KECENDERUNGAN RUMPUN KURVA UNTUK TANAH PASIR KELANAUAN KELEMPUNGAN DAN TANAH LANAU KELEMPUNGAN Aniek Prihatiningsih 1, Gregorius Sandjaja Sentosa 2, dan Djunaidi Kosasih 3 1 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Let.Jen S. Parman 1 Jakarta Email: aniekp@ft.untar.ac.id 2 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Let.Jen S. Parman 1 Jakarta Email: gregoriuss@ft.untar.ac.id 3 Departemen Teknik Sipil, Institut Teknologi Bandung, Jl. Takkesasar 10, Bamndung Email: drkosasih@gmail.com ABSTRAK Pembuatan rumpun kurva (family curve) hasil uji pemadatan telah diatur dalam AASHTO T272-04. Pembuatan rumpun kurva ini untuk memudahkan perencana ataupun pengawas untuk dapat memperkirakan kurva pemadatan dengan hanya mendapatkan 1 titik yang merupakan relasi antara kadar air dan berat isi kering tanah (one point method). Penelitian ini bermaksud akan mencoba memperlihatkan kecenderungan bentuk rumpun kurva terhadap jenis-jenis tanah yang berbeda. Dalam penelitian ini akan diamati untuk jenis tanah pasir kelanauan kelempungan dan lanau kelempungan. Dari serangkaian pengujian dan pembuatan rumpun kurva akan diperlihatkan kecenderungan rumpun kurva tanah pasir kelanauan kelempungan dan tanah lanau kelempungan. Kata kunci: Pemadatan tanah, berat isi kering maksimum, kadar air optimum, rumpun kurva 1. PENDAHULUAN Pembuatan rumpun kurva telah diatur dalam AASHTO T272 (AASHTO, 2010). Rumpun kurva dibuat bertujuan untuk memudahkan perancang jalan raya untuk mendapatkan titik kadar air optimum (w opt ) dan berat isi kering maksimum (γ dmaks ) tanpa harus menguji di laboratorium berulang kali. Dengan tersedianya rumpun kurva dan menggunakan metode one-point (one-point method) dapat dibuat perkiraan kurva kepadatan tanah vs kadar air, jika salah satu nilai kadar air tanah yang dipadatkan telah diketahui. Penelitian tentang rumpun kurva yang dilakukan oleh Gregg tahun 1960 (Kim, 2010) telah menyajikan perkiraan rentang nilai kadar air optimum dan berat isi kering untuk berbagai klasifikasi tanah sesuai standar klasifikasi AASHTO (Tabel 1). Dari studi tersebut dapat dilihat bahwa semakin tanah berbutir kasar berat isi kering cenderung meningkat nilainya dan kadar air optimum cenderung menurun nilainya. Makalah ini merupakan studi terhadap kecenderungan tersebut dan berupaya memberikan perkiraan batasan rentang rumpun kurva yang dapat dibuat sesuai dengan sebaran ukuran butir tanah. Dalam studi ini dilakukan serangkaian uji tanah di laboratorium terhadap tanah yang diambil dari beberapa lokasi yang berbeda di beberapa wilayah Indonesia dengan variasi ukuran butir yang berbeda. Berhubung penelitian ini masih berlangsung, maka hasil yang dapat disajikan masih terbatas. Dalam makalah ini jumlah lokasi tempat pengambilan contoh tanah terbatas baru pada 3 lokasi yang memperlihatkan sebaran ukuran butir yang berbeda. Namun hasil yang diharapkan sudah dapat memperlihatkan gambaran kecenderungan perilaku rumpun kurva yang dapat dibuat dikaitkan dengan ukuran butir tanah. 391
Tabel 1. Rentang nilai berat isi kering maksimum dan kadar air optimum dimodifikasi oleh Gregg tahun 1960 (Kim, 2010) AASHTO Classification A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 Soil Description Well graded gravel/ sand mixtures silty or clayey gravel and sand Anticipated performance of compacted soil Typical ranges of γ dmax pcf kn/m3 OMC (%) good to excellent 115-142 18.1-22.3 7-15 fair to exellent 110-135 17.3-21.2 7-15 A-3 Fine sand fair to good 100-115 15.7-18.1 9-15 A-4 sandy silts and silts poor to good 95-130 14.9-20.4 10-20 A-5 elastic clays and silts Unsatisfactory 85-100 13.3-15.7 20-35 A-6 silty clay poor to good 95-120 14.9-18.8 10-30 A-7-5 elastic silty clay Unsatisfactory 85-100 13.3-15.7 20-35 A-7-6 clay poor to fair 90-115 14.1-18.1 15-30 Catatan: OMC = optimum moisture content (kadar air optimum) 2. RUMPUN KURVA Pembuatan rumpun kurva diawali dengan memadatkan tanah sesuai uji kompaksi yang distandarisasi AASHTO, yaitu: a. standar T99-90 metode A atau yang dikenal sebagai pemadatan standar Proctor dengan 25x pukulan hammer seberat 25 N terhadap 3 lapis tanah yang dipadatkan pada tabung silinder berdiameter 101.60 mm. b. standar T180-10 metode A atau yang dikenal sebagai pemadatan modifikasi dengan 25x pukulan hammer seberat 45.4 N terhadap 5 lapis tanah yang dipadatkan pada tabung silinder berdiameter 101.60 mm c. Selain pemadatan dengan kedua cara di atas dilakukan tambahan pemadatan tanah dengan memodifikasi jumlah pukulan, yaitu: c.1. pemadatan menurut standar T99-90 metode A, tetapi dengan 15x pukulan saja terhadap 3 lapisan tanah. c.2. pemadatan menurut standar T180-10 metode A, tetapi dengan 35x pukulan terhadap 5 lapisan tanah d. Berdasarkan pengujian laboratorium dengan 4 cara di atas dibuatlah kurva-kurva pemadatan yang merupakan relasi kadar air dan berat isi kering (Gambar 1.a.). Tiap kurva akan menghasilkan kadar air optimum (w opt ) dan berat isi kering maksimum (γ dmaks ). e. Berdasarkan keempat kurva tersebut kemudian dibuatlah kurva-kurva tambahan lainnya tanpa harus menguji di laboratorium, tetapi dibuat sketsa kurva (secara manual) mengikuti kecenderungan kelengkungan 4 kurva yang telah diperoleh dari pengujian laboratorium (Gambar 1.b.) AASHTO telah membuat standarisasi pembuatan rumpun kurva ini yang diberi kode T272-10. Jika rumpun kurva sudah dibuat maka dapat digunakan untuk menggambar perkiraan bentuk kurva pemadatan hanya dengan mengetahui satu titik (one point) yang menunjukkan hubungan kadar air dengan berat isi kering. Melalui satu titik tersebut kemudian dibuat sketsa perkiraan kurva pemadatan hingga dapat diperoleh kadar air optimumnya dan berat isi kering maksimumnya. 392
(a) Empat kurva yang dibuat berdasarkan uji laboratorium (b) Kurva A, B, C, D, E, F dibuat secara manual tanpa melalui uji laboratorium Gambar 1. Contoh pembuatan rumpun kurva untuk tanah yang diambil dari lokasi sekitar Sidrap, Sulawesi Selatan (Prihatiningsih, 2014) 3. UKURAN BUTIR DAN RUMPUN KURVA Ketika membuat rumpun kurva nampaknya ukuran butir akan mempengaruhi kisaran rentang kadar air optimum dan berat isi kering maksimum. Jika memperhatikan Tabel 1, diperkirakan kalau tanah memiliki ukuran yang lebih halus (lempung dan lanau) maka kisaran nilai kadar air optimumnya akan berada di kisaran nilai 10% - 35%, sementara tanah yang mengandung butiran lebih kasar (pasir atau kepasiran) maka kisaran nilai kadar air optimumnya akan berada pada kisaran nilai 7% - 20% atau sedikit lebih rendah. Demikian pula jika memperhatikan berat isi kering maksimumnya maka nilainya akan cenderung berada pada kisaran 13.3 18.1 kn/m 3, sementara jika tanahnya mengandung butiran kasar maka kisaran nilainya cenderung akan sedikit lebih tinggi, berada pada kisaran 14.9 21 kn/m 3. Gambar 2. Distribusi ukuran butir tanah Tangerang, Jambi dan Warembungan 393
Berdasarkan pengamatan di atas, telah dilakukan upaya mencari kemungkinan rentang jangkauan rumpun kurva yang dihubungkan dengan ukuran butir tanah. Upaya yang telah dilakukan adalah memilih jenis tanah dengan ukuran butir yang berbeda dan kemudian dicoba membuat pengelompokan rumpun kurvanya. Kondisi ukuran buitr dan parameter tanah yang dianalisis dapat dilihat pada Tabel 2, distribusi ukuran butir tanah dapat dilihat pada Gambar 2, serta pembuatan rumpun kurva dapat dilihat pada Gambar 3. UJI LABORATORIUM SPECIFIC GRAVITY Tabel 2. Parameter tanah hasil uji laboratorium (Prihatiningsih, 2013, 2014) TANGERANG ATTERBERG (batas plastis, cair dan indeks plastis) NILAI DARI LOKASI JAMBI WAREMBUNGAN (MANADO) Gs 2.72 2.62 2.7 UNIT Batas Cair (w L ) 80 50.7 - % Batas Plastis (w P ) 53.71 30.07 - % Indek Plastisitas (I p ) 26.29 20.63 - % Kadar air awal, w n (%) 48.95 3.04 - % GRAIN SIZE (ukuran butir) kerikil (gravel) 0 0 8.44 % Pasir (sand) 3.06 18.08 80.34 % Lanau (silt) 87.92 56.52 10.14 % lempung (clay) 9.02 25.39 1.08 % Koefisien kelengkungan (C c ) 6.43-1.00 Koefisien keseragaman (C u ) 9.38-21.02 STANDARD COMPACTION (Pemadatan standar) 25x HK MK 3L Kadar air optimum (w opt ) 39.02 22.27 14.06 % kepadatan kering maksimum (γ dmaks ) 1.24 (12.16) 1.55 (15.21) 1.81 (17.76) MODIFIED COMPACTION (Pemadatan modifikasi) 25x HB MK 5L gr/cm 3 (kn/m 3 ) Kadar air optimum (w opt ) 31.79 17.71 9.28 % kepadatan kering maksimum (γ d ) 1.40 (13.73) 1.69 (16.58) 1.92 (18.84) gr/cm 3 (kn/m 3 ) Catatan: 25x HB HK MK Klasifikasi Tanah (AASHTO) A-1-b A-7-5 A-7-5 Klasifikasi Tanah (USCS) MH MH SW = jumlah pukulan = hammer besar (44.5 N = 4.54 kg) = hammer kecil (24.5 N, 2.5 kg) = mold (tabung silinder) kecil 5L, 3L = 5 dan 3 lapis 394
(a) (b) (c) (lokasi Tangerang) (lokasi Jambi) (lokasi Warembungan, Manado) Gambar 3. Perbandingan sketsa rumpun kurva untuk tanah yang memiliki komposisi ukuran butir yang berbeda. 395
Komposisi ukuran butir tanah Jambi dan Tangerang berdasarkan klasifikasi AASHTO memiliki kategori yang sama yaitu A-7-5a atau lanau kelempungan, sedangkan tanah Warembungan memiliki klasifikasi A-1-b atau pasir kelanauan kelempungan. Tanah Warembungan memiliki butiran yang lebih kasar daripada tanah Jambi dan Tangerang. Tanah Jambi walaupun memiliki klasifikasi yang sama dengan tanah Tangerang, tetapi kedua jenis tanah ini memiliki perbedaan dalam komposisi ukuran butirnya. Persentase ukuran butir tanah Tangerang yang lebih kecil dari 0.074 mm lebih banyak daripada tanah Jambi, yaitu: tanah Jambi 81.92% ukuran butirnya lebih kecil daripada 0.074 mm dan tanah Tangerang 96.94% ukuran butirnya lebih kecil daripada 0.074 mm. Sedangkan ukuran butir tanah Warembungan mengandung butiran pasir 80.34%. Berdasarkan ukuran butir tersebut dapat dilihat bahwa kumpulan rumpun kurva tanah Warembungan cenderung memiliki kadar air optimum lebih rendah tetapi memiliki berat isi kering maksimum yang lebih besar dibandingkan terhadap tanah Tangerang dan Jambi. Jika memperhatikan rumpun kurva maka kumpulan rumpun kurva akan bergeser ke kiri, yaitu memiliki kadar air optimum lebih kecil tetapi berat isi kering maksimumnya lebih besar daripada kedua tanah lainnya yang kandungan butiran halusnya lebih banyak. Jika dibandingkan dengan hasil penelitian Gregg tahun 1960 (Kim, 2010) dapat dilihat perbandingannya pada Tabel 3a dan 3b. Tabel 3a. Perbandingan nilai kadar air optimum dan berat isi kering maksimum berdasarkan sketsa rumpun kurva tanah Tangerang, Jambi dan Warembungan dibandingkan dengan Tabel yang dibuat oleh Gregg. Klasifikasi Rentang nilai γ dmaks (kn/m 3 ) rumpun kurva Rentang nilai w opt (%) rumpun kurva Tanah (AASHTO) Gregg Tangerang Jambi Warembungan Gregg Tangerang Jambi Warembungan A-1-b 18.1-22.3 - - 16.87-19.52 7-15 - - 9.5-15.8 A-7-5 13.3-15.7 11.09-14.81 13.44-18.04-20 - 35 27.2-46.3 13.8-26.8 - Tabel 3b. Perbandingan nilai kadar air optimum dan berat isi kering maksimum hasil uji sesuai standar AASHTO tanah Tangerang, Jambi dan Warembungan dibandingkan dengan Tabel yang dibuat oleh Gregg. Klasifikasi Tanah Gregg Rentang nilai γ dmaks (kn/m 3 ) Uji Standar AASHTO Gregg Rentang nilai w opt (%) Uji Standar AASHTO (AASHTO) Tangerang Jambi Warembungan Tangerang Jambi Warembungan Pemadatan standar 25x HK MK 3L A-1-b 18.1-22.3 - - 17.76 7-15 - - 14.06 A-7-5 13.3-15.7 12.16 15.21 Pemadatan modifikasi 25x HB MK 5L - 20-35 39.02 22.27 A-1-b 18.1-22.3 - - 18.84 7-15 - - 9.28 A-7-5 13.3-15.7 13.73 16.58-20 - 35 31.79 17.71 - - Jika memperhatikan Tabel 3a dan 3b, terlihat bahwa beberapa nilai kadar air optimum dan berat isi kering maksimum berada di luar rentang yang diusulkan Gregg, demikian pula jika perbandingan dilakukan terhadap nilai yang diperoleh dari hasil uji laboratorium berdasarkan standar AASHTO saja. Dari pengamatan di atas ada beberapa hal yang masih perlu diteliti lebih lanjut: 1. Mencari rentang nilai kadar air optimum dan berat isi kering maksimum dengan variasi ukuran butir yang lebih banyak agar nilai spesifik yang lebih sering muncul dapat didentifikasi. Gregg melakukan penelitian terhadap jumlah contoh tanah yang banyak untuk sampai pada kesimpulannya, tetapi tanah yang diteliti berada di Amerika Serikat yang memiliki iklim 4 musim, sementara tanah yang diambil untuk penelitian ini diambil dari berbagai wilayah Indonesia yang beriklim tropis. 396
2. Perlu diidentifikasi lebih lanjut bukan saja pada ukuran butir tetapi juga pengaruh kandungan mineral tanah terhadap rentang nilai tersebut. 3. Ketelitian dalam melakukan pengujian di laboratorium Dari Tabel 2 dan Gambar 2 secara umum dapat dilakukan analisis dan kesimpulan sementara korelasi antara ukuran butir dan kecenderungan nilai kadar air optimum dan berat isi kering maksimum seperti tercantum dalam Tabel 4 berikut: Tabel 4a. Korelasi Ukuran Butir dengan berat isi kering maksimum (γ dmaks ) dan kadar air optimum (w opt ) untuk tanah Tangerang dan Jambi Klasifikasi Tanah (AASHTO) A-7-5 Jenis tanah % Kandungan jenis tanah Tangerang Jambi % < > % < > Lempung, lanau 96.94 > 80% 81.92 > 80% pasir 3.06 3.06 18.08 18.08 Kerikil 0 0 Rentang nilai γ dmaks (kn/m 3 ) rumpun kurva Rentang nilai w opt (%) rumpun kurva 11.09-14.81 13.44-18.04 11.09 18.04 27.2-46.3 13.8-26.8 13.8 46.3 Tabel 4b. Korelasi Ukuran Butir dengan berat isi kering maksimum (γ dmaks ) dan kadar air optimum (w opt ) untuk tanah Warembungan Klasifikasi Tanah (AASHTO) A-1-b Jenis tanah % Kandungan jenis tanah Warembungan % < > Lempung, lanau 11.22 12% pasir 80.34 > 80% Kerikil 8.44 8% Rentang nilai γ dmaks (kn/m 3 ) rumpun kurva 16.87-19.52 Rentang nilai w opt (%) rumpun kurva 9.5-15.8 Dari Tabel 4a dan 4b, dapat disimpulkan sementara secara umum yaitu: jika kandungan tanah memiliki butiran halus (lanau dan lempung) lebih besar dari 80% kemungkinan nilai kadar air optimum bisa berada dalam kisaran 13.8 46.3%, dan berat isi kering maksimum bisa berada dalam kisaran 9.5-15.8 kn/m 3. Sedangkan jika kandungan butiran kasar (pasir) > 80%, maka kemungkinan nilai kadar air optimum bisa berada dalam kisaran 9.5% 15.8%, dan berat isi kering maksimum bisa berada dalam kisaran 16.87-19.52 kn/m 3. 397
4. KESIMPULAN Dari pengamatan terhadap tanah yang memiliki ukuran butir yang berbeda terhadap 3 jenis tanah yang diambil dari lokasi Tangerang, Jambi dan Warembungan dapat disimpulkan sementara bahwa: 4.1. Jika kandungan butiran halus lebih besar dari 80% maka kemungkinan nilai kadar air optimum yang bisa dibuat dalam rumpun kurva dapat berada dalam kisaran 13.8 46.3%, dan berat isi kering maksimum bisa berada dalam kisaran 9.5-15.8 kn/m 3. 4.2. Jika kandungan butiran kasar (pasir) > 80%, maka kemungkinan nilai kadar air optimum yang bisa dibuat dalam rumpun kurva dapat berada dalam kisaran 9.5% 15.8%, dan berat isi kering maksimum bisa berada dalam kisaran 16.87-19.52 kn/m 3. 4.3. Untuk mendapatkan nilai yang lebih spesifik kadar air optimum dan berat isi kering maksimum terhadap ukuran butir masih diperlukan penelitian terhadap variasi ukuran butir yang lebih banyak. DAFTAR PUSTAKA AASHTO (2010), Standard Spesification for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing, Washington DC. Kim, H., Monica Prezzi, Rodrigo Salgado (2010), Use of Dynamic Cone Penetration and Clegg Hammer Test for Quality Control of Roadway Compaction and Construction, Joint Transporation Research Program, West Lafayette, Indiana, USA Prihatiningsih, A., Gregorius Sandjaja S., Djunaedi K. (2013), Pengumpulan Data Awal untuk Pembuatan Database Karakteristik Material Tanah Dasar, Penelitian Hibah Bersaing 2014 Ditjen Dikti, Universitas Tarumanagara, Jakarta Prihatiningsih, A., Gregorius Sandjaja S., Djunaedi K. (2014), Pengumpulan Data Awal untuk Pembuatan Database Karakteristik Material Tanah Dasar, Penelitian Hibah Bersaing 2014 Ditjen Dikti, Universitas Tarumanagara, Jakarta 398