan dengan balon
karet.

10 dari 10