KARAKTERISTIK TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAHKAN SEMEN DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI SUBGRADE JALAN. (Studi Kasus: Desa Carangsari - Petang - Badung)

Transkripsi

1 KARAKTERISTIK TANAH LEMPUNG YANG DITAMBAHKAN SEMEN DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI SUBGRADE JALAN (Studi Kasus: Desa Carangsari - Petang - Badung) TUGAS AKHIR Oleh : I GEDE PUTU SUGALIH ARTA JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016

2 ABSTRAK Tanah lempung merupakan tanah yang banyak menimbulkan masalah dalam konstruksi sipil, karena memiliki daya dukung yang rendah, plastisitas tinggi, dan kembang susut yang tinggi pada saat tanah tersebut mengandung air. Pada konstruksi jalan tanah berfungsi sebagai subgrade, oleh karena itu kelemahan-kelemahan tanah tersebut haruslah dikurangi dengan cara menstabilisasinya. Pada penelitian ini tanah dicampur dengan menggunakan campuran semen dan abu sekam padi dengan perbandingan 3:2(tiga semen dan dua abu sekam padi) yang ditambahkan sebesar 0%, 4%, 8%, 12%, 16%, dan 20% terhadap berat kering tanah lempung. Dari hasil penelitian diperoleh nilai Ak tanah di daerah Carangsari sebesar 1,1124 dengan IP 43,52%, potensi pengembangan termasuk ke dalam very high swelling potential,jenis tanah di daerah Carangsari berdasarkan ukuran butir termasuk ke dalam tanah lempung. Nilai aktifitas dan indeks plastisitas berangsurangsur menurun seiring bertambahnya campuran semen dan abu sekam padi. Berat kering tanah yang distabilisasi mengalami penurunan, untuk kadar air optimumnya mengalami peningkatan hingga penambahan campuran maksimum. Nilai CBR design tanah lempung Carangsari diperoleh 1,13% dan meningkat hingga 42,20%, nilai swelling tanah menurun dari 28,70% hingga 0,04% pada penambahan 20% campuran semen dan abu sekam padi. Nilai kuat tekan bebas diperoleh 2,133 kg/cm 2 dan meningkat hingga 2,344 kg/cm 2,untuk kohesi tanah juga mengalami peningkatan dari 1,067 kg/cm 2 menjadi 1,172 kg/cm 2 seiring bertambahnya campuran semen dan abu sekam padi. Untuk waktu konsolidasi tanah mengalami peningkatan dari 2,792 tahun menjadi 2,970 tahun hingga penambahan 20% campuran semen dan abu sekam padi. Secara keseluruhan stabilisasi dengan campuran semen dan abu sekam padi dengan perbandingan 3:2 (tiga semen dan dua abu sekam padi) mampu memperbaiki sifat fisik maupun mekanis tanah lempung di daerah Carangsari. Kata kunci: lempung, CBR, semen, abu sekam padi, subgrade ii

3 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat-nya penulisan tugas akhir yang berjudul Karakteristik Tanah Lempung yang Ditambahkan Campuran Semen dan Abu Sekam Padi sebagai Subgrade Jalan (Studi Kasus: Desa Carangsari - Petang - Badung) selesai tepat pada waktunya. Selesainya laporan ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan kali ini saya sampaikan ucapan terimakasih kepada I Nyoman Aribudiman, ST., MT. dan Ir. Tjok Gde Suwarsa Putra, MT selaku dosen pembimbing tugas akhir yang senantiasa memberikan masukan dalam penulisan tugas akhir ini, kepada Pak Nyoman Rasta dan Pak Agung Wiryaa selaku teknisi laboratorium Mekanika Tanah atas bantuan petunjuknya di laboratorium, kepada orang tua dan keluarga yang selalu memberikan semangat, kepada teman-teman Teknik Sipil Udayana 2011 atas bantuan dan semangatnya, dan orang-orang yang banyak membantu dan tidak bias disebutkan namanya satu persatu. Penulis menyadari keterbatasan yang dimiliki dalam peulisan tugas akhir ini, yang menyebabkan penulisan tugas akhir ini tidak luput dari berbagai macam kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga tugas akhir ini dapat berguna bagi para pembaca. Jimbaran, januari 2016 Penulis iii

4 DAFTAR ISI SURAT PERNYATAAN... ii LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR... iii ABSTRAK... iv UCAPAN TERIMA KASIH... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR NOTASI... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang RumusanMasalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Tanah Lempungdan Mineral Penyusunnya Kaolinite Montmorillonite Illite Lapisan Tanah Dasar (Subgrade) Tanah Lempung Identifikasi Tanah Lempung Identifikasi Mineralogi Cara Tidak Langsung Cara Langsung Sifat Fisik Tanah Lempung Ukuran Butiran Kadar Air Tanah (Water Content) Berat Jenis Tanah (Specific of Gravity) Angka Pori (Void Ratio) Porositas (Porocity) Derajat Kejenuhan (Degree of Saturation) Spesific Surface Aktivitas Tanah Kembang Susut Sifat Mekanik Tanah Lempung Pemadatan Tanah Percobaan Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) Percobaan CBR (California Bearing Ratio) Konsolidasi Koefisien Konsolidasi iv

5 Waktu Konsolidasi (t) Tekanan Prakonsolidasi Angka Pori Daya Dukung Tanah Abu Sekam Padi Semen BAB III METODE DAN PELAKSANAAN 3.1 Umum Identifikasi Masalah Studi Literatur Pemilihan Lokasi Persiapan Alat dan Bahan Metode Pengambilan Sampel 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 (Analisis Ukuran Butiran) Pemeriksaan Berat Jenis (Gs) Pemeriksaan Berat Volume Tanah Pemeriksaan Batas Cair Pemeriksaan Batas Plastis Pemeriksaan Batas Susut Pemeriksaan Pemadatan Standar Pemeriksaan Kuat Tekan Bebas (UCT) Pemeriksaan Daya Dukung Tanah (CBR) Pemeriksaan Konsolidasi Analisis Data Kerangka Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum Kadar Air Tanah Gradasi Butiran (Analisis Ukuran Butir) Berat Jenis (Spesific gravity) Batas-batas Atterberg Batas Cair (Liquid Limit) Batas Plastis (Plastic Limit) Batas Susut (Shrinkage Limit) Indeks Plastis Aktivitas Tanah Pemadatan Tanah Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) Daya Dukung Tanah (CBR) v

6 4.10 Konsolidasi Koefisien Konsolidasi (Cv) Waktu Konsolidasi (t) Koefisien Permeabilitas (k) Angka Pori (e) Tekanan Prakonsolidasi (P c) Indeks Pemampatan (Cc) BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Karakteristik Tanah Lempung di Desa Carangsari - Petang - Badung Pengaruh Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi dengan Proporsi Campuran 3:2 (Tiga untuk Semen dan Dua untuk Abu Sekam Padi) terhadap Sifat-sifat Tanah Lempung Pengaruh Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi dengan Proporsi Campuran 3:2 (Tiga untuk Semen dan Dua untuk Abu Sekam Padi) terhadap Daya Dukung Tanah (CBR), Daya Pengembangan (Swelling Potential), dan Konsolidasinya Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Lampiran : Data Penelitian vi

7 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Single silica tetrahedral... 7 Gambar 2.2 Isomic silica sheet... 7 Gambar 2.3 Single alluminium oktahedron... 7 Gambar 2.4 Isomic oktahedral sheet... 8 Gambar 2.5 Struktur kaolinite... 9 Gambar 2.6 Struktur montmorillonite Gambar 2.7 Struktur illite Gambar 2.8 Susunan lapisan konstruksi perkerasan lentur Gambar 2.9 Jenis-jenis lapisan tanah dasar Gambar 2.10 Klasifikasi tanah berdasarkan tekstrur Gambar 2.11 Batas-batas konsistensi tanah Gambar 2.12 Grafik klasifikasi potensi pengembangan Gambar 2.13 Grafik logaritma waktu Gambar 2.14 Grafik akar waktu Gambar 2.15 Penentuan tekanan prakonsolidasi Gambar 3.1 Kerangka penelitian Gambar 4.1 Grafik gradasi butiran tanah Carangsari Gambar 4.2 Klasifikasi jenis tanah Carangsari Gambar 4.3 Grafik pengaruh penambahan campuran semen dan abu sekam padi terhadap berat jenis tanah lempung Gambar 4.4 Grafik pengujian batas cair Gambar 4.5 Grafik pengujian batas plastis Gambar 4.6 Grafik pengujian batas susut Gambar 4.7 Grafik pengujian indeks plastis Gambar 4.8 Gambar 4.9 Grafik identifikasi swelling potential tanah lempung Desa Carangsari Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap aktivitas (Ak) tanah lempung di Desa Carangsari Gambar 4.10 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap potensi pengembangan (S ) tanah lempung di daerah Carangsari Gambar 4.11 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap kadar air optimum (W opt ) Gambar 4.12 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap kepadatan maksimum (γ d maks) Gambar 4.13 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap kuat tekan bebas (q u ) Gambar 4.14 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap sudut geser (ø) Gambar 4.15 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap kohesi (c u ) Gambar 4.16 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap nilai CBR Gambar 4.17 Grafik pengujian swelling vii

8 Gambar 4.18 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap koefisien konsolidasi (Cv) Gambar 4.19 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap waktu konsolidasi (t) Gambar 4.20 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap koefisien permeabilitas (k) Gambar 4.21 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap angka pori (e) Gambar 4.22 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap tekanan prakonsolidasi (P c) Gambar 4.23 Grafik pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi terhadap indeks pemampatan (Cc) viii

9 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Macam-macam tanah berdasarkan berat jenisnya Tabel 2.2 Klasifikasi tanah berdasarkan derajat kejenuhan Tabel 2.3 Nilai batas cair tanah Tabel 2.4 Hubungan potensi mengembang dengan indeks plastisitas Tabel 2.5 Klasifikasi potensi mengembang didasarkan pada batas Atterberg Tabel 2.6 Hubungan aktivitas dengan mineral lempung Tabel 2.7 Perkiraan swelling potential berdasarkan indeks plastisitasnya Tabel 2.8 Beban standar Tabel 2.9 Hubungan derajat konsolidasi (U) dengan faktor waktu (T) Tabel 2.10 Komposisi kimia abu sekam padi Tabel 2.11 Analisa saringan Tabel 2.12 Kandungan utama penyusun semen portland Tabel 4.1 Hasil pengujian kadar air tanah Tabel 4.2 Hasil pengujian gradasi butiran Tabel 4.3 Hasil pengujian berat jenis tanah Tabel 4.4 Hasil pengujian batas-batas Atterberg Tabel 4.5 Hasil pengujian batas cair Tabel 4.6 Hasil pengujian batas plastis Tabel 4.7 Hasil pengujian batas susut Tabel 4.8 Hasil pengujian indeks plastisitas Tabel 4.9 Nilai aktivitas dan potensu pengembangan (swelling potential) Tabel 4.10 Hasil pengujian pemadatan standar Tabel 4.11 Hasil pengujian kuat tekan bebas (unconfiend compression test) Tabel 4.12 Hasil pengujian CBR dan swelling Tabel 4.13 Nilai koefisien konsolidasi (Cv) Tabel 4.14 Nilai waktu konsolidasi (t) Tabel 4.15 Nilai koefisien permeabilitas (k) Tabel 4.16 Nilai angka pori (e) Tabel 4.17 Nilai tekanan prakonsolidasi (P c) Tabel 4.18 Nilai indeks pemampatan ix

10 DAFTAR NOTASI L Pemendekan/pengurangan tinggi benda uji A Luas rata-rata bendauji a Angkakoreksi A 0 Luas penampang benda uji mula-mula A k Aktivitas(activity) Cc Indeks pemampatan CF Presentase fraksi lempung dalam tanah cu Nilai kohesi Cv Koefisien konsolidasi D Diameter butir tanah e Angka pori e 0 Angka pori awal dengan tekanan Po Gs Berat jenis tanah (specific gravity) H Jarak lintasan air Ho Tinggi contoh tanah mula mula Ho Tinggi sampel awal Ht Tinggi efektif benda uji Ht Tinggi efektif sampel IP Indek plastisitas k Koefisien permeabilitas tanah K Harga konstanta berdasarkan temperature suspense dan berat jenis tanah L Jarak vertical dan kedalaman dimana berat jenis suspense diukur yang dipengaruhi oleh hidrometer, ukuran silinder dan berat jenis Suspense L 0 Tinggi benda uji mula-mula LL Batas cair m v Koefisien kompresibilitas volume N Jumlah pukulan pada kadar air Wc np Porositas OCR Ratio konsolidasi berlebih P Beban yang bekerja dihitung dari pembacaan arloji ukur cincin beban P Persentase berat tanah yang tinggal dalam suspense Pc' Tekanan prakonsolidasi PL Batas plastis Po Tekanan efektif qu Kuat tekan bebas R Pembacaan hydrometer yang telah dikoreksi S Persen pengembang (swelling) x

11 SL Batas susut t Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai derajat konsolidasi U% Waktu pembacaan terhadap waktu mulainya sedimentasi T t 90 Waktu saat konsolidasi mencapai 90% Tv Faktor waktu tergantung dari derajat konsolidasi V Volume massa tanah V 1 V 2 Vs Vv Vw w W W 1 W 2 W 3 W 4 Wc Ws Ww α γ b γ d γs γw γ zav Δe ε σ φφ Volume tanah basah Volume tanah kering Volume butir padat Volume pori Volume air Kadar air Berat total contoh tanah kering yang diperiksa Berat piknometer Berat piknometer + tanah Berat piknometer + tanah + air Berat piknometer + air Kadar air pada saat tanah menutup Berat tanah kering Berat air Sudut runtuh tanah saat tes Berat volume tanah basah Berat volume kering tanah Berat volume butiran Berat volume air Berat volume pada kondisi ZAV Beda angka pori Regangan aksial Tekanan aksial Sudut geser tanah xi