KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN ABU VULKANIK DAN ABU SEKAM PADI TERHADAP STABILITAS TANAH LEMPUNG DITINJAU DARI NILAI CBR DAN PENGUJIAN

Transkripsi

1 KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN ABU VULKANIK DAN ABU SEKAM PADI TERHADAP STABILITAS TANAH LEMPUNG DITINJAU DARI NILAI CBR DAN PENGUJIAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST) TUGAS AKHIR Diajukanuntukmelengkapitugas-tugasdanmemenuhisyarat UntukmenjadiSarjanaTeknikSipil DisusunOleh : MUHAMMAD IQBAL ABIDIN BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ABSTRAK Tanah lempung merupakan salah satu jenis tanah yang sering digunakan dalam proses stabilisasi. Metode yang sering digunakan yaitu stabilisasi tanah dengan penambahan bahan stabilisator. Pada penelitian ini stabilisasi tanah lempung dilakukan dengan penambahan abu vulkanik dan abu sekam padi. Material abu vulkanik sebagai stabilisator yang memiliki kandungan silika yang tinggi yaitu sebesar 82,04% dan abu sekam padi yang memiliki kandungan silika yaitu sebesar 89,8%. Penelitian ini bertujuan untuk memperbaiki sifat-sifat tanah yaitu sifat fisik dan sifat mekaniknya. Tanah lempung yang diteliti berasal dari Patumbak, Deli Serdang sedangkan abu vulkanik yang dipakai berasal dari Gunung Sinabung dan abu sekam padi adalah hasil pembakaran batu bata Secanggang dari Stabat. Dari penelitian ini diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air 12,35%; berat jenis 2,65; batas cair 46,73%; dan indeks plastisitas 26,33%. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) yaitu lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang.berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6. Variasi campuran yaitu dengan 75% tanah asli, abu vulkanik 2,5% - 25% dan abu sekam padi 2,5% - 25% dari berat kering sampel tanah dengan masa pemeraman 14 hari.hasil penelitian menunjukan bahan stabilisasi abu vulkanik dapat memperbaiki sifat fisik dan mekanis tanah lempung. Untuk nilai Batas-batas Atterberg mengalamipenurunan setelah distabilisasi. Indeks Plastisitas tanah menurun dari 26,33% menjadi 5,31% pada penambahan 2,5 % abu vulkanik + 22,5% abu sekam padi. Sementara pada sifat mekanis tanah, diperoleh nilai CBR yang optimal pada pencampuran tanah 75% + 25% abu gunung vulkanik adalah 15,48%, dan penambahan 25 % abu vulkanik menyebabkan kuat tekan tanah meningkat dari 1,38 kg/cm 2 menjadi 2,23 kg/cm 2. Hasil penelitian ini menunjukkan penggunaan abu sekam padi tidak begitu dianjurkan. Kata Kunci: lempung, abu vulkanik,abu sekam padi,stabilisasi tanah, kuat tekan bebas, cbr.

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Mahas Esa yang telah memberikan anugerah, berkat dan karunia-nya hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini dengan judul Kajian Efektifitas Penggunaan Abu Vulkanik dan Abu Sekam Padi Terhadap Stabilitas Tanah Lempung Ditinjau dari Nilai CBR dan Penggunaan Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test).Tugas Akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana Teknik Sipil,Bidang Studi Geoteknik pada Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya : 1. Kedua orang tua saya yang tercinta, kepada Ayah saya Drs. Isyrin Usman dan kepada Mama saya Dr. Henny Safitri yang telah sabar dalam merawat, mendidik, menjaga, mendoakan saya hingga sampai saat ini. Semoga Allah Swt selalu melimpahkan kesehatan dan rezeki bagi orang tua saya yang tiada putus-putusnya. 2. Kedua adikku yaitu Siti Afrah Afifah dan M. Irfan Yusuf atas doa, dukungan dan bantuan semangat dalam mengerjakan Tugas Akhir ini. 3. Ibu Ika Puji Hastuty, S.T, M.T., sebagai dosen pembimbing yang telah memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4 4. BapakProf. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T sebagai Dosen Pembanding dan Penguji yang telah memberikan masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 7. Ibu Ika Puji Hastuty, S.T, M.T., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi. 9. Seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 10. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini terkhusus Prasetyo Ramadhan, Ade Indra Utama Lubis, Novratama, Alby dan Juanda yang selalu membantu dan tidak pernah bosan mengajari saya. 11. Sepupu-sepupuku Ikhsan Kamal Lubis dan Akmal Adlin Daulay. 12. Sahabat sahabat saya yang terdiri dari Nirwan, Anshar, Hendra, Vany, Beby, Onzet, Tio, Ade, Ridwan, Mitra, Joseph, Rido, Risa, Hafni, Titi, dan Novi yang selalu memberi dukungan dan semangat dalam keadaan apapun,

5 yang menjadi tempat bercerita, tertawa bersama selama kuliah di Teknik Sipil USU. 13. Teman kelompok Tugas Akhir Giovanni Ramadhany Ginting yang selalu bersemangat dan menghibur saat mengerjakan Tugas Akhir ini. 14. Rekan-rekan seperjuangan Stambuk 2012, Gery, Nefri, Arep, Bagus, Nanda, Fathur, Dicky, Hace, Juraida, Muiz, Debo, Indra, Kevin dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat. 15. Adik-adik Stambuk 2015, Agung, Farid dan yang lainnya yang telah membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 16. Seluruh teman-teman sub-jurusan geoteknik yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas doa, semangat, dukungan, serta motivasi yang diberikan 17. Siti Nur Suflah atas bantuan, doa dan dukungan motivasi yang diberikan selama pengerjaan tugas akhir. Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca. Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati. Medan, Nopember 2016 Muhammad Iqbal Abidin

6 DAFTAR ISI Abstrak... i Kata Pengantar... ii Daftar Isi... v Daftar Gambar... ix Daftar Tabel..... xii Daftar Notasi..... xiii Daftar Lampiran... xv BAB I PENDAHULUAN Umum Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan Manfaat Pembatasan Penelitian Sistematika Penulisan... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Tanah Sifat-sifat Fisik Tanah Kadar Air (Water Content) Angka Pori (Void Ratio)... 11

7 Porositas (Porocity) Berat Volume Basah (Unit Weight) Berat Volume Kering (Dry Unit Weight) Berat Volume Butiran Padat (Soil Volume Weight) Berat Jenis (Specific Gravity) Derajat Kejenuhan Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit) Gradasi Ukuran Butiran Klasifikasi Tanah Klasifikasi Berdasarkan Tekstur/Ukuran Butir Tanah Klasifikasi Sistem Kesatuan Tanah (Unifed Soil Classification System) Sistem Klasifikasi AASHTO Sifat-sifat Mekanis Tanah Pemadatan Tanah Pengujian Caifornia Bearing Ratio (CBR) Pengujian Uji Tekan Bebas Bahan-bahan Penelitian Tanah Lempung Definisi Lempung Lempung dan Mineral Penyusunnya Sifat Umum Lempung... 44

8 2.2.2 Abu Gunung Vulkanik (AGV) Umum Abu Sekam Padi (ASP) StabilitasTanah Stabilitas Tanah dengan Abu Gunung Vulkanik Stabilats Tanah dengan Abu Sekam Padi BAB III METODOLOGI PENELITIAN Program Penelitian Pekerjaan Persiapan Proses Pengambilan Sampling Tanah Pelaksanaan Pengujian Tanah Tanah Asli Tanah yang Distabilisasi Abu Vulkanik Abu Sekam Padi Analisis Data Laboratorium BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Pengujian Sifat Fisik Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli Pengujian Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik dan Abu Sekam Padi Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan

9 Stablilisator Batas Cair Batas Plastis Indeks Plastisitas Pengujian Sifat Mekanis Tanah Pengujian Pemadatan Tanah Asli Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction) dengan Bahan Stabilisator Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) Kadar Air Optimum Campuran Pengujian CBR(California Bearing Ratio) Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Daftar Pustaka... xvi Lampiran... xvii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Elemen Tanah Dalam Keadaan Tanah Asli dan Tiga Fase Elemen Tanah 9 Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg 16 Gambar 2.3 Cawan Cassagrande dan Grooving Tool 18 Gambar 2.4 Hubungan Antara Wp, Wl dan Wn 21 Gambar 2.5 Ayakan Untuk Pengujian Sieve Anlysis 22 Gambar 2.6 Diagram Klasifikasi Tekstur 25 Gambar 2.7 Hubungan antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 32 Gambar 2.8 Alat Pemeriksa Nilai CBR di Laboratorium 34 Gambar 2.9 Skema Uji Tekan Bebas 35 Gambar 2.10Keruntuhan Geser Kondisi Air 36 Gambar 2.11Struktur Atom Mineral Lempung 39 Gambar 2.12Struktur Kaolinite 41 Gambar 2.13Struktur Montmorillonite 42 Gambar 2.14Struktur Illite 44 Gambar 2.15Sifat Dipolar Molekul Air 46 Gambar 2.16Tarik Menarik Molekul Dipolar Pada Lapisan Ganda 47

11 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 56 Gambar 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS 62 Gambar 4.2 Grafik Analisa Saringan Tanah Asli 62 Gambar 4.3 Grafik Batas Cair (Liquid Limit), Atterberg Limit 63 Gambar 4.4 Grafik Analisa Saringan Abu Gunung Vulkanik 64 Gambar 4.5 Grafik Analisa Saringan Abu Gunung Sekam Padi 65 Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair dengan Variasi Campuran AGV dan ASP 67 Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Cair dengan Variasi Campuran ASP dan AGV 67 Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Plastis dengan Variasi Campuran AGV dan ASP 68 Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara Nilai Batas Plastis dengan Variasi Campuran ASP dan AGV 68 Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Nilai Indeks Plastisitas dengan Variasi Campuran AGV dan ASP 68 Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Nilai Indeks Plastisitas dengan Variasi Campuran ASP dan AGV 69 Gambar 4.12 Kurva Kepadatan Tanah Asli 71

12 Gambar 4.13 Grafik Hubungan Antara Nilai Berat isi Kering Maksimum Tanah dengan Variasi Campuran AGV dan ASP 73 Gambar 4.14 Grafik Hubungan Antara Nilai Berat isi Kering Maksimum Tanah dengan Variasi Campuran ASP dan AGV 74 Gambar 4.15 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Optimum Tanah (w opt )dengan Variasi Campuran AGV dan ASP 75 Gambar 4.16 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Optimum Tanah (w opt )dengan Variasi Campuran ASP dan AGV 75 Gambar 4.17Grafik Hubungan Nilai CBR dengan Variasi Campuran AGV dan ASP 77 Gambar 4.18Grafik Hubungan Nilai CBR dengan Variasi Campuran ASP dan AGV 78 Gambar 4.19Grafik Hubungan Nilai Kuat Tekan Tanah dengan Regangan (Strain) Pada Sampel Tanah Asli dan Remoulded 80 Gambar 4.20 Grafik Kuat Tekan dengan dengan Variasi Campuran AGV dan ASP 81 Gambar 4.21 Grafik Kuat Tekan dengan dengan Variasi Campuran ASP dan AGV 82

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Berat Jenis Tanah 14 Tabel 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 15 Tabel 2.3 Indeks Plastisitas Tanah 20 Tabel 2.4 Klasifikasi Sistem Kesatuan Tanah 27 Tabel 2.5 Klasifikasi Tanah Menurut AASHTO 30 Tabel 2.6 Hubungan Konsistensi dengan Kuat Tekan Bebas 36 Tabel 2.7 Aktivitas Tanah Lempung 45 Tabel 2.8 Komposisi Kimia Abu Vulkanik 49 Tabel 2.9 Hasil Pengujian Analisi Kimia Abu Sekam Padi 51 Tabel 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah 61 Tabel 4.2 Data Uji Sifat Fisik Abu Gunung Vulkanik 63 Tabel 4.3 Data Uji Sifat Fisik Abu Sekam Padi 64 Tabel 4.4 Data Uji Hasil Uji Atterberg Limit 66 Tabel 4.5 Data Hasil Uji Pemadatan Tanah Asli 71 Tabel 4.6 Data Hasil Uji Pemadatan Tanah dengan Bahan Stabilisator 72 Tabel 4.7 Data Hasil CBR dengan Variasi Campuran 77 Tabel 4.8 Data Hasil Kuat Tekan Bebas dengan Variasi Campuran 79 Tabel 4.9 Perbandingan Kuat Tekan Asli dan Tanah Remoulded 80

14 DAFTAR NOTASI V Volume tanah(cm 3 ) V s Volume butiran padat(cm 3 ) V v Volume pori(cm 3 ) V w Volume air di dalam pori(cm 3 ) V a Volume udara di dalam pori (cm 3 ) W WW ss WW ww ω nn ee Berat tanah (gr) Berat butiran padat(gr) Berat air(gr) Kadar air(%) Porositas Angka pori γb Berat volume basah(gr/cm 3 ) γγ dd Berat volume kering(gr/cm 3 ) γγ ss Berat volume butiran padat(gr/cm 3 ) GG ss S SL mm 1 mm 2 Berat jenis tanah Derajat kejenuhan(%) Batas susut(%) Berat tanah basah dalam cawan percobaan(gr) Berat tanah kering oven(gr) vv 1 Volume tanah basah dalam cawan (cm 3 ) vv 2 Volume tanah kering oven (cm 3 ) γγ ww Berat jenis air

15 IP LL PL Indeks plastisitas(%) Batas cair(%) Batas plastis(%) ττ ff Kuat geser(kg/cm 2 ) σσ 1 Tegangan utama(kg/cm 2 ) qq uu Kuat tekan bebas tanah(kg/cm 2 ) cc uu Kohesi(kg/cm 2 ) Ø Sudut geser tanah ( 0 ) ττ ff Tegangan runtuh(kg/cm 2 ) S t ε L L o Sensitivitas Regangan axial(%) Perubahan panjang(cm) Panjang mula-mula(cm) A Luas rata-rata pada setiap saat (cm 2 ) A o Luas mula-mula(cm 2 ) σ Tegangan(kg/cm 2 ) P k N Beban (kg) Faktor kalibrasi proving ring Pembacaan proving ring (div)

16 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran-1, Data UjiLaboratorium, Kadar Air danberatjenis Lampiran-2, Data UjiLaboratorium, AnalisaSaringan Lampiran-3, Data UjiLaboratorium, Atterberg Limit Lampiran-4, Data UjiLaboratorium, Compaction Test Lampiran-5, Data UjiLaboratorium, CBR Test Lampiran-6, Data UjiLaboratorium, Unconfined Compression Test Lampiran-7, Data Komposisi Kimia Abu Vulkanik dan Abu Sekam Padi Lampiran-8, Dokumentasi Pelaksanaan