METODE PENGUJIAN UJI BASAH DAN KERING CAMPURAN TANAH SEMEN DIPADATKAN

Transkripsi

1 METODE PENGUJIAN UJI BASAH DAN KERING CAMPURAN TANAH SEMEN DIPADATKAN SNI Ruang Lingkup 1.1 Metode pengujian ini meliputi prosedur penentuan kehilangan campuran tanah semen, perubahan kadar air dan perubahan volume (kembang dan susut) yang disebabkan oleh proses pembasahan dan pengeringan berulang pada benda uji campuran tanah semen yang telah mengeras. Benda uji dipadatkan di dalam sebuah cetakan sampai kepadatan maksimum pada kadar air optimum. Pemadatan dilakukan sebelum terjadi hidrasi semen sesuai prosedur pemadatan (AASHTO T 134). 1.2 Ada dua metode persiapan contoh material tanah untuk pembuatan benda uji yang tergantung pada gradasi tanah, sebagai berikut : Metode A Metode ini menggunakan material tanah lolos saringan 4,75 mm. Metode ini digunakan apabila 100% contoh tanah lolos saringan 4,75 mm, diuraikan pada butir 4.1 sampai Metode B Metode ini menggunakan material tanah lolos saringan 19,0 mm. Metode ini digunakan apabila sebagian contoh tanah tertahan saringan 4,75 mm, diuraikan pada butir 5.1 sampai Acuan AASHTO T (1990), Standard Method of Test for Wetting and Drying Test of Compacted Soil-Cement Mixtures. AASHTO T 134, Moisture-Density Relations of Soil-Cement Mixtures. AASHTO M 231, Weighting Devices Used in the Testing of Materials. AASHTO M 92, Were-Cloth Sieves for Testing Purposes. AASHTO M 85, Portland Cement. AASHTO M 240, Blended Hydraulic Cements. 3. Peralatan 3.1 Cetakan Sebuah cetakan silinder dari logam berkapasitas (944 ± 8,5) cm3 dengan diameter dalam (101,60 ± 0,4) mm dan tinggi (116,4 ± 0,1) mm untuk membuat benda uji campuran tanah semen dipadatkan sesuai dengan ukuran tersebut. Cetakan harus dilengkapi dengan leher sambung dengan tinggi kira-kira 60,3 mm dan keping alas yang dpaat dibuka dan dipasang. Cetakan dari dua penampang setengah lingkaran yang terpisah atau satu silinder yang dapat dibelah tegak lurus pada salah satu bagiannya serta dapat dikunci dengan kokoh sehingga membentuk suatu silinder sesuai dengan yang telah diuraikan di atas. Cetakan dan leher sambungan harus dirakit sedemikian 1

2 rupa sehingga dapat dikencangkan dengan kokoh pada keping alas (Gambar 1 Lampiran B). 3.2 Penumbuk Cara Manual Penumbuk terbuat dari logam yang mempunyai permukaan rata berbentuk lingkaran dan berdiameter (50,80 ± 0,13) mm dengan toleransi keausan 0,127 mm serta berat (2,49 ± 0,01) kg. Penumbuk harus dilengkapi dengan suatu selubung yang dapat mengatur tinggi jatuh bebas sebesar (304,8 ± 1,5) mm di atas elevasi campuran tana semen. Selubung penumbuk harus mempunyai paling sedikit 4 buah lubang udara ber-diameter minimal 9,4 mm dengan poros tegak lurus satu sama lain dan berjarak 19,0 mm dari masingmasing ujung selubung. Selubung penumbuk harus cukup longgar sedemikian rupa sehingga penumbuk dapat jatuh bebas tanpa hambatan Cara Mekanis Penumbuk terbuat dari logam yang di-lengkapi alat pengatur tinggi jatuh bebas sebesar (304,8 ± 0,13) mm dengan toleransi keausan 0,127 mm serta massa pabrikasi sebesar (2,49 ± 0,01) kg (Catatan 1). Catatan 1 : Penumbuk mekanis harus dikalibrasi terhadap beberapa jenis tanah yang digunakan dalam campuran tanah semen dan bila diperlukan massa penumbuk disesuaikan agar mendapatkan hubungan antara kadar air dan kepadatan yang sama apabila dipadatkan dengan penumbuk manual. Untuk mengatur tinggi jatuh bebas penumbuk mekanis, bagian campuran tanah semen lepas yang akan diberikan tumbukan awal harus sedikit ditekan dengan alat penumbuk untuk mendapatkan titik acuan tinggi jatuh bebas 305 mm. Tumbukan berikutnya pada lapisan tanah semen yang dipadatkan dapat dilakukan dengan menjatuhkan penumbuk dari ketinggian 305 mm di atas elevasi titik acuan tersebut. Jika penumbuk mekanis dirancang untuk dapat melakukan penyesuaian tinggi jatuh untuk masing-masing tumbukan maka tumbukan berikutnya harus mempunyai tinggi jatuh penumbuk sebesar 305 mm yang diukur dari elevasi campuran tanah semen yang telah dipadatkan oleh tumbukan sebelumnya Permukaan Penumbuk Penumbuk berbentuk sektor dengan permukaan datar dapat digantikan pada penumbuk mekanis, tetapi harus dicantumkan dalam laporan. Permukaan sektor harus mempunyai diameter (101,6 ± 0,41) mm dan luas yang sama dengan lingkaran permukaan penumbuk. 3.3 Pengeluar Contoh Sebuah dongkrak, pengungkit atau peralatan lain yang digunakan untuk mengeluarkan benda uji campuran tanah semen yang telah dipadatkan dari dalam cetakan. Alat ini tidak diperlukan jika cetakan yang digunakan dari tipe belah. 3.4 Timbangan Baik timbangan maupun neraca skala harus memenuhi persyaratan (AASHTO M. 231). Sebuah timbangan atau neraca skala dengan kapasitas minimal 11,5 kg dan memenuhi persyaratan neraca skala kelas G 20 serta sebuah timbangan dengan kapasitas minimal 1 kg dan memenuhi persyaratan neraca skala kelas G 2. 2

3 3.5 Oven Pengering Sebuah oven pengering yang dilengkapi alat pengatur suhu statis, yang dapat mempertahankan suhu (110 ± 5) C. 3.6 Ruang Lembab Sebuah ruang lembab atau wadah lain yang tertutup dan mampu mempertahankan suhu (21 ± 1,7) C serta kelembaban relatif 100% selama 7 hari penyimpanan benda uji. 3.7 Bak Air Bak air yang memadai untuk merendam benda uji di dalam air pada suhu ruang. 3.8 Sikat Kawat Sebuah sikat kawat terbuat dari kawat no. 26 ber-ukuran (50 x 1,6) mm disusun dalam 50 kelompok dan masing-masing kelompok terdiri atas 10 utas kawat yang dipasang 5 baris arah memanjang dan 10 baris arah melintang pada kayu keras berukuran (191 x 64) mm. 3.9 Pisau Perata Sebuah pisau perata terbuat dari besi baja dengan panjang minimal 254 mm. Pisau tersebut sedikitnya harus mempunyai satu sisi tajam dan satu permukaan memanjang (digunakan untuk perataan akhir) berbentuk rata dengan batas toleransi kerataan 0,1% panjang pada bagian yang digunakan untuk perataan campuran tanah semen (Catatan 2). Catatan 2 : Sisi tajam perata dapat digunakan untuk perataan akhir apabila kerataan sisi masih berada dalam toleransi 0,1% panjang. Karena sering digunakan maka sisi tajam pisau perata mungkin mengalami keausan, sehingga tidak layak digunakan untuk perataan campuran tanah semen. Pisau perata tidak boleh terlalu lentur karena akan mengakibatkan permukaan campuran taha semen cekung Saringan Saringan berukuran 75 mm, 19,0 mm dan 4,75 mm harus sesuai persyaratan spesifikasi saringan untuk tujuan pengujian (AASHTO M 92) Alat Pengaduk Alat pengaduk seperti pengaduk jenis pan, sekop atau peralatan mekanis yang dapat mengaduk tanah, semen dan air secara merata Pisau Pemotong Sebuah pisau pemotong dengan kira-kira 250 mm untuk memotong bagian tas kelebihan benda uji Penggores Sebuah penggores seperti garpu bergigi enam atau alat penggores lain yang sejenis untuk menggores bagian atas lapisan pertama dan kedua yang halus Wadah Sebuah pan berbentuk datar, bundar dengan diameter kira-kira 300 mm dan tinggi 50 mm untuk menyimpan contoh selama proses penyerapan air oleh campuran tanah semen. 3

4 3.15 Alat Pengukur Sebuah alat pengukur yang cukup akurat dengan ketelitian sampai 0,25 mm untuk mengukur tinggi dan diameter benda uji Panda Baki Pan yang sesuai untuk menyimpan material dan baki untuk menyimpan benda uji Gelas Ukur Sebuah gelas ukur berskala berbentuk silinder dengan kapasitas 250 ml untuk mengukur air Cawan Kadar Air Cawan untuk contoh kadar air terbuat dari logam atau material yang sesuai lainnya dan dilengkapi dengan penutup rapat untuk mencegah hilangnya air sebelum dan selama penimbangan. 4. Metode A : Menggunakan Material Tanah Lolos Saringan 4,75 mm. 4.1 Persiapan Material untuk Pembuatan Benda Uji Siapkan contoh tanah sesuai prosedur yang diuraikan pada Metode A untuk uji hubungan kadar air dan kepadatan campuran tanah semen butir 3 AASHTO T Ambil tanah secukupnya yang tekah dipersiapkan seperti yang diuraikan pada butir untuk memperoleh dua benda uji pada (catatan 3) dan untuk keperluan contoh kadar air. Catatan 3 (pilihan) : Umumnya hanya satu benda uji (disebut benda uji No. 2) yang diperlukan untuk pengujian rutin. Benda uji lainnya (disebut benda uji no. 1) dibuat untuk pekerjaan penelitian dan pengujian tanah berperilaku tidak umum Tambahkan pada contoh tanah sejumlah semen yang dibutuhkan serta memenuhi persyaratan Semen Portland (AASHTO M. 85) atau persyaratan Semen Hidrolik (AASHTO M. 240). Campur semen dan tanah secara menyeluruh sampai warnanya seragam Tambahkan air bersih secukupnya sampai kadar air campuran pada saat pemadatan mencapai kadar air optimum kemudian aduk dengan merata. Apabila tanah yang digunakan adalah tanah cenderung bertekstur lempungan, padatkan campuran tanah, semen dan air di dalam suatu wadah mencapai ketebalan kira-kira 51 mm dengan menggunakan penumbuk seperti yang diuraikan pada butir atau penumbuk manual yang sejenis lainnya, kemudian tutup dan biarkan minimal 4 menit dan maksimal 10 menit untuk membantu dispersi air dan memudahkan penyerapan air secara menyeluruh oleh campuran tanah semen. Setelah selang waktu penyerapan, hancurkan gumpalan campuran secara menyeluruh tanpa mengurangi ukuran butir asli, sampai secara visual masing-masing butiran tersebut lolos saringan 4,75 mm kemudian aduk ulang sampai merata. 4.2 Pembuatan Benda Uji Buat benda uji dengan cara memadatkan campuran tanah semen di dalam cetakan (dengan leher sambung yang dikencangkan) kemudian potong benda uji sesuai dengan metode A Pengujian (AASHTO T. 134 bagian 4.2). Lakukan penggoresan 4

5 permukaan lapisan pertama dan lapisan kedua untuk menghilangkan bidang halus akibat pemadatan. Sebelum penempatan dan pemadatan lapisan campuran tanah semen berikutnya lakukan penggoresan. Goresan tersebut harus berbentuk alur yang saling berpotongan atau sama lain dengan lebar dan dalam alur kira-kira 3,2 mm serta jarak alur kira-kira 6,4 mm. Selama pemadatan, ambil sejumlah contoh campuran tanah semen yang mewakili dan timbang minimal 100 gram untuk menentukan kadar air kemudian keringkan dalam oven pada suhu (110 ± 5) C minimal 12 jam atau sampai massanya konstan. Hitung prosentase kadar air seperti yang diuraikan pada butir 7 AASHTO T 134 dan bandingkan dengan kadar air rencana Timbang benda uji yang telah dipadatkan beserta cetakannya, kemudian keluarkan benda uji dari cetakan dan hitung kepadatan kering oven setiap benda uji yang dinyatakan dalam satuan kg/m 3, kemudian bandingkan dengan kepadatan rencana Beri tanda pada benda uji dengan label metal atau bahan sejenisnya dan disebut No. 1 (catatan 3) termasuk pula keterangan identifikasi lainnya yang diperlukan dan gunakan untuk memperoleh pada perubahan kadar air perubahan volume selama pengujian Buat benda uji kedua secepat mungkin dan tentukan prosentase kadar air dan kepadatan kering oven seperti yang telah diuraikan pada butir dan Beri tanda benda uji ini dengan No. 2 beserta keterangan lain yang diperlukan dan gunakan untuk menentukan kehilangan tanah semen selama pengujian Tentukan diameter dan tinggi rata-rata benda uji No. 1 serta hitung volumenya Letakkan kedua benda uji dalam wadah yang sesuai di dalam ruang lembab dan lindungi benda uji tersebut dari air bebas selama 7 hari. Setelah disimpan 7 hari, timbang dan ukur diameter serta tinggi benda uji No. 1, untuk memperoleh data guna perhitungan kadar air dan volume benda uji (catatan 4). Catatan 4 : Sangat penting bahwa semua pengukuran tinggi dan diameter benda uji harus dilakukan secara teliti dengan tingkat ketelitian 0,25 mm da setiap kali melakukan pengukuran tersebut harus pada titik yang sama pada benda uji. 4.3 Prosedur Pada akhir penyimpanan dalam ruang lembab, rendam benda uji dalam air bersih pada suhu ruang selama 5 jam. Keluarkan kedua benda uji kemudian benda uji No. 1 dikeringkan dengan kain, timbang dan ukur untuk mengetahui perubahan volume dan kadar air benda uji Masukkan kedua benda uji ke dalam oven dengan suhu (71 ± 3) C selama 42 jam. Keluarkan benda uji, timbang dan ukur benda uji No. 1. Sikat benda uji No. 2 dengan sikat kawat secara kuat pada seluruh bagian benda uji sebanyak dua kali. Sikat harus dipegang dengan sumbu panjang sejajar sumbu memanjang benda uji atau sejajar ujung-ujung benda uji sedemikian rupa sehingga penyikatan mencakup seluruh bagian benda uji. Penyikatan dilakukan secara penuh ke seluruh permukaan benda uji secara cukup kuat setara dengan kira-kira 133 MPa (Catatan 5). Perlukan sekitar 18 sampai 20 sikatan vertikal pada permukaan samping dan 4 sikatan pada masing-masing permukaan atas dan bawah. Catatan 5 : Kekuatan penyikatan benda uji dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut : Jepit benda uji dalam posisi tegak pada alas timbangan berskala dan skala timbangan di-nolkan. Penyikatan dilakukan secara tegak, cata gaya yang diperlukan untuk penyikaran kira-kira 133 MPa. 5

6 4.3.3 Prosedur yang diuraikan pada butir dan merupakan satu siklus (48 jam) pembasahan dan pengeringan benda uji. Rendam ulang benda uji dan lanjutkan sampai 12 siklus (Catatan 6). Benda uji No. 1 mungkin harus dihentikan sebelum mencapai 12 siklus apabila pengukuran menjadi tidak akurat sebagai akibat dari hilangnya tanah semen benda uji (catatan 7). Catatan : Penentuan massa benda uji No. 2 sebelum dan setelah penyikatan umumnya dilakukan pada akhir setiap siklus apabila akan melakukan penelitian dan penyelidikan khusus Setelah 12 siklus pengujian, keringkan benda uji sampai massa konstan pada suhu (110 ± 5) C dan timbang untuk menentukan massa kering oven Data yang diperoleh setelah pengujian sampai 12 siklus memungkinkan dilakukannya perhitungan perubahan volume dan kadar air benda uji No. 1 serta kehilangan berat campuran tanah semen benda uji No Metode B Menggunakan Material Tanah Lolos Saringan 19,0 mm. 5.1 Persiapan Material untuk Pembuatan Benda Uji Siapkan contoh tanah sesuai dengan Metode B butir 5 (AASHTO T 134), metode uji hubungan kadar air dan kepadatan campuran tanah semen Pilih dan pisahkan contoh tanah yang mewakili, yang lolos saringan 4,75 mm dan agregat contoh tanah jenuh kering permukaan lolos saringan 19,0 mm dan tertahan saringan 4,75 mm sedemikian sehingga total contoh tanah cukup untuk mendapatkan benda uji pada (catatan 3) dan untuk contoh kadar air. Prosentase berdasarkan massa kering oven agregat lolos saringan 19,0 mm dan tertahan saringan 4,75 mm harus sama dengan prosentase bahan lolos saringan 75 mm dan tertahan saringan 4,75 mm pada contoh asli Tambahkan pada contoh tanah lolos saringan 4,75 mm sejumlah semen yang memenuhi persyaratan Spesifikasi Semen Portland (AASHTO M 85) atau Semen Hidrolik (AASHTO M 240) yang dibutuhkan untuk seluruh contoh yang diperoleh pada butir Aduk semen dan tanah secara merata sampai warnanya seragam Tambahkan pada contoh tanah lolos saringan 4,75 mm air secukupnya sehingga kadar air campuran tanah semen total yang diuraikan pada butir mencapai kadar optimum pada saat pemadatan dan lakukan perataan kadar air sebagaimana diuraikan pada metode A butir Setelah persiapan campuran seperti yang diuraikan pada butir sampai tambahkan agregat contoh tanah jenuh kering permukaan ke dalam campuran kemudian aduk sampai merata. 5.2 Pembuatan Benda Uji Buat benda uji dengan memadatkan segara campuran tanah semen di dalam cetakan (dengan leher sambung yang dikencangkan) kemudian potong benda uji sesuai dengan butir 6.2 AASHTO T 134 dan pada saat campuran untuk setiap lapisan ditempatkan di dalam cetakan, serok pada sekeliling bagian dalam cetakan dengan pisau pemotong sebelum pemadatan untuk mendapatkan distribusi material 6

7 tertahan saringan 4,75 mm secara merata dan gores permukaan lapisan pertama dan lapisan kedua sebagaimana diuraikan pada butir metode ini. Pada saat pemadatan, ambil sejumla contoh campuran tanah semen yang mewakili, minimal 500 gram, timbang dengan segera dan keringkan dalam oven pada suhu (110 ± 5) C selama minimal 12 jam atau sampai massa-nya konstan untuk menentukan kadar air sebagai pembanding terhadap kadar air rencana. Pembuatan benda uji kedua dilakukan sesegera mungkin dengan cara yang sama Timbang kedua benda yang tekah dipadatkan dan bandingkan dengan kepadatan rencana. Identifikasikan benda uji No. 1 kemudian ukur tinggi dan diameternya (Catatan 3), simpan di dalam ruang lembab selama 7 hari. Lakukan pengukuran ulang benda uji No. 1 setelah penyimpanan selama 7 hari seperti diuraikan pada butir sampai (catatan 4). 5.3 Prosedur Prosedur pengujian sebagaimana diuraikan pada butir Perhitungan dan Pelaporan 6.1 Perhitungan Hitung perubahan volume dan kadar air serta kehilangan berat campuran tanah semen benda uji sebagai berikut : Hitung perbedaan antara volume benda uji No. 1 pada saat pembuatan benda uji denga volume benda uji tersebut pada pengujian berikutnya, dinyatakan dalam prosentase volume benda uji awal Hitung kadar air benda uji No.1 pada saat pembuatan benda uji dan kadar air benda uji tersebut pada pengujian berikutnya yang dinyatakan dalam prosentase massa kering oven benda uji awal Koreksi massa keirng oven benda uji no. 2 yang diperoleh pada butir untuk air yang telah bereaksi dengan semen dan tanah selama pengujian serta yang tertahan di dalam benda uji setelah dikeringkan pada suhu 110 C sebagai berikut : A Massa kering oven terkoreksi = X100 B dengan : A adalah massa kering oven benda uji setelah dikeringkan pada suhu 110 C. B adalah persentase air yang masih tertahan di dalam benda uji ditambah 100. Prosentase air yang tertahan di dalam benda uji no. 2 setelah dikeringkan pada suhu 110 C yang digunakan pada rumus di atas dapat dianggap sama dengan prosentase air yang tertahan pada benda uji No. 1. Jika benda uji No. 1 tidak dibuat, data kadar air yang tertahan tersebut tidak diperoleh dan untuk itu nilai rata-rata yang diuraikan pada Tabel 1 dapat digunakan. 7

8 Klasifikasi Tanah (AASHTO M 145) Tabel 1 Rata-rata SNI Kadar Air : Rata-Rata yang Tertahan Setelah Dikeringkan pada Suhu 110 C, (prosen) A-1, A-3 1,5 A-2 2,5 A-4, A-5 3,0 A-6, A-7 3, Hitung kehilangan berat campuran tanah semen benda uji No. 2, dinyatakan sebagai prosentase massa kering oven benda uji awal sebagai berikut : Kehilangan berat campuran tanah semen, (prosen) = A X100 B dengan : A adalah massa kering oven awal dikurangi massa kering oven akhir yang terkoreksi. B adalah massa keirng oven awal hasil perhitungan. 6.2 Pelaporan Laporan terdiri dari : Kadar air optimum dan kepadatan maksimum benda uji rencana Kadar air dan kepadatan benda uji yang diperoleh (Catatan 8). Catatan 8 : Laboratorium yang baik dan berpengalaman memberikan toleransi perbedaan kadar air dan kepadatan rencana dengan kadar air dan kepadatan benda uji, sebagai berikut Kadar ± 1% Kepadatan ± 48 kg/m Kadar semen rencana benda uji yang dibuat (dalam prosen) Kadar semen yang diperoleh dari benda uji (dalam prosen) Perubahan volume maksimum (dalam prosen) dan kadar air maksimum benda uji No. 1 selama pengujian Kehilangan berat campuran tanah semen benda uji no. 2 (dalam prosen). 8

9 LAMPIRAN A DAFTAR ISTILAH Leher sambung : collar Selubung : guide-sleeve Penggores : scarifier Pisau perata : straight edge Ruang lembab : moist room Keping alas : base plate Cawan kadar air : moisture cans Cendrung bertekstur lempungan : a heavy textured clayey Gambar 1 Cetakan silinder (102 mm) dan keping alas 9

10 Daftar Isi Daftar Isi...i 1. Ruang Lingkup Acuan Peralatan Cetakan Penumbuk Cara Manual Cara Mekanis Permukaan Penumbuk Pengeluar Contoh Timbangan Oven Pengering Ruang Lembab Bak Air Sikat Kawat Pisau Perata Saringan Alat Pengaduk Pisau Pemotong Penggores Wadah Alat Pengukur Panda Baki Gelas Ukur Cawan Kadar Air Metode A : Persiapan Material untuk Pembuatan Benda Uji Pembuatan Benda Uji Prosedur Metode B Persiapan Material untuk Pembuatan Benda Uji Pembuatan Benda Uji Prosedur Perhitungan dan Pelaporan Perhitungan Pelaporan... 8 LAMPIRAN A DAFTAR ISTILAH... 9 i