PENGARUH PENAMBAHAN MATOS DAN SEMEN PADA PERILAKU KONSOLIDASI TANAH LEMPUNG

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN MATOS DAN SEMEN PADA PERILAKU KONSOLIDASI TANAH LEMPUNG TUGAS AKHIR Oleh : DEWA PUTU SATRIA BUDHI PRAWIRA NIM: JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015

2

3

4 PENGARUH PENAMBAHAN MATOS DAN SEMEN PADA PERILAKU KONSOLIDASI TANAH LEMPUNG ABSTRAK Tanah lempung merupakan jenis tanah yang memiliki sifat yang kurang menguntungkan jika dijadikan tanah pendukung suatu konstruksi bangunan karena memiliki daya dukung rendah, permeabilitas tanah yang besar, volume porinya kecil serta kandungan airnya tinggi sehingga air sulit keluar ke permukaan tanah bila diberi beban diatasnya yang menyebabkan terjadinya penurunan yang besar dalam waktu yang relatif lama. Berdasarkan hal tersebut perlu diadakan perbaikan pada kondisi tanah lempung. Dalam penelitian ini, matos digunakan sebagai material tambahan pada tanah lempung yang sebelumnya telah dicampur dengan 1% semen. Komposisi penambahan matos adalah sebanyak 0%, 5%, 10%, 15%, dan 20% pada tanah lempung yang telah dicampur dengan 1% semen. Tes dilakukan meliputi tes berat jenis, tes pemadatan, dan tes konsolidasi. Hasil yang didapat digunakan untuk menghitung dan menganalisa parameter parameter konsolidasi yaitu indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv). Dari hasil penelitian didapatkan bahwa penambahan matos dan semen akan menyebabkan meningkatnya berat jenis tanah dan berat volume kering cenderung meningkat mencapai kondisi mak pada persentase 15% matos dengan nilai 1,312 gr/cm³ dari nilai 1,126 gr/cm³. Kadar air optimum (Wopt) cenderung menurun dan mencapai Wopt 36,717% pada persentase 15% dari nilai 39,000%. Nilai indeks pemampatan (Cc) terendah dengan nilai 0,18702 terjadi pada persentase 15% penambahan matos. Ini berarti indeks pemampatan (Cc) mengalami penurunan 37% dari nilai Cc (0,29598 hingga 0,18702). Sedangkan nilai koefisien konsolidasi (Cv) yang terbesar terjadi pada 15% penambahan mato. Ini berarti terjadi peningkatan 30% dari nilai Cv ( hingga ) cm²/dt. Penambahan 1% semen dan matos sebesar 15% dapat memperkecil terjadinya penurunan dan mempercepat waktu penurunan (t) sebesar kurang lebih 30%, sehingga waktu yang diperlukan menjadi lebih singkat dengan kurun waktu 0,16 tahun dari sebelumnya 0,23 tahun. Kata kunci : Tanah lempung, matos, semen, sifat fisik dan mekanik, waktu penurunan i

5 UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa memberikan rahmat dan perlindungan-nya, sehingga Tugas Akhir yang berjudul PengaruhPenambahanMatos dan Semenpada Perilaku Konsolidasi Tanah Lempung ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Tugas Akhir ini disusun dalam rangka memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik SipilFakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. BapakIr. I NyomanAryaThanaya, ME., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana. 3. Bapak D. M. Priyantha W., ST,MT,MSc,Ph.D.selakuSekretarisJurusan Teknik Sipil Universitas Udayana. 4. BapakI Nyoman Aribudiman, ST, MT.,selaku Dosen Pembimbing I. 5. Bapak Ir. I Gusti Ngurah Wardana, MT.,selaku Dosen Pembimbing II. 6. Bapak Dr. Ir. I Nyoman Sutarja, MS, MT.selakuPembimbing Akademis. 7. Bapak Ir. TjokGdeSuwarsa Putra, MT.,selaku Dosen Penguji. 8. Bapak Ir. A. A. Ketut Ngurah Tjerita, MSc.,selaku Dosen Penguji 9. Dewa Putu Suartha, S.Sos., sebagai Ajik saya. 10. I Gusti Ayu Made Murtini, sebagai Mama saya. 11. Dewa Made Brahma Sila Sujana, sebagai Adik saya. 12. Camelia Fortunia, SS., sebagai pendamping hidup saya. 13. Keluarga Besar saya : Niang, K Andi, K Adi, Mbok Ita, Oming, Biang Adek, Pak Din, Tante Rukiati, Mbak Nita, Mbak Ega, Dek Arik, Aji Omang, Aji Sudar, Kakiang Panjer, dan Aji Mangku. ii

6 14. Teman Teman Sipil Udayana : Sri Indrawati, Ariz, Bela, Cakra, Ferry, Ucil, Reza, Agus Penyu, Quik, Angga Poni, Randa, Dede, Wah Jojing, Putu Lombok, Donyot, Rizky, Bikul, Jhun, Sila, Gita, Iwan, Windy dan Meita. 15. Teman Teman Arsitek Udayana : Soni, Anggi, Andi, dan Tokek. 16. Teman Teman :Valeria, Agus Anandya, Agus Gunawan, Agung, Darma, Adi, Mbak Devie, Wawa, Mbak Vivi, dan Yudi. 17. Semua pihak yang selalu memberikan dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung dalam penyelesaian tugas akhir ini, yang tidak bisa saya sebutkan satu satu saya mohon maaf. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik dan saran baik yang konstruktif maupun tidak dari berbagai pihak sangat penulis hargai dan harapkan. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu sains dan teknologi, pengetahuan luas serta semua pihak. Denpasar, Oktober 2015 Penulis iii

7 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN PERNYATAAN ABSTRAK...i UCAPAN TERIMA KASIH...ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR GAMBAR...vi DAFTAR TABEL...vii DAFTAR RUMUS... viii DAFTAR NOTASI...ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penulisan Batasan Masalah... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Tanah Tanah Lempung Lempung dan Mineral Penyusunnya Kaolinite Montmorillonite Illite Sifat-Sifat Tanah Lempung Karakteristik Tanah Lempung di Padang Sambian Identifikasi Tanah Lempung Identifikasi Mineralogi Cara Tidak Langsung Cara Langsung Sifat-Sifat Fisik dan Mekanik Tanah Sifat-Sifat Fisik Ukuran Butiran Kadar Air Tanah (Water Content) Berat Jenis Tanah (Specific of Gravity ) Batas-Batas Atterberg Aktifitas Tanah Kembang Susut Sifat Mekanik Tanah Pemadatan Tanah Konsolidasi Koefisien Konsolidasi Semen (Portland Cement) Matos...36 iv

8 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum Studi Literatur Pemilihan Lokasi Metode Pengambilan Sample Sampel Tanah Tidak Terganggu (Undisturbed Sample) Sampel Tanah Terganggu (Disturbed Sample) Metode Penelitian di Laboratorium Persiapan Bahan Pembuatan Benda Uji Cara Pelaksanaan di Laboratorium Pemeriksaan Kadar Air Pemeriksaan Gradasi Butiran Pemeriksaan Berat Jenis Pemeriksaan Berat Volume Tanah Pemeriksaan Batas Cair Pemeriksaan Batas Plastis Pemeriksaan Batas Susut Pemeriksaan Pemadatan Standar Pemeriksaan Konsolidasi Analisis Data Kerangka Analisis...50 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum Sifat Fisik Tanah Lempung Kadar Air Berat Jenis (Specific Gravity) Analisa Gradasi (Analisa Ukuran Butiran) Batas Konsistensi Batas Cair (Liquid Limit) Batas Plastis Plastic Limit ) Batas Susut Indeks Plastisitas Aktivitas Tanah Sifat Mekanik Tanah Lempung Pemadatan Tanah Konsolidasi Koefisien Konsolidasi Waktu Penurunan Koefisien Permeabilitas Angka Pori Tekanan Prakonsolidasi Indeks Pemampatan...70 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran -Saran...73 v

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Single silica tetrahedral...9 Gambar 2.2 Isometric silica sheet...9 Gambar 2.3 Single alluminium oktahedron...10 Gambar 2.4 Isometric oktahedral sheet...10 Gambar 2.5 Struktur kaolinite Gambar 2.6 Struktur montmorillonite...12 Gambar 2.7 Struktur illite...12 Gambar 2.8 Keadaan tanah dari cair sampai keadaan beku(wesley, 1977) Gambar 2.9 Grafik klasifikasi potensi mengembang...22 Gambar 2.10 Hasil Percobaan Pemadatan (Wesley, 1977)...27 Gambar 2.11 Metode logaritma waktu menurut Casagrande...30 Gambar 2.12 Metode akar waktu menurut (Taylor, 1984)...31 Gambar 2.13 Penentuan tekanan prakonsolidasi...33 Gambar 4.1 Grafik pengaruh penambahan matos terhadap berat jenis tanah 56 lempungyang telah dicampur dengan 1% seme Gambar 4.2 Grafik gradasi butiran tanah lempung Padang Sambian 57 Gambar 4.3 Gambar hubungan antara PL dan LL tanah lempung Padang S60 Gambar 4.4 Grafik identifikasi swelling potential tanah lempung Padang Sam63 Gambar 4.5 Grafik penambahan matos dan semen terhadap Wopt tan Padang Sambian yang telah dicampur dengan 1% semen. 65 Gambar 4.6 Grafik penambahan matos dan semen terhadap γd maksimu 65 tanah Padang Sambian yang telah dicampur dengan 1% semen. Gambar 4.7 Grafik pengaruh penambahan matos terhadap koefisi 67 konsolidasi tanah Padang Sambian yang telah dicampur dengan Gambar 4.8 Grafik pengaruh penambahan matos terhadap waktu penurun 68 tanah Padang Sambian yang telah dicampur dengan 1% semen Gambar 4.9 Pengaruh penambahan matos terhadap koefisien permeabili 70 tanah lempung yang telah dicampur dengan 1% semen dari berat Grafik pengaruh penambahan matos terhadap nilai angka p Gambar tanah Padang Sambian yang telah dicampur dengan 1% semen Grafik pengaruh penambahan matos terhadap tekan Gambar 4.11 prakonsolidasi tanah Padang Sambian yang telah dicampur 72 Grafik pengaruh penambahan matos terhadap inde Gambar 4.12 pemampatan (Cc) rata - rata tanah Padang Sambian yang telah 73 vi

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Macam tanah berdasarkan berat jenisnya...16 Tabel 2.2 Nilai batas cair tanah...18 Tabel 2.3 Hubungan potensial mengembang dengan indeks plastisitas...19 Tabel 2.4 Klasifikasi potensi mengembang didasarkan pada batas atterbe20 Tabel 2.5 Hubungan aktivitas dengan mineral lempung...21 Tabel 2.6 Perkiraan sweeling potential berdasarkan indeks plastisitas Tabel 2.7 Hubungan derajat konsolidasi (U) dengan faktor waktu (T)...32 Tabel 4.1 Hasil penelitian sifat fisik dan mekanis tanah...54 Tabel 4.2 Hasil penelitian kadar air...55 Tabel 4.3 Hasil penelitian berat jenis rata rata tanah Padang Sambian. 56 Tabel 4.4 Hasil pengujian analisa gradasi tanah Padang Sambian...57 Tabel 4.5 Hasil pengujian batas konsistensi tanah lempung Padang Samb59 Tabel 4.6 Hasil pengujian batas cair tanah lempung padang sambian...59 Tabel 4.7 Hasil pengujian batas plastis...60 Tabel 4.8 Hasil pengujian batas susut...61 Tabel 4.9 Hasil pengujian indeks plastisitas...61 Tabel 4.10 Hasil pengujian pemadatan standar Tabel 4.11 Nilai koefisien konsolidasi rata rata Tanah Padang Sambian (Cv 67 Tabel 4.12 Waktu penurunan rata - rata Tanah Padang Sambian...68 Tabel 4.13 Nilai koefisien permeabilitas rata rata Tanah Padang Sambia69 Tabel 4.14 Nilai angka pori rata rata Tanah Padang Sambian...70 Tabel 4.15 Nilai tekanan prakonsolidasi...72 Tabel 4.16 Nilai indeks pemampatan (Cc)...73 vii

11 DAFTAR RUMUS 2.1 Kadar Air (w) Berat Jenis Tanah (Gs) Batas Cair (LL) Indek Plastisitas (IP) Batas Susut (SL) ,6 Aktivitas (Ak) ,7 Aktivitas (Ak) ,8 Swelling (S') ,9 Massa Volume Tanah Basah ρ( b) Massa Volume Kering Tanah ρ( d) Massa Volume pada Kondisi ZAV ρ( zav) Massa Volume pada Kondisi ZAV ρ( zav) ,13 Koefisien Konsolidasi (Cv) ,14 Koefisien Konsolidasi (Cv) ,15 Koefisien Konsolidasi Metode Logaritma (Cv) ,16 Koefisien Konsolidasi Metode Akar Waktu (Cv) ,17 Waktu Konsolidasi (t) ,18 Ratio Konsolidasi Berlebih (QCR) ,19 Tinggi Efektif Benda Uji (Ht) Angka Pori Awal (e0) ,21 Beda Angka Pori ( e) ,22 Angka Pori (e) ,23 Indeks Pemampatan (Cc)...35 viii

12 DAFTAR NOTASI L Pemendekan/pengurangantinggibendauji A Luas rata-rata bendauji A 0 Luaspenampangbendaujimula-mula Ak Aktivitas(activity) Cc Indekspemampatan CF Presentasefraksilempungdalamtanah cu Nilaikohesi Cv Koefisienkonsolidasi e Angkapori e 0 Angkaporiawaldengantekanan Po Gs Beratjenistanah(specific gravity) H Jaraklintasan air Ho Tinggicontohtanahmula mula Ho Tinggisampelawal Ht Tinggiefektifbendauji Ht Tinggiefektifsampel IP Indekplastisitas k Koefisienpermeabilitastanah L 0 Tinggibendaujimula-mula LL Batas cair m v Koefisienkompresibilitas volume N Jumlahpukulanpadakadar air Wc np Porositas OCR Ratio konsolidasiberlebih P Beban yangbekerjadihitungdaripembacaanarlojiukurcincinbeban Pc' Tekananprakonsolidasi PL Batas plastis Po Tekananefektif qu Kuattekanbebas S Persenpengembang (swelling) SL Batas susut t Waktu yang dibutuhkanuntukmencapaiderajatkonsolidasi U% t 90 Waktusaatkonsolidasimencapai 90% Tv Faktorwaktutergantungdariderajatkonsolidasi V Volume massatanah V 1 V 2 Vv Vw Volume tanahbasah Volume tanahkering Volume pori Volume air ix

13 w W 1 W 2 W 3 W 4 Wc Ws Ww α γ b γ d γs γw γ zav e ε σ Kadar air Beratpiknometer Beratpiknometer + tanah Beratpiknometer + tanah + air Beratpiknometer + air Kadar air padasaattanahmenutup Berattanahkering Berat air Sudutpecahtanahsaattes Berat volume tanahbasah Berat volume keringtanah Berat volume butiran Berat volume air Berat volume padakondisi ZAV Beda angkapori Reganganaksial Tekananaksial x