Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 41 KAJIAN PENINGKATAN NILAI CBR MATERIAL LAPISAN PONDASI BAWAH AKIBAT PENAMBAHAN PASIR Azwar, Yudit Agus Prawono, Reza Maulana Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Medan, Jl.Gedung Arca No.52 Medan, Telp. 061-7363771, Fax. 061-7347954, Medan 20217, Email: sipil_itm@ymail.com ABSTRAK Perencanaan jalan memerlukan kriteria dari semua lapisan konstruksi yang memenuhi standar, termasuk lapisan pondasi bawah (sub base). Sebelum pemasangan material sub base di lapangan, diharuskan untuk melakukan beberapa pengujian di laboratorium untuk mengetahui apakah material sub base yang akan digunakan memenuhi standard yang ada. Pengujian material sub base diuji di laboratorium yang terdiri dari berat jenis, compaction, dan California Bearing Ratio (CBR). Pada pengujian material sub base ini dicoba dengan menambahkan pasir dengan variasi 0%, 10%, 20% dan 30%. Dari hasil pengujian tanah asli diperoleh nilai CBR design 25,70% dengan nilai Gs = 2.66, γd = 1.87 gr/cm 3 pada W opt = 12.40%. Penambahan pasir pada material sub base menunjukkan adanya perubahan nilai CBR. Pada penambahan 10% pasir diperoleh nilai CBR sebesar 33.20% dengan nilai Gs = 2.68, γd = 1.94 gr/cm 3 pada W opt = 9.70%. Pada penambahan 20% pasir diperoleh nilai CBR sebesar 52.00% dengan nilai Gs = 2.70, γd = 2.08 gr/cm 3 pada W opt = 7.50%, sedangkan pada penambahan 30% pasir diperoleh nilai CBR sebesar 32.80% dengan nilai Gs = 2.73, γd = 2.13 gr/cm 3 pada W opt = 6.70%. Sehingga nilai CBR yang memenuhi standard yaitu pada penambahan 20% pasir sebesar 43.20%. Dimana standard CBR minimum adalah 40%. Kata kunci : Sub base, karakteristik tanah, compaction, CBR. 1. PENDAHULUAN Tanah dalam pengertian teknik secara umum, dapat didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara pertikel-partikel padat tersebut. Kondisi tanah yang ada di Indonesia sangat bervariasi dari segi nilai CBR (California Bearing Ratio) masing-masing. Dalam penelitian ini digunakan material sub base dari kecamatan Parongil, Kabupaten Dairi untuk pembangunan jalan raya. Untuk mengetahui perubahan pada nilai CBR sub base ini akan dicoba dengan menambahkan pasir. Agregat halus seperti pasir menurut asalnya dapat dibedakan yaitu pasir galian, pasir sungai atau pasir pantai. Pasir yang banyak dijumpai di Indonesia ialah pasir pantai. Pada semua konstruksi, pasir tidak pernah terlepas dari pekerjaan tersebut dikarenakan pasir selalu dipergunakan untuk campuran maupun kegunaan lain seperti timbunan.
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 42 Studi penelitian pada tanah telah banyak dilakukan sebelumnya sebagai usaha untuk mengetahui sifar fisis dan sifat mekanis tanah. Untuk memperhatikan perubahanperubahan sifat tanah tersebut biasanya tanah akan ditambah atau dicampur dengan material lain seperti pasir. Hasilnya menunjukkan perubahan nilai baik sifat fisis maupun sifat mekanisnya. Dalam prakteknya seorang sarjana teknik sipil geoteknik akan banyak bergelut dengan berbagai macam tanah. Tanah selalu mempunyai peranan yang sangat penting pada suatu pekerjaan konstruksi. Dimana tanah yang digunakan sebagai tempat diletakkan suatu pondasi untuk mendukung struktur bangunan, konstruksi jalan dan tanggul. Pada konstruksi jalan, salah satu lapisan perkerasan sering dikenal dengan lapisan pondasi bawah atau sub base. Lapisan sub base ini sangat penting dalam mendukung struktur jalan raya dalam hal daya dukung. Kalau diperhatikan tanah sub base terdiri dari agregat berbutir halus dan dan agregat berbutir kasar. Jika pemadatan dilakukan pada material berbutir kasar, maka hasil yang diperoleh tidak begitu maksimal. Untuk menggantikan agregat kasar tersebut maka diganti dengan menambahkan pasir. Adapun alasan penggunaan pasir sebagai pilihan untuk campuran pada material sub base dimana kita ketahui bahwa pasir merupakan material yang mudah didapat dan ekonomis. Parameter tanah seperti nilai CBR menurut ASTM dan AASTHO adalah parameter yang penting dalam menentukan daya dukung tanah. Berdasarkan uraian diatas, maka dilakukan suatu metode pengujian tanah yaitu untuk melihat seberapa besar pengaruh penambahan pasir pada material sub base terhadap peningkatan nilai CBR. 2. METODOLOGI PENELITIAN 2.1. Kegiatan Penelitian Kegiatan penelitian uji CBR (California Bearing Ratio) laboratorium pada material lapisan pondasi bawah merupakan penelitian untuk menguji kekuatan tanah dengan penambahan kadar pasir. Dimana contoh tanah diambil di lokasi yang merupakan daerah pekerjaan konstruksi jalan raya di Kecamatan Parongil Kabupaten Dairi, sedangkan untuk menstabilisasikannya dicoba dengan menggunakan pasir yang sesuai dengan persyaratan material untuk kategori pasir. Karakteristik dari parameter tanah yang didapat baik itu dalam kondisi tanah asli maupun pada penambahan pasir, langsung diuji dengan alat CBR laboratorium bebas sesuai dengan prosedur yang ada. Namun sebelum pengujian terlebih dahulu dilakukan kalibrasi alat uji, hal ini dilakukan agar standard spesifikasi yang ditetapkan dapat terjaga.
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 43 Prosedur pelaksanaan baik dalam pembuatan contoh tanah (benda uji) maupun pengujian contoh tanah mengikuti prosedur test yang dikeluarkan oleh AASTHO (American Assocation of State Highway and Transportation Officials) dan ASTM (American Society for Testing Material). Hasil-hasil pengujian dicatat untuk setiap parameter yang diperoleh dan dianalisa sesuai dengan tujuan yang dimaksud.sebelum dilakukan pengujian pendahuluan dan pengujian daya dukung material sub base tersebut, terlebih dahulu dilakukan persiapan alat dan material yang akan di gunakan dalam penggujian Alat Dalam melakukan penelitian material sub base yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan (ITM), diperlukan alat-alat untuk melakukan pengujian compaction test dan CBR. Adapun peralatan yang akan digunakan dalam pengujian antara lain : 1. Alat pemadatan (Compaction Test) 2. Alat mesin penetrasi (CBR Laboratorium) 2.2. Pengambilan Sampel Material Sub Base Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan contoh material sub base dari Parongil Kabupaten Dairi Propinsi Sumatera Utara. Pengambilan sampel diambil dalam keadaan terganggu, dimasukkan ke dalam karung lalu dibawa ke laboratorium untuk diuji. Gambar 1. Material Sub Base
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 44 2.3. Pembuatan sample uji Sample yang baru diambil dijemur diterik matahari 1 2 hari agar dicapai kondisi kering udara. Selanjutnya tanah dihancurkan dari gumpalan-gumpalan dengan menggunakan palu karet agar butir aslinya tidak pecah. Kemudian tanah yang sudah kering diayak dengan saringan. Pasir yang digunakan adalah pasir sungai. Dimana pasir tersebut diayak dengan menggunakan saringan no. 40 dan no. 80. Dimana pasri yang diambil lolos ayakan no. 40 dan tertahan no.80. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Karakteristik Material Sub Base Dari hasil pengujian tanah asli yang telah dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Institut Teknologi Medan, maka karakteristik dari material sub base adalah sebagai berikut : Tabel 1. Hasil pengujian material tanah asli di laboratorium No. Sifat Fisis/Mekanis Hasil 1. Berat Jenis Gs 2.66 2. Compaction γd 1.87 w opt 12.40 3. CBR Laboratorium % 25.70 3.2. Hasil Pengujian Compaction Laboratorium Hasil uji pemadatan di laboratorium dengan metode standard proctor pada tanah asli diperoleh kadar air optimum 12,40 % dan berat isi kering 1,87 gr/cm 3 seperti terlihat pada gambar 2 dibawah ini. Dari grafik dapat terlihat bahwa semakin besar penambahan air, maka kadar air akan semakin bertambah besar juga. 3.3. Hasil Pengujian CBR Laboratorium Pengujian CBR di laboratorium dilakukan sebagai design nilai CBR dari material yang akan digunakan sebagai bahan lapisan pondasi bawah (sub base) di lapangan. Sampel untuk uji CBR diperam selama 1 hari dengan kadar air optimum diperoleh dari hasil uji compaction. Kemudian dipadatkan pada kondisi 5 lapis x 10 pukulan, 25
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 45 pukulan dan 56 pukulan. Ketiga sampel CBR menghasilkan nilai CBR masing masing sebesar 19.37%, 22.43 % dan 29.50%. ZAV Gambar 2. Grafik hasil uji pemadatan pada tanah asli Nilai CBR design didapatkan berdasarkan nilai berat isi kering hasil uji compaction yang dikorelasikan dengan ketiga nilai CBR yang telah dilakukan. CBR design dapat dilihat pada gambar 3 di bawah ini. Dari hubungan keduanya didapatkan nilai CBR design sebesar 25.70 % pada kondisi γd = 1.87 gr/cm 3 dan Wopt = 12.40%. Gambar 3. Korelasi hasil pengujian compaction dengan nilai CBR Laboratorium 3.4. Karakteristik Material Sub Base Akibat Penambahan Pasir Besarnya pengaruh karakteristik material sub base dengan variasi penambahan pasir sangat tergantung pada perilaku persentase variasi campuran yang digunakan.
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 46 3.5. Pengaruh Penambahan Pasir terhadap Nilai CBR Dari grafik di atas, pada penambahan 10% pasir diperoleh nilai CBR untuk masing-masing pukulan sebesar 29.80%, 33.47%, dan 37.77%. Dimana bila grafik diperhatikan pada kajian beban yang dihasilkan selama penetrasi kita lihat pada material yang diberikan pukulan sebanyak 56 memiliki nilai beban yang besar pada saat penetrasi 0.2 inchi. Sedangkan pada garis grafik kita perhatikan tidak merupakan kenaikan beban yang stabil. Ini disebabkan karena struktur tanah yang masih kurang padat atau ditemukan tanah yang lunak serta air yang belum sempurna bercampur dengan material. Untuk menentukan CBR design pada penambahan 10% pasir diperoleh hasil dengan mengkorelasikan grafik pemadatan dan CBR seperti terlihat pada gambar 4 di bawah ini. Gambar 4. Korelasi hasil pengujian compaction dengan nilai CBR Laboratorium dengan penambahan 10% pasir Dari korelasi kedua grafik di atas diperoleh CBR design sebesar 33.0% dengan berat isi kering 1.94 gr/cm 3 dan kadar air optimum sebesar 9.70%. Dari hasil tersebut maka nilai CBR design belum memenuhi standar CBR minimum sebesar 40%. Dari hasil di atas, maka dari penambahan pasir sebesar 10% menunjukkan peningkatan nilai CBR dari tanah asli sebesar 8.40%. Untuk menentukan CBR design pada penambahan 20% pasir diperoleh hasil dengan mengkorelasikan grafik pemadatan dan CBR seperti terlihat pada gambar 5 di bawah ini.
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 47 Gambar 5. Korelasi hasil pengujian compaction dengan nilai CBR Laboratorium dengan penambahan 20% pasir Dari korelasi kedua grafik di atas diperoleh CBR design sebesar 52.00% dengan berat isi kering 2.08 gr/cm 3 dan kadar air optimum sebesar 7.50%. Dari hasil tersebut maka nilai CBR design memenuhi standar CBR minimum sebesar 40%. Dari hasil di atas, maka dari penambahan pasir sebesar 20% menunjukkan peningkatan nilai CBR dari pengujian terhadap penambahan 10% pasir sebesar 18.80%. Dari hasil pengujian CBR untuk variasi penambahan pasir sebesar 30% dapat dinyatakan pada gambar 6 di bawah ini. Dari grafik di atas diperoleh nilai CBR masing-masing untuk setiap variasi pukulan sebesar 26.17%, 30.80%, dan 33.83%. Untuk menentukan CBR design pada penambahan 30% pasir diperoleh hasil dengan mengkorelasikan grafik pemadatan dan CBR seperti terlihat pada gambar 7 di bawah ini. Dari korelasi kedua grafik di atas diperoleh CBR design sebesar 32.80% dengan berat isi kering 2.13 gr/cm 3 dan kadar air optimum sebesar 6.70%. Dari hasil tersebut maka nilai CBR design tidak memenuhi standar CBR minimum sebesar 40%. Dari hasil di atas, maka dari penambahan pasir sebesar 30% menunjukkan penurunan nilai CBR dari pengujian terhadap penambahan 20% pasir sebesar 19.20%. Dari hasil pengujian terhadap persentase penambahan pasir diperoleh nilai CBR tertinggi yaitu pada penambahan 20% pasir sebesar 52.00% dengan berat isi kering 2.08 gr/cm 3 dan kadar air optimum 7.50%.
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 48 Gambar 6. Korelasi hasil pengujian compaction dengan nilai CBR Laboratorium dengan penambahan 30% pasir 3.6. Hubungan Penambahan Pasir dengan Nilai CBR Design Dari hasil pengujian CBR design dengan penambahan persen pasir dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2. Nilai CBR Design akibat penambahan pasir No. Penambahan Pasir (%) CBR Design (%) 1. 2. 3. 4. 0 10 20 30 25.70 33.20 52.00 32.80 CBR Design (%) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 % Pasir Gambar 7. Grafik Hubungan % penambahan pasir terhadap nilai CBR design
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 49 Dari grafik di atas dilihat bahwa nilai CBR pada penambahan 10% dan 20% pasir terjadi peningkatan, sedangkan pada penambahan 30% pasir mengalami penurunan nilai CBR. Maka dapat disimpulkan bahwa nilai CBR design yang memenuhi syarat standard minimum untuk lapisan pondasi bawah adalah nilai CBR pada penambahan 20% pasir dengan nilai sebesar 52.00%, dimana nilai standar minimum untuk nilai CBR lapisan pondasi bawah adalah sebesar 40%. 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah ITM, dan setelah melakukan analisa data maka dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain : 1. Hasil pengujian sifat fisis dan mekanis pada tanah asli material lapisan pondasi bawah jalan dapat ditunjukkan pada tabel di bawah ini : Untuk nilai CBR sebesar 25.70% lebih kecil dari nilai standar minimum yaitu 40%. 2. Dari penambahan persen pasir diperoleh nilai CBR design yang memenuhi syarat untuk lapisan pondasi bawah yaitu pada penambahan 20% pasir sebesar 52.00% lebih besar dari standard minimum yaitu 40%. DAFTAR PUSTAKA Badan Penerbit PU, 1979, Konstruksi Jalan Raya, Jakarta Bowles,J.E, 1984, Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, Edisi Kedua (Terjemahan), Penerbit Erlangga, Jakarta. Dep. PU, 1995, Petunjuk Teknik Survey dan Perencanaan Teknik Jalan, PU Bina Marga, Jakarta. Hary Christady Hardityatmo, 1992, Mekanika Tanah I, Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama. Intitut Teknologi Medan, 1994, Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah, Medan L.D. Wesley, Dr, Ir., Mekanika Tanah, Cetakan keempat, Edisi 1977 Sukirman Silvia, 1992, Perkerasan Lentur Jalan Raya, Penerbit Nova, Bandung.