KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS TANAH LEMPUNG PADALARANG YANG DISTABILISASI DENGAN MATERIAL TAMBAH BERUPA VERMIKULIT DAN SEMEN RESEARCH OF UNCONFINED COMPRESSIVE STRENGTH PADALARANG CLAY WHICH STABILIZED WITH VERMICULITE AND CEMENT Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Konstruksi Sipil di Jurusan Teknik Sipil Oleh : MELI DESIANI WELLY NAWI BERLIAN NIM. 101121050 NIM. 101121062 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013
ABSTRAK Tanah sebagai material timbunan harus memiliki persyaratan kekuatan, tetapi tidak demikian halnya dengan tanah yang berada di Kota Baru Parahyangan Padalarang, dengan nilai CBR yang memenuhi syarat sebagai timbunan jalan ketika kondisi kering, akan tetapi nilai CBR menjadi tidak memenuhi persyaratan ketika diguyur hujan. Maka dari itu, diperlukan adanya stabilisasi pada tanah tersebut, baik menggunakan cara mekanis, mencampurkannya dengan bahan aditif, atau menggunakan perkuatan. Proses stabilisasi yang akan dilakukan adalah mencampurkan tanah tersebut dengan material tambah berupa vermikulit dalam beberapa variasi campuran mulai dari 2%, 4%, 6%, 8%, hingga 10%, dan penambahan semen 8% yang digunakan pada tiap-tiap proporsi campuran tanah. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja bahan vermikulit dan semen terhadap tanah yang distabilisasi, dan diukur melalui perubahan kekuatannya menggunakan pengujian kuat tekan bebas dan CBR. Dari hasil pengujian dengan menggunakan kajian kuat tekan bebas, didapat bahwa komposisi ideal campuran adalah 4% vermikulit dan 8% semen dengan masa peram 3 hari, yang ditentukan berdasarkan penilaian metoda kualitatif, yaitu aspek kualitas, aspek biaya, dan aspek ramah lingkungan. Terdapat kenaikan nilai kuat tekan bebas (q u ) sebesar 18,792 kg/cm 2, yaitu dari nilai q u pada tanah asli sebesar 3,375 kg/cm 2 menjadi 22,167 kg/cm 2 pada nilai q u tanah campuran vermikulit dan semen, sedangkan CBR dari 4.3 % meningkat menjadi 18.5%. Hal ini menunjukkan bahwa vermikulit dan semen dapat meningkatkan daya dukung tanah, sehingga tanah di wilayah Kota Baru Parahyangan Padalarang dapat digunakan sebagai lapisan fondasi pada konstruksi jalan. kata kunci: stabilisasi tanah, vermikulit, semen, kuat tekan bebas, CBR
ABSTRACT Soil as embankment material shall have power requirements, but soil at Kota Baru Parahyangan Padalarang has CBR value that qualifies as a heap of highway when conditions are dry, but the CBR value becomes not qualified when it rained. Therefore, it is necessary to stabilize the soil, either using mechanical means, mixed with additives, or use the reinforcement. The stabilization process will be mixing the soil with added material such as vermiculite with 2%, 4%, 6%, 8%, and 10%, and the addition of cement as much as 8% used in the mix proportions of each soil and cement. This research aims to determine the performance of the vermiculite and cement to soil stabilized, and it performance is measured through changes in the strength of materials by using unconfined compressive strength test, and CBR. After research, the results is the ideal mixed composition of soil stabilization is 4% vermiculite and 8% cement with 3 days curing time, which determined of qualitative methods, they are quality aspect, cost aspect, and eco environment aspect. There are increases of q u value as much as 18,792 kg/cm 2, from q u value of original soil as much as 3,375 kg/cm 2 becomes 22,167 kg/cm 2 in q u value of mixed of soil, vermiculite and cement, and CBR value from 4.3 % to 18,5 %, this shown that vermiculite and cement can increase bearing capacity of soil, so the soil at Kota Baru Parahyangan Padalarang can be used as the foundation layer for highway construction. Keywords: soil stabilization, vermiculite, cement, unconfined compression strength, CBR
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan karunia-nya, kami dapat menyusun laporan Tugas Akhir ini dengan judul Kajian Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung Padalarang Yang Distabilisasi dengan Material Tambah Berupa Vermikulit dan Semen. Laporan Tugas Akhir ini disusun dan diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan program Diploma III, yang diwajibkan kepada mahasiswa tingkat akhir Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Bandung, dan sebagai dasar evaluasi yang didapat dari hasil-hasil kegiatan perkuliahan yang telah dijalani, serta sebagai tambahan pengetahuan dan pengalaman bagi penulis. Pada kesempatan kali ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu dalam penulisan laporan ini, baik dalam segi moril maupun materil. Pihak-pihak tersebut di antaranya: 1. Allah SWT yang telah memberikan kesempatan kepada Penulis untuk menyelesaikan penyusunan laporan ini tepat pada waktunya, 2. Orang tua penulis yang senantiasa memberikan dukungan dalam berbagai hal, 3. Ir. Taufik Hamzah, MSA, MBA. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil, 4. Hendry, Dipl. Ing. HTL., MT. selaku Dosen Pembimbing yang selalu memberikan saran dan waktunya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini, 5. Mulyadi Yuswandono, Drs., Dipl. Ing. HTL, dan Agus Suyono, Ir., MT selaku Dosen Penguji Tugas Akhir ini, 6. Iskandar, ST., MT, selaku Koordinator Tugas Akhir, dan Wali Kelas, 7. Bapak Sri Widadi dan para teknisi di Laboratorium Mekanika Tanah Politeknik Negeri Bandung, 8. Seluruh Dosen dan Staf administrasi, beserta para teknisi Jurusan Teknik Sipil, 9. Ibu Yeni, Bapak Faisal, dan seluruh staf Town Management Kota Baru Parahyangan Padalarang, vi
10. Partner Tugas Akhir, yang selama ini senantiasa saling memberi motivasi dan semangat dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir, 11. Keluarga besar kelas Konstruksi Sipil 3B 2010 yang senantiasa memberikan dukungan dan masukan, 12. Serta kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses pengujian dan penulisan laporan ini yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu. Dalam penyusunan laporan ini, penulis menyadari masih banyak kekurangan, maka dari itu, diharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini. Penulis berharap laporan ini dapat berguna bagi penulis khususnya, dan pembaca pada umumnya. Semoga kita semua tetap dalam lindungan Allah SWT. Bandung, Juli 2013 Penulis vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... v KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Maksud dan Tujuan... I-6 1.3 Ruang Lingkup... I-6 1.4 Hasil yang Diharapkan... I-6 1.5 Sistematika Penulisan... I-7 BAB II TINJAUAN UMUM PROYEK 2.1 Deskripsi Umum Tentang Tanah... II-1 2.2 Karakteristik Tanah Lempung... II-3 2.3 Tanah Untuk Timbunan Jalan... II-5 2.4 Perencanaan Stabilisasi Tanah dengan Serbuk Pengikat... II-7 2.4.1 Stabilisasi Tanah dengan Kapur... II-8 2.4.2 Stabilisasi Tanah dengan Semen... II-9 2.5 Karakteristik Material Vermikulit... II-12 2.6 Stabilisasi Tanah dengan Vermikulit dan Semen... II-15 2.7 Kuat Tekan Bebas... II-18 2.8 Pengujian Kompaksi (Pemadatan)... II-23 2.9 Pengujian CBR... II-25 BAB III METODE PELAKSANAAN 3.1 Gambaran Umum Penelitian... III-1 ix
3.2 Uraian Pengujian... III-4 3.2.1 Pengambilan Sampel Tanah... III-4 3.2.2 Penyiapan Alat dan Bahan Pengujian... III-5 3.2.3 Pengujian Fisis Tanah... III-6 3.2.4 Pengujian Mekanis Tanah... III-8 3.2.4.1 Pengujian Pemadatan Tanah... III-8 3.2.4.2 Pengujian CBR Tanah... III-9 3.2.4.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah... III-10 BAB IV ANALISIS DATA 4.1 Pengujian Sifat Fisis Tanah... IV-1 4.1.1 Pengujian Kadar Air Tanah Asli... IV-1 4.1.2 Pengujian Berat Jenis Tanah... IV-1 4.1.3 Pengujian Konsistensi Tanah (Atterberg limits)... IV-2 4.1.4 Pengujian Analisa Ukuran Butir... IV-2 4.2 Penguian Sifat Mekanis Tanah... IV-5 4.2.1 Pengujian Pemadatan... IV-5 4.2.2 Pengujian CBR... IV-6 4.2.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Asli... IV-9 4.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas Menggunakan Bahan Tambah... IV-11 4.3.1 Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Campuran dengan Bahan Tambahan Semen 8%... IV- 12 4.3.2 Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Campuran dengan Bahan Tambah Vermikulit 2% dan Semen 8%... IV-14 4.3.3 Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Campuran dengan Bahan Tambah Vermikulit 4% dan Semen 8%... IV-16 4.3.4 Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Campuran dengan Bahan Tambah Vermikulit 6% dan Semen 8%... IV-18 4.3.5 Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Campuran dengan Bahan Tambah Vermikulit 8% dan Semen 8%... IV-20 4.3.6 Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Campuran dengan x
Bahan Tambah Vermikulit 10% dan Semen 8%... IV-22 4.4 Analisa Perbandingan Hasil Pengujian Kekuatan antara Tanah Asli dan Tanah dengan Bahan Tambah... IV- 24 4.4.1 Perbandingan Nilai q u antara Tanah Asli dengan Nilai q u Tanah Campuran Vermikulit dan Semen... IV-24 4.4.2 Penentuan Komposisi Ideal Campuran... IV-30 4.4.3 Perbandingan Nilai CBR antara Tanah Asli dengan Tanah Campuran Vermikulit dan Semen... IV-34 4.5 Aplikasi di Lapangan... IV-36 4.5.1 Metoda Pelaksanaan Stabilisasi Lapangan... IV-36 4.5.2 Perbandingan Nilai ITP Sebelum dan Setelah Stabilisasi... IV-37 4.5.3 Perbandingan RAB Perkerasan Sebelum dan Setelah Stabilisasi... IV-44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... V-1 5.2 Saran... V-4 DAFTAR PUSTAKA... xviii LAMPIRAN xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai Aktivitas... II-4 Tabel 2.2 Perencanaan Pemilihan Serbuk Pengikat Untuk Stabilitas Tanah... II-7 Tabel 2.3 Analisa Kimia Vermikulit... II-13 Tabel 2.4 Konsistensi Tanah.... II-20 Tabel 3.1 Hasil Pengujian dengan Kondisi Terbuka dan Tertutup.... III-12 Tabel 3.2 Jumlah Benda Uji Kuat Tekan Bebas Campuran.... III-13 Tabel 4.1 Berat Jenis Tanah... IV-1 Tabel 4.2 Nilai Atterberg Limits... IV-2 Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Atterberg Limits dan Analisa Ukuran Butir... IV-4 Tabel 4.4 Berat Isi Kering Tanah Kota Baru Parahyangan, Padalarang... IV-5 Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Bebas Tanah Asli...... IV-9 Tabel 4.6 Rincian Benda Uji Kuat Tekan Bebas... IV-11 Tabel 4.7 Kuat Tekan Bebas Tanah dengan Semen 8%...... IV-12 Tabel 4.8 Kuat Tekan Bebas Tanah dengan Semen 8% dan Vermikulit 2%... IV-14 Tabel 4.9 Kuat Tekan Bebas Tanah dengan Semen 8% dan Vermikulit 4%... IV-16 Tabel 4.10 Kuat Tekan Bebas Tanah dengan Semen 8% dan Vermikulit 6%... IV-18 Tabel 4.11 Kuat Tekan Bebas Tanah dengan Semen 8% dan Vermikulit 8%... IV-20 Tabel 4.12 Kuat Tekan Bebas Tanah dengan Semen 8% dan Vermikulit 10%... IV-22 Tabel 4.13 Hasil Kuat Tekan Bebas Kondisi Terbuka...... IV-27 Tabel 4.14 Hasil Kuat Tekan Bebas Kondisi Tertutup...... IV-28 Tabel 4.15 Hasil Kuat Tekan Bebas Kondisi Terbuka dan tertutup..... IV-29 Tabel 4.16 Penentuan Kadar Campuran Ideal Terhadap Persyaratan... IV-31 Tabel 4.17 Penentuan Kadar Campuran Ideal Berdasarkan Biaya... IV-32 Tabel 4.18 Penentuan Kadar Campuran Ideal Gabungan... IV-33 Tabel 4.19 Data Lalu Lintas Tahun 2013 (asumsi)... IV-38 Tabel 4.20 Angka Ekivalen (E)... IV-39 Tabel 4.21 Tebal Minimum Lapis Permukaan... IV-41 Tabel 4.22 Tebal Minimum Lapis Pondasi... IV-41 Tabel 4.23 Pekerjaan Jalan Menggunakan Tanah Asli..... IV-45 xii
Tabel 4.24 Pekerjaan Jalan Menggunakan Bahan Tambah.... IV-46 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Peta Lokasi... I-2 Gambar 1.2 (a), (b) Kondisi tanah di lokasi pengambilan sampel tanah (c) Tanah kondisi kering, (d) tanah kondisi basah... I-3 Gambar 1.3 Grafik hubungan pemadatan dan CBR, Penentuan CBR design (kondisi kering)...... I-4 Gambar 1.4 Grafik hubungan pemadatan dan CBR, Penentuan CBR design (kondisi terendam)...... I-5 Gambar 2.1 Hubungan berat dengan volume tanah beserta rongganya... II-1 Gambar 2.2 Tanah sampel Padalarang...... II-4 Gambar 2.3 Hubungan CBR dengan waktu peram perenergi pemadatan... II-11 Gambar 2.4 (a) Batuan vermikulit dan (b) Vermikulit... II-14 Gambar 2.5 (a) Tanah lempung, (b) Akuades, (c) Semen portland, (d) Verikulit...... II-17 Gambar 2.6 Pemberian tekan pada pengujian UCS...... II-19 Gambar 2.7 Mesin kuat tekan bebas...... II-22 Gambar 2.8 Alat uji proctor standar...... II-23 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian...... III-3 Gambar 3.2 Pengambilan sampel tanah...... III-4 Gambar 3.3 Silinder cetakan pengujian UCS...... III-10 Gambar 4.1 Kurva analisa ukuran butir... IV-3 Gambar 4.2 Cassagrande plasticity chart...... IV-4 Gambar 4.3 Kurva Pemadatan... IV-6 Gambar 4.4 Hubungan antara pemadatan dengan nilai CBR kondisi kering (unsoaked)... IV-7 Gambar 4.5 Hubungan antara pemadatan dengan nilai CBR kondisi basah (Soaked)... IV-8 Gambar 4.6 Kurva hubungan kadar air dengan nilai q u... IV-10 Gambar 4.7 Kurva kuat tekan bebas tanah dengan bahan tambah semen 8%... IV-13 Gambar 4.8 Kurva hubungan nilai q u menggunakan campuran semen 8% dan vermikulit 2% dengan masa peram... IV-15 Gambar 4.9 Kurva hubungan nilai q u menggunakan campuran semen 8% dan vermikulit 4% dengan masa peram... IV-17 xiv
Gambar 4.10 Kurva hubungan nilai q u menggunakan campuran semen 8% dan vermikulit 6% dengan masa peram... Gambar 4.11 Kurva hubungan nilai q u menggunakan campuran semen 8% dan vermikulit 8% dengan masa peram...... Gambar 4.12 Kurva hubungan nilai q u menggunakan campuran semen 8% dan vermikulit 10% dengan masa peram...... IV-19 IV-21 IV-23 Gambar 4.13 Kurva hubungan nilai q u dengan masa peram (terbuka).... IV-24 Gambar 4.14 Kurva hubungan nilai q u dengan masa peram (tertutup)... IV-26 Gambar 4.15 Kurva hubungan pemadatan dengan CBR campuran (Unsoaked)... IV-35 Gambar 4.16 Kurva hubungan pemadatan dengan CBR campuran (Soaked)... IV-35 Gambar 4.17 Nomogram...... IV-40 Gambar 4.18 Susunan tebal perkerasan dengan nilai CBR asli..... IV-42 Gambar 4.19 Susunan tebal perkerasan dengan nilai CBR campuran... IV-43 Gambar 4.20 (a) Susunan tebal perkerasan dengan CBR asli, (b) Susunan tebal perkerasan dengan CBR campuran...... IV-44 Gambar 4.21 Potongan melintang jalan...... IV-45 xv
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN I ADMINISTRASI TUGAS AKHIR I 1 Lembar Pengajuan Topik Tugas Akhir I 2 Lembar Asistensi Tugas Akhir I 3 Lembar Keterangan Siap Sidang LAMPIRAN II PENGUJIAN SIFAT FISIS TANAH II 1 II 2 II 3 II 3 Pengujian Kadar Air Pengujian Berat Jenis Pengujian Analisa Ukuran Butir Pengujian Batas-batas Atterberg LAMPIRAN III PENGUJIAN SIFAT MEKANIS TANAH III 1 III 2 III 3 Pemadatan (Kompaksi) California Bearing Ratio (CBR) Kuat Tekan Bebas Tanah Asli LAMPIRAN IV PENGUJIAN KUAT TEKAN BEBAS MENGGUNAKAN BAHAN TAMBAH IV 1 IV 2 IV 3 IV 4 IV 5 IV 6 IV 7 IV 8 IV 9 Kuat Tekan Bebas (0 Hari) Kuat Tekan Bebas (3 Hari Tertutup) Kuat Tekan Bebas (3 Hari Terbuka) Kuat Tekan Bebas (7 Hari Tertutup) Kuat Tekan Bebas (7 Hari Terbuka) Kuat Tekan Bebas (14 Hari Tertutup) Kuat Tekan Bebas (14 Hari Terbuka) Kuat Tekan Bebas (28 Hari Tertutup) Kuat Tekan Bebas (28 Hari terbuka) xvi
LAMPIRAN V DOKUMENTASI TUGAS AKHIR LAMPIRAN VI DAFTAR RIWAYAT HIDUP PENULIS V 1 Daftar Riwayat Hidup Meli Desiani V 2 Daftar Riwayat Hidup Welly Nawi Berlian xvii
DAFTAR PUSTAKA Bowless, J.E,. Sifat-sifat fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), alih bahasa Johan Kelanaputra Hainin, Ir,. Jakarta: Erlangga. Das, Braja M,. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknik) Jilid 1, alih bahasa Noor Endah, Indrasurya B. Mochtar. Jakarta: Erlangga. Farahdiba. N, Eva dan Athi Nanjaresmi.2011. Perilaku Tanah Wayang Windu Ketika Dipadatkan Pada Penyiapan Dan Pengeringan Benda Uji Dengan Variasi Suhu. Laporan Tugas Akhir, Bandung: Politeknik Negeri Bandung. Hardiyatmo, Hary Christady. 2010. Stabilisasi Tanah Untuk Perkerasan Jalan. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta. Hendry. 2006. Stabilisasi Tanah Lempung Padalarang sebagai Subgrade Jalan (Stabilization of Padalarang Clay Soil as Subgrade). Laporan Penelitian. Bandung: Politeknik Negeri Bandung. Hendry. 2011. Evaluasi Perilaku Pemadatan dan Plastisitas Tanah Wayang Windu Pangalengan Sebagai Bahan Timbunan. Bandung: Politeknik Negeri Bandung. Huat, Bujang B. K. 2012. Handbook of Tropical Residual Soils Engineering. Netherlands: CRC Press Pusjatan Balitbang. 2007. Rancangan Spesifikasi Umum Bidang Jalan dan Jembatan. Jakarta: Pekerjaan Umum Soedarmo dan S.J. Edy Purnomo. 1997. Mekanika Tanah. Jakarta: Kansius Suardi, Enita. 2005. Kajian Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung yang Distabilisasi dengan Aditive Semen dan Kapur. Jurnal Ilmiah. Padang. Tim Pusat Litbang. 2002. Panduan Geoteknik 3 Penyelidikan Tanah Lunak Pengujian Laboratorium. Bandung: Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah..ASTM D 2166-00 Metode Uji Kuat Tekan Bebas Tanah Kohesif.. Pengujian Kuat Tekan Bebas Laporan Laboratorium Uji Tanah, Politeknik Negeri Bandung..1987.SKBI-2.3.26 Petunjuk Perencanaan tebal perkerasan lentur jalan raya dengan metode analisa komponen.