TUGAS AKHIR PENGUJIAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST) PADA STABILITAS TANAH LEMPUNG DENGAN CAMPURAN SEMEN DAN ABU SEKAM PADI Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Disusun Oleh : Nita Fadilla 090404006 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ABSTRAK Pada proses pelaksanaan suatu konstruksi bangunan maupun jalan raya, upaya perbaikan tanah sudah umum dilakukan Salah satunya dengan melakukan stabilisasi tanah. Bahan stabilisator yang banyak digunakan diantaranya adalah semen, abu sekam padi, fly ash, bitumen, kapur, bahkan geogrid. Penggunaan bahan stabilisasi tanah ini bertujuan untuk menambah kekuatan dan daya dukung tanah sehingga dapat memikul beban konstruksi yang ada di atasnya. Penelitian ini dimulai dengan melakukan pengambilan sampel tanah lempung dan pengujian di laboratorium guna mengetahui nilai index properties dan engineering properties menggunakan uji Kuat Tekan Bebas ( Unconfined Compression Test). Sampel tanah terdiri dari 13 (tiga belas) variasi campuran semen dan abu sekam padi. Dengan kadar semen sebanyak 2 % dan variasi kadar abu sekam padi dari 3%-15%. Dari penelitian ini diperoleh bahwa sampel tanah memiliki kadar air 19.90 %, berat jenis 2,65, batas cair 44,23 dan indeks plastisitas 29,85. Berdasarkan klasifikasi USCS, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis CL (Clay Low Plasticity) sedangkan berdasarkan klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6. Dari uji Kuat Tekan Bebas pada sampel tanah asli diperoleh nilai kuat tekan tanah sebesar 2,88 kg/cm². Setelah tanah distabilisasi dengan berbagai variasi abu sekam padi diperoleh kesimpulan bahwa material abu sekam padi hanya efektif berfungsi pada variasi campuran 2% PC + 3% ASP dan 2% PC + 4% ASP yaitu dengan nilai kuat tekan bebas sebesar 3,82 kg/cm² dan 3,64 kg/cm².semakin banyak kadar abu sekam padi yang digunakan, daya dukung akan terus mengalami penurunan. Kata Kunci : Perbaikan Tanah, Semen, Abu Sekam Padi, Stabilisasi Tanah, Kuat Tekan Bebas
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam keatas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulisan Tugas Akhir yang berjudul Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) pada Stabilitas Tanah Lempung dengan Campuran Semen dan Abu Sekam Padi ini dimaksudkan untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, M.Sc., sebagai Dosen Pembimbing yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik.
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 5. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai KepalaLaboratoriumMekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Teristimewa keluarga saya, Ayahanda H. Jhoni Armaini dan Ibunda Hj.Sufla Jamil serta abang dan kakak saya Dika Syahriza SE dan Reni Syahfitri.Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas. 9. Muhammad Reza sebagai orang yang disayangi yang selalu memberi dukungan, doa, semangat kepada Penulis. 10. Teman seperjuangan Atina Rezki, ada senang dan susah dilalui bersama dalam menyelesaikan tugas akhir ini, sehingga dapat bersama-sama menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Buat sahabat-sahabat angkatan 2009, Nora Usrina, Sarra Rahmadani, Gustina Arifin, Sri W.Sebayang, Putri Nurul, Hannawiyah Harahap, Lia Kartika, Merni Damalia, Gustara Iqbal, Khairun Nazli, Hisbulloh Nst, M. Fauzan. Serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2009 sipil lainnya yang
tidak dapat disebutkan seluruhnya terimakasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 12. Teman teman geoteknik 2009, Hasoloan P. Sinaga, Erin A. Sebayang, Manna G. Sihotang, Elisa D.J. Purba, Agrifa Sianipar, terima kasih atas segala bantuannya selama ini. 13. Asisten Lab. Mekanika Tanah USU yang turut membantu dan memberikan izin, M. Rizki Ridho, Iqbal dan Adik-adik 2011 asisten Lab. Mekanika Tanah USU, serta Adik-adik angkatan 2012 yang membantu eksperimen Wahyu, Muis dan Embas terimakasih atas kerjasamanya. 14. Asisten Lab. Beton USU yang telah memberikan bantuan dan izin peminjaman tempat sementara kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan pengujian Tugas Akhir penulis. Terima kasih atas kerjasamanya. 15. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca Medan, Januari 2014 Penulis Nita Fadilla 09 0404 006
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Umum... 1 1.2 Latar Belakang... 3 1.3 Tujuan... 5 1.4 Pembatasan Masalah... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7 2.1 Tinjauan Umum... 7 2.1.1 Tanah... 7 2.1.2 PemeriksaanSifat-sifat Fisik Tanah... 8 2.1.2.1 Kadar air... 8 2.1.2.2 Derajat Kejenuhan... 9 2.1.2.3 Angka Pori... 9 2.1.2.4 Porositas... 9 2.1.2.5 Berat Volume Basah... 10
2.1.2.6 Berat Volume Kering... 10 2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat... 10 2.1.2.8 Berat Jenis... 10 2.1.2.9 Atterberg Limit... 12 2.1.2.10 Klasifikasi Tanah... 15 2.1.2.10.1 Klasifikasi Unified... 15 2.1.2.10.2 Klasifikasi AASHTO... 18 2.1.3 Sifat-sifat Mekanis Tanah... 18 2.1.3.1 Pemadatan Tanah... 18 2.1.3.2 Uji Kuat Tekan Bebas... 21 2.1.3.3 Sensitifitas Tanah Lempung... 23 2.2 Bahan-bahan Penelitian... 25 2.2.1 Tanah Lempung... 25 2.2.2 Struktur Mineral Lempung... 25 2.2.3 Interaski Air dan Mineral dalam Fenomena Tanah Lempung... 30 2.2.4 Semen... 32 2.2.4.1 Bahan-bahan Pembuatan Semen... 33 2.2.4.2 Jenis-jenis Semen... 34 2.2.5 Abu Sekam Padi... 38 2.2.6 Komposisi Kimia Abu Sekam Padi... 40 2.3 Stabilisasi Tanah... 41 2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen... 42
2.3.2 Proses Kimia pada Stabilisasi Tanah dengan Semen... 43 2.4 Stabilisasi dengan Semen dan Abu Sekam Padi... 44 2.5 Penelitian yang pernah dilakukan... 45 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 48 3.1 Program Penelitian... 48 3.2 Pekerjaan Persiapan... 50 3.3 Proses Pengambilan Sampel... 50 3.4 Pelaksanaan Uji Laboratorium... 51 3.4.1 Uji Sifat Fisik Tanah... 51 3.4.2 Uji Sifat Mekanis Tanah... 52 3.4.2.1 Uji Pemadatan... 52 3.4.2.2 Uji Kuat Tekan Bebas... 53 3.5 Analisis Data Laboratorium...53 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 54 4.1 Hasil Penelitian... 54 4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah... 54 4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli... 54 4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stabilisator... 57 4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah... 61 4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah... 61
4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah dengan Bahan Stabilisator... 62 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 69 5.1 Kesimpulan... 69 5.2 Saran... 71 DAFTAR PUSTAKA... xv
DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Diagram Fase Tanah 7 2.2 Batas-batas Atterberg 12 2.3 Alat Uji Batas Cair 13 2.4 Klasifikasi Tanah Sistem Unified 17 2.5 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 18 2.6 Hubungan antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 20 2.7 Skema Uji Tekan Bebas 21 2.8 Kuat Tekan Tanah Asli dan Tanah Remoulded 23 2.9 Struktur Atom Mineral Lempung 27 2.10 Struktur Kaolinite 28 2.11 Struktur Montmorillonite 29 2.12 Struktur Illite 30 2.13 Sifat Dipolar Molekul Air 31 2.14 Interaksi Molekul Air dengan Partikel Lempung 32 3.1. Diagram Alir Penelitian 49 4.1 Plot Grafik Klasifikasi USCS 56 4.2 Grafik Analisa Saringan 56 4.3 Grafik Batas Cair ( Liquid Limit), Atterberg Limit 57 4.4 Grafik Hubungan Antara Nilai LL dengan Variasi Campuran PC dan ASP dengan Waktu Pemeraman selama 7 hari 58
4.5 Grafik Hubungan Antara Nilai PL dengan Variasi Campuran PC dan ASP dengan Waktu Pemeraman selama 7 hari 59 4.6 Grafik Hubungan Antara Nilai IP dengan Variasi Campuran PC dan ASP dengan Waktu Pemeraman selama 7 hari 60 4.7 Kurva Kepadatan Tanah 61 4.8 Grafik Hubungan Antara Berat Isi Kering Maksimum Tanah dengan Variasi Campuran dengan Waktu Pemeraman selama 7 Hari 63 4.9 Grafik Hubungan antara Kadar Air Optimum Tanah dengan Variasi Campuran dengam Waktu Pemeraman selama 7 hari 64 4.10 Grafik Hubungan antara Nilai Kuat Tekan Tanah dengan Regangan yang diberikan pada sampel Tanah Asli dan Tanah Remoulded 66 4.11 Grafik Hubungan antara Nilai Kuat Tekan Tanah dengan Variasi Campuran dengam Waktu Pemeraman selama 7 hari 67
DAFTAR TABEL No. Judul Hal 2.1 Berat Jenis Tanah 11 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 11 2.3 Indeks Plastisitas Tanah 14 2.4 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Nilai Kuat Tekan Bebas 22 2.5 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Sensitivity 24 2.6 Hasil Analisis Sekam Padi 39 2.7 Komposisi Kimiawi Abu Sekam Padi 41 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah 55 4.2 Data Hasil Uji Atterberg Limit 57 4.3 Data Uji Pemadatan Tanah 61 4.4 Data Hasil Uji Pemadatan Tanah dengan Bahan Stabilisator 62 4.5 Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas 65
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Compaction Test Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, Unconfined Compression Test Lampiran-6, Foto-foto Dokumentasi