BAB 3 METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Metodologi Penelitian Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen yaitu metode yang dilakukan dengan mengadakan kegiatan pengujian untuk mendapatkan data. Data tersebut kemudian diolah untuk mendapatkan hasil perbandingan dengan syarat-syarat yang ada. Tempat yang digunakan untuk pelaksanaan penelitian ini di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan di Balai Konservasi Borobudur yang berlokasi di Borobudur, kota Magelang Jenis Data dan Sumber Data Jenis data yang digunakan pada penelitian ini yaitu data primer. Data primer adalah data yang dikumpulkan secara langsung melalui serangkaian kegiatan percobaan yang dilakukan sendiri dengan mengacu pada petunjuk manual yang ada, misalnya dengan mengadakan penelitian / pengujian di laboratorium. Data primer yang dipakai dalam penelitian ini yaitu data-data : 1. Pengujian Moisture, Ash, and Organic Content (ASTM D ) 2. Pengujian Specific Gravity (ASTM D ) 3. Pengujian Bulk Density (ASTM D ) 4. Pengujian Fiber Content (ASTM D ) 5. Pengujian Direct Shear (ASTM D ) 6. Pengujian Standard Proctor (ASTM D ) 7. Pengujian Foto Scanning Electron Microscope (SEM) 24

2 digilib.uns.ac.id Lokasi Pengambilan Sampel Tanah Gambut Lokasi pengambilan sampel tanah gambut di daerah Rawa Pening, Kabupaten Semarang Jawa Tengah. Untuk lebih jelasnya lokasi pengambilan sampel tanah gambut ditunjukan dalam peta pada gambar 3.1. Lokasi pengambilan tanah gambut Gambar 3.1 Peta Lokasi Pengambilan Benda Uji Tanah Gambut

3 digilib.uns.ac.id Diagram Alir Penelitian Mulai Tahap 1... Persiapan sampel tanah, bahan campuran, dan alat Tahap 2... Pengujian Pendahuluan (Tanah Gambut Asli): 1. Moisture, Ash, and Organic Content (ASTM D ) 2. Spesific Gravity (ASTM D854-92) 3. Bulk Density (ASTM D ) 4. Fiber Content (ASTM D ) 5. Standart Proctor Test (ASTM D698-91) Data Properties Tanah Gambut Asli Tahap 3... Pembuatan benda uji: Pembuatan benda uji: Pembuatan benda uji: Pembuatan benda uji: Tanah gambut asli Tanah gambut + gypsum Tanah gambut + garam Tanah gambut + gypsum + garam Tahap 4... Uji Direct Shear Nilai c dan tanah gambut asli dan nilai c dan tanah gambut yang telah distabilisasi dengan gypsum dan garam Tahap 5... Analisis Hasil dan Pembahasan Selesai Gambar 3.2 Diagram Alir commit Uji Pendahuluan to user dan Direct Shear Test

4 digilib.uns.ac.id 27 Mulai Tanah gambut asli dan tanah gambut yang telah distabilisasi yang mempunyai nilai c dan terbaik Tahap 6... Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM) Foto hasil SEM dari tanah gambut asli Foto hasil SEM tanah gambut dengan bahan stabilisasi Tahap 7... Analisa Hasil dan Pembahasan Selesai Gambar 3.3. Diagram Alir Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM) 3.5. Bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu : a. Tanah gambut Tanah gambut yang digunakan diambil dari daerah Rawa Pening Kabupaten Semarang Jawa Tengah. Pengambilan sampel tanah dengan cara terganggu (disturb sample) yaitu dengan cara mencangkul sampai kedalaman cm. b. Gypsum Sintetis (CaSO4.2H2O) Gypsum Sintetis (CaSO4.2H2O) yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan gypsum casting yang banyak didapatkan di toko-toko bangunan.

5 digilib.uns.ac.id 28 c. Garam dapur (NaCl) Garam dapur (NaCl) yang digunakan dalam penelitian ini adalah garam dapur atau NaCl murni yang biasa terdapat di pasaran atau di toko-toko kimia. Garam ini dalam bentuk butiran halus. 3.6.Tahapan Penelitian Tahapan pengujian benda uji : a. Tahap 1 Tahap persiapan. Tahapan ini bertujuan untuk mempersiapkan seluruh kebutuhan bahan dan peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian, agar dapat berjalan lancar. Persiapan tersebut meliputi penjemuran tanah gambut, persiapan bahan campuran seperti gypsum sintetis (CaSO4.2H2O) dan garam (NaCl), dan pengecekan alat-alat yang diperlukan. b. Tahap 2 Tahap pemeriksaan bahan : Pemeriksaan tanah gambut meliputi pengujian indeks properties tanah yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pengujian yang dilaksanakan antara lain : 1. Pengujian Moisture, Ash, and Organic Content (ASTM D ) Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar air, kadar abu, dan kadar organik dari tanah gambut. A. Pengujian kadar air (moisture content) Proses pelaksanaannya yaitu : a. Membersihkan cawan kemudian menimbangnya. b. Mengambil sampel tanah gambut kemudian menimbangnya. c. Memasukan cawan dan sampel tanah gambut kedalam oven kemudian dioven dengan suhu 105 ±5 selama 24 jam.

6 digilib.uns.ac.id 29 d. Setelah 24 jam, lalu mendinginkan cawan + tanah kering dalam desikator, kemudian menimbangnya. e. Diambil 3 (tiga) contoh tanah yang diperlakukan sama seperti langkah-langkah sebelumnya untuk mendapatkan nilai kadar air rata-rata. B. Pengujian kadar abu (ash content) Proses pelaksanaannya yaitu : a. Sampel tanah kering yang telah dioven pada suhu 105 ±5 pada pengujian kadar air kemudian dioven kembali pada suhu 400 selama ± 3 jam. b. Setelah 3 jam lalu mendinginkan cawan + tanah kering dalam desikator, kemudian menimbangnya. C. Pengujian kadar organik Untuk kadar organik = 100% - kadar abu (%) 2. Pengujian Specific Gravity (ASTM D ) Pengujian ini bertujuan untuk untuk mengetahui besarnya berat jenis tanah yang merupakan perbandingan antara berat butir tanah dengan berat air destilasi di udara pada volume yang sama dan pada temperatur tertentu. Proses pelaksanaannya yaitu : a. Membersihkan dan mengeringkan piknometer kosong lalu ditimbang. b. Mengambil sedikit contoh tanah yang telah kering oven dan telah didinginkan dalam desikator serta telah terurai, kemudian memasukkan dalam piknometer kemudian ditutup dan ditimbang. c. Mengisikan air destilasi ke dalam piknometer kira-kira sebanyak 10 cc, sehingga tanah terendam seluruhnya lalu dibiarkan terendam selama 24 jam. d. Menambahkan air destilasi sampai penuh lalu menutup dengan hatihati dan mengeringkan bagian luarnya dengan kain. Selanjutnya menimbang piknometer berisi tanah dan air, lalu mengukur suhunya dengan termometer.

7 digilib.uns.ac.id 30 e. Mengosongkan piknometer dan membersihkannya, lalu mengisi penuh dengan air destilasi dan menutupnya dan mengeringkan bagian luarnya dengan kain, selanjutnya menimbang dan mengukur suhunya dengan termometer. f. Diambil 3 (tiga) contoh tanah yang diperlakukan sama seperti langkahlangkah sebelumnya untuk mendapatkan nilai berat jenis rata-rata. 3. Pengujian Bulk Density (ASTM D ) Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui nilai berat isi atau berat volume tanah asli ( b ) yang merupakan perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air dan udara dengan volume total tanah. Proses pelaksanaannya yaitu : a. Membersihkan dan mengeringkan cawan kosong lalu ditimbang. b. Contoh tanah yang telah dibentuk kubus, lalu diletakan pada cawan kemudian ditimbang. c. Meletakkan cawan kaca diameter kecil diatas cawan kaca berdiameter lebih besar lalu menuangkan air raksa pada cawan kaca kecil dan meratakan dengan pelat perata. d. Membersihkan cawan kaca besar dari tumpahan air raksa, disusun kembali dibawah cawan kaca kecil. e. Meletakkan benda uji diatas air raksa dan ratakan lagi dengan pelat perata sehingga terdapat air raksa yang tumpah pada cawan kaca besar. f. Menimbang air raksa tumpahan tersebut beserta cawan kacanya. g. Membersihkan cawan kaca besar lalu menimbangnya. h. Diambil 3 contoh tanah yang diperlakukan sama seperti langkahlangkah sebelumnya untuk mendapatkan nilai berat isi tanah rata-rata. 4. Pengujian Fiber Content (ASTM D ) Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar serat pada tanah gambut. Proses pelaksanaannya yaitu : a. Mengambil contoh tanah gambut 100 gram dan direndam dalam zat pengurai (5% sodium hexametaphosphate) selama ± 15 jam.

8 digilib.uns.ac.id 31 b. Membersihkan dengan air keran secara perlahan pada saringan no c. Merendam dengan 2% larutan HCl selama 10 menit untuk menguraikan karbonat yang ada. d. Membersihkan dengan air keran ± 5 menit untuk menghilangkan sisasisa HCl. e. Memasukan cawan dan sampel tanah gambut kedalam oven kemudian dioven dengan suhu 105 ±5 selama 24 jam. f. Setelah 24 jam, lalu mendinginkan cawan + serat dalam desikator, kemudian menimbangnya. g. Diambil 3 (tiga) contoh tanah yang diperlakukan sama seperti langkahlangkah sebelumnya untuk mendapatkan nilai kadar serat rata-rata. 5. Pengujian Standard Proctor (ASTM D ) Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berat isi tanah kering maksimum ( d maks ) dan kadar air optimum (w opt ). Proses pelaksanaannya yaitu : 1. Mengeringkan tanah dengan kering udara, kemudian ditumbuk menggunakan alat penumbuk dan disaring menggunakan ayakan no Contoh tanah dibagi menjadi minimal 6 bagian dan masing-masing ditambahkan dengan kadar air yang berbeda. 3. Mengaduk tanah yang dicampur dengan air secara merata kemudian dimasukan kedalam plastik dan didiamkan selama 24 jam agar homogen. 4. Setelah 24 jam, kemudian dimasukan kedalam mould kira-kira 1/3 bagian, lalu ditumbuk sebanyak 25 kali. Ditambah 1/3 bagian lagi, ditumbuk merata sebanyak 25 kali. Kemudian ditambah 1/3 bagian lagi sampai mould terisi penuh dan ditumbuk merata sebanyak 25 kali. 5. Contoh tanah yang berada dalam mould diratakan permukaannya sesuai dengan volume mould kemudian ditimbang. 6. Menyiapkan 3 buah cawan dan menimbangnya.

9 digilib.uns.ac.id Contoh tanah kemudian di dongkrak dan dibagi menjadi 3 bagian. Pada masing-masing bagian diambil contohnya, ditimbang dengan cawan yang telah disiapkan sebelumnya dan kemudian dioven selama 24 jam. 8. Kemudian cawan dan tanah yang telah dioven selama 24 jam itu ditimbang untuk mendapatkan kadar airnya. c. Tahap 3 Tahap pembuatan benda uji : Jumlah benda uji dalam penelitian ini dibuat beberapa variasi campuran antara lain : a. Tanah gambut asli (tanpa bahan campuran) b. Tanah gambut + 10% gypsum sintetis c. Tanah gambut + 15% gypsum sintetis d. Tanah gambut + 20% gypsum sintetis e. Tanah gambut + 2% garam (NaCl) f. Tanah gambut + 4% garam (NaCl) g. Tanah gambut + 6% garam (NaCl) h. Tanah gambut + 10% gypsum sintetis + 2% garam (NaCl) i. Tanah gambut + 10% gypsum sintetis + 4% garam (NaCl) j. Tanah gambut + 10% gypsum sintetis + 6% garam (NaCl) k. Tanah gambut + 15% gypsum sintetis + 2% garam (NaCl) l. Tanah gambut + 15% gypsum sintetis + 4% garam (NaCl) m. Tanah gambut + 15% gypsum sintetis + 6% garam (NaCl) n. Tanah gambut + 20% gypsum sintetis + 2% garam (NaCl) o. Tanah gambut + 20% gypsum sintetis + 4% garam (NaCl) p. Tanah gambut + 20% gypsum sintetis + 6% garam (NaCl) Selain benda uji tersebut juga di buat campuran tanah gambut + 25% gypsum sintetis dan tanah gambut + 8% NaCl. Hal ini hanya digunakan untuk mengetahui apakah penggunaan campuran gypsum sintetis 20% dan NaCl 6% sudah mencapai kadar yang optimum atau belum. Prosentase bahan stabilisasi (gypsum sintetis dan NaCl) merupakan prosentase dari berat kering tanah gambut yang dikeringkan dengan kering udara.

10 digilib.uns.ac.id 33 Proses pencampuran dilakukan dengan cara manual yaitu dengan mengaduk tanah gambut dan bahan campuran, setelah merata kemudian baru ditambahkan air yang besarnya kadar air didapat dari perhitungan kadar air optimum pada pengujian Standard Proctor dan diaduk kembali sampai benar-benar merata. Setelah proses pencampuran selesai kemudian didiamkan selama 24 jam agar proses pencampuran bahan stabilisasi dengan tanah gambut sudah merata seluruhnya. d. Tahap 4 Tahap 4 adalah tahap pengujian benda uji yang telah diberi beberapa variasi bahan campuran antara (tanah gambut asli), (tanah gambut + gypsum sintetis), (tanah gambut + garam), dan (tanah gambut + gypsum sintetis + garam). Pengujian selanjutnya yaitu dilaksanakan pemadatan dan pengujian Geser Langsung (Direct Shear) untuk mendapatkan nilai parameter kuat geser tanah masing-masing variasi campuran. Nilai c dan harus berbeda antara tanah gambut asli dengan tanah gambut yang telah distabilisasi. Pelaksanaan dari Geser Langsung (Direct Shear) yaitu dengan memadatkan tanah hingga padat kemudian mengolesi alat cetakan dengan oli dan mencetak sampel tanah dengan cara menekan cetakan / ring pada tanah asli. Diameter cetakan 6 cm dan t = 1,85 cm. lalu meratakan bagian ujung diluar atas dan bawah cetakan dengan pisau dan mengeluarkan contoh tanah dari cetakan. Selanjutnya kotak geser dari alat direct shear apparatus dikeluarkan dari tempatnya dan dasar perletakan tabung dibersihkan serta diberi oli agar diperoleh dasar yang licin. Sampel tanah dimasukkan ke tempatnya dari alat direct shear apparatus, setelah dilapisi dengan lempeng batu porus dan kertas pori. Kemudian mempersiapkan perlengkapan dan alat uji direct shear : 1. Menyiapkan stop watch, 2. Memberi air pada sampel, 3. Mengatur horizontal dial dan load dial supaya menunjukkan angka nol.

11 digilib.uns.ac.id 34 Mulai melakukan percobaan dengan meletakkan beban 0.8 kg. Dan mesin dihidupkan dan kotak geser diberi pergeseran dengan kecepatan pergeseran 1 % x diameter contoh tanah per menit (1% x 6 cm /menit ). Pada waktu-waktu tertentu dilakukan pembacaan dial horisontal, dial pembebanan. Setelah dial horisontal menunjukkan angka 600 atau mencapai harga shear stress failure, lalu mematikan mesin uji, kemudian mengeluarkan kotak geser dan mengeluarkan air. Lalu mengulang percobaan dengan beban 1,6 kg; 2,4 kg serta 3,2 kg. e. Tahap 5 Pada tahap ini data hasil pengujian geser langsung (direct shear test) kemudian dianalisis untuk mendapatkan nilai c dan dari masing-masing variasi pengujian. Rumus-rumus yang digunakan dalam menghitung besarnya kuat geser tanah adalah : a. Tegangan normal (n ) n = 0,517 x Pn (3.1) Dimana: n = tegangan normal ( kg/cm 2 ) 0,517 = faktor tetapan ( per cm 2 ) Keterangan : P n = beban normal 0,517 = faktor tetapan, diperoleh dari perhitungan berikut : n a=1 b =14,1372 P n Gambar 3.4. Cara commit menghitung to user Tegangan Normal

12 digilib.uns.ac.id 35 P = P n b a n = A P = P n b a A P = gaya yang diterima beban A = luas sampel = 27,340 cm 2 dengan, d = 5,9 cm b a = perbandingan lengan alat direct shear yang dipakai = 14,1372 sehingga : b a = A 14, ,340 = 0,517 per cm 2 b. Tegangan Geser ( ) SF dimana: A LDR LRC A = tegangan geser (kg/cm 2 ) SF = shear force (kg) A = luas contoh tanah (cm 2 ) LDR = load dial reading (kg/d) LRC = load ring constant (kg/d) (3.2) Perhitungan kuat geser tanah kemudian disajikan dalam tabel. Adapun cara pengisian tabel adalah sebagai berikut: [1] Tegangan normal ( n ) dengan n = 0,517 x Pn [2] Interval / waktu saat pembacaan data. [3] Perpindahan horisontal. [4] Pembacaan horizontal dial. [5] Pembacaan load dial. [6] Nilai [5] x LRC. [7] Nilai [6] dibagi area (A). [8] Nilai [7] diambil nilai terbesar.

13 digilib.uns.ac.id 36 c. Perhitungan kohesi (c) dan sudut geser dalam ( ) secara regresi linear. 1. Hasil perhitungan tegangan normal (σ n ) dan tegangan geser (τ) dapat digambar pada grafik 4.1. a. Tegangan normal sebagai absis. b. Tegangan geser sebagai ordinat. 2. Hubungan σ n 1 dan τ1 diperoleh titik1. Hubungan σ n 2 dan τ2 diperoleh titik 2 dan seterusnya sampai titik Pada sumbu ke 4 titik tersebut dihubungkan dengan jalan interpolasi antara titik tersebut. Garis tersebut dipotongkan dengan sumbu vertikal, diperoleh nilai kohesi (c). Sedangkan nilai sudut geser dalam didapat dari yang sudut dibentuk antara garis horizontal dengan garis tersebut. f. Tahap 6 Tahap 6 adalah tahap pengujian mineralogi untuk benda uji yang telah dipadatkan yaitu dengan metode Foto Scanning Electron Microscope (SEM). Pada tahap ini sampel tanah gambut asli dan tanah gambut yang telah distabilisasi dengan hasil nilai c dan terbaik pada masing-masing variasi campuran diuji SEM untuk kemudian dibandingkan hasilnya. Pengujian ini dilaksanakan di Balai Konservasi Borobudur yang berada di kota Magelang. g. Tahap 7 Pada tahap ini data yang telah diperoleh selama penelitian baik hasil analisis direct shear test maupun hasil foto Scanning Electron Microscope (SEM) kemudian direkapitulasi dan dianalisis secara keseluruhan kemudian dibandingkan dengan teori sebelumnya sehingga didapatkan suatu kesimpulan dan saran yang berhubungan dengan tujuan penelitian.