TUGAS AKHIR PENGUJIAN KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST) PADA STABILITAS TANAH LEMPUNG DENGAN CAMPURAN SEMEN DAN ABU CANGKANG SAWIT Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Disusun Oleh : HASOLOAN H P SINAGA 09 0404 040 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ABSTRAK Stabilisasi merupakan salah satu cara upaya yang dilakukan untuk perbaikan tanah (soil reinforcement). Berbagai bahan pencampur untuk stabilisasi telah banyak dilakukan, diantaranya dengan menggunakan bahan pencampur seperti semen, fly ash, bitumen, kapur, bahkan geogrid. Penggunaan bahan stabilisasi tanah ini diharapkan mampu menambah kekuatan / daya dukung tanah tersebut sehingga beban konstruksi yang berada diatasnya dapat dipikulnya. Pada penelitian ini, dilakukan pengujian untuk mengetahui sifat-sifat fisik (index properties) dari tanah yang berasal dari Jalan Raya Medan Tenggara dan mengetahui perbandingan kuat daya dukung tanah yang dicampur dengan semen dan abu cangkang sawit. Penelitian ini dilakukan dengan melakukan pengambilan sampel sebanyak 18 sampel tanah dan melakukan uji laboratorium untuk mengetahui nilai index properties dan engineering properties menggunakan uji UCT (Unconfined Compression Test). Dari penelitian ini, diperoleh hasil uji Proctor Standart pada tanah asli memiliki kadar air 19,90%, berat jenis 2,65, berat isi 1,24 gr/cm³, 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. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kuat tekan bebas (q u ) pada tanah asli sebesar 2,88 kg/cm 2. Pada variasi campuran 2% PC + 3% ACS, diperoleh nilai kuat tekan tanah (q u ) maksimum sebesar 4,94 kg/cm 2. Nilai kuat tekan bebas tanah (q u )menurun hingga variasi campuran 2% PC + 5% ACS sebesar 28,07%. Kemudian naik 53.08% pada variasi campuran 2% PC + 9% ACS, tetapi nilai kuat tekan bebasnya masih dibawah nilai kuat tekan bebas pada tanah asli dan kemudian menurun terus hingga variasi campuran 2% PC + 18% ACS sebesar 77,65% dengan nilai kuat tekan bebas tanah (q u ) sebesar 0,58kg/cm 2. Kata Kunci : stabilisasi tanah, semen, abu cangkang sawit, UCT (Unconfined Compression Test).
KATA PENGANTAR Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat dan karunia Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 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, MSCE., 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 Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
5. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Kedua orang tua saya, Bapak K. Sinaga dan Ibu S.M. Siboro yang dengan penuh, kesabaran, dan ketabahan dalam merawat, mendidik, mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk menempuh pendidikan di perguruan tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi beliau. 9. Kepada kakak dan adik-adikku, yang selalu mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliahku, Cinta Sinaga, S.Pd, Franky Sinaga dan Devi Sinaga. 10. Seluruh rekan-rekan seperjuangan stambuk 2009: Sahala, Wahyu, Frengky, Jostar, Agrifa, Tero, Suparta, Udak, Suparta, ucup, rido, Edwin, Bram, Ance, dll yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi waktu dan tenaga dalam membantu pengambilan sampel tanah serta dukungan semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
11. Kepada Atina dan Nita rekan seperjuangan yang telah bersama-sama melaksanakan praktikum untuk Tugas akhir bersama. 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, M. Reza sehingga penulis dapat menyelesaikan pengujian Tugas Akhir penulis. Terima kasih atas kerjasamanya. 15. Adik-adik stambuk 2012, yang namanya tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 16. Kepada teman sepelayanan di Pemuda/I dan Remaja GKPI Immanuel yang turut memberikan dukungan doa dan semangat dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 17. 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 berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar besarnya bagi kita semua. Amin. Medan, Januari 2014 Hasoloan H P Sinaga 09 0404 040
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi BAB IPENDAHULUAN... 1 1.1 Umum... 1 1.2 Latar Belakang... 2 1.3 Tujuan... 4 1.4 Batasan Masalah... 4 BAB IITINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1 Tinjauan Umum... 6 2.1.1 Tanah... 6 2.1.2Sifat-sifat Fisik Tanah... 7 2.1.2.1 Kadar air... 7 2.1.2.2 Porositas... 8 2.1.2.3 Angka Pori... 8 2.1.2.4 Berat Volume Basah... 8 2.1.2.5 Berat Volume Kering... 8 2.1.2.6 Berat Volume Butiran Padat... 9
2.1.2.7 Berat Jenis..... 9 2.1.2.8 Derajat Kejenuhan... 10 2.1.2.9 Batas-batas Atterberg... 10 2.1.2.10 Klasifikasi Tanah... 14 2.1.3Sifat-sifat Mekanis Tanah..... 17 2.1.3.1 Pemadatan Tanah... 17 2.1.3.2 Pengujian Kuat Tekan bebas... 19 2.1.3.3 Sensitifitas Tanah Lempung.. 21 2.2 Bahan-bahan Penelitian... 25 2.2.1 Tanah Lempung... 25 2.2.2 Struktur Mineral Penyusun Lempung 27 2.2.3 Interaksi Air dan Mineral dalam Fenomena Tanah Lempung 33 2.2.4Semen... 34 2.2.4.1 Bahan-bahan Pembuatan Semen... 35 2.2.4.2 Jenis-jenis Semen... 36 2.2.5 Abu Cangkang sawit.. 40 2.2.5.1 Limbah Pengolahan Kelapa Sawit 40 2.2.5.2 Pemanfaatan Abu Cangkang Sawit... 43 2.3 Stabilisasi Tanah... 44 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 45 3.1 Program Penelitian... 45 3.2 Pekerjaan Persiapan... 47
3.3 Proses Sampling..... 47 3.4 Pekerjaan Laboratorium... 48 3.4.1. Uji Sifat Fisik Tanah... 48 3.4.2. Uji Sifat Mekanis Tanah... 48 3.4.2.1. Uji Proctor Standar......... 48 3.4.2.2. Uji Kuat Tekan Bebas... 49 3.5 Analisis Data Laboratorium... 50 BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN... 51 4.1 Pendahuluan... 51 4.2 Pengujian Sifat Fisik Tanah... 51 4.2.1. Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli... 51 4.2.2. Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan Stablilisator.. 54 4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah... 58 4.3.1. Pengujian Pemadatan Tanah.... 58 4.3.2. Pengujian Pemadatan Tanah dengan Bahan Stabilisator... 59 4.3.3. Pengujian Kuat Tekan Bebas... 61 Bab VKESIMPULAN DAN SARAN... 65 5.1 Kesimpulan... 65 5.2 Saran... 66 Daftar Pustaka.... 67
DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Diagram Fase Tanah 6 2.2 Batas-Batas Atterberg 11 2.3 Alat Uji Batas Cair 12 2.4 Hubungan antara Kadar Air dan Berat Isi Kering Tanah 19 2.5 Skema Uji Tekan Bebas 20 2.6 Kuat Tekan Bebas Tanah Asli dan Remoulded 22 2.7 Struktur Atom Mineral Lempung 29 2.8 Struktur Kaolinite 30 2.9 Struktur Montmorillonite 31 2.10 Struktur Illite 32 2.11 Pengolahan Kelapa Sawit 42 3.1 Diagram Alir Penelitian 46 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS 53 4.2 Grafik analisa saringan 53 4.3 Grafik Batas Cair ( Liquid Limit), Atterberg Limit 54 4.4 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi campuran PC dan AAT dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 55 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi campuran PC dan AAT dengan waktu pemeraman selama 7 hari 56 4.6 Grafik hubungan antara nilai PI dengan variasi
campuran PC dan AAT dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 57 4.7 Kurva kepadatan tanah 58 4.8 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum ( γ d maks ) tanah dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 60 4.9 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah ( w opt ) dan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari. 60 4.10 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (q u ) dengan regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli dan tanah remoulded. 61 4.11 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (q u ) dengan variasi campuran dengan waktu pemeraman selama 7 hari 63
DAFTAR TABEL No. Judul Hal 2.1 Berat Jenis Tanah 9 2.2 Derajat Kejenuhan dan Kondisi Tanah 10 2.3 Indeks Plastisitas Tanah 14 2.4 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO 15 2.5 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Sistem UNIFIED 16 2.6 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Nilai Kuat Tekan Bebas 20 2.7 Klasifikasi Tanah berdasarkan Sensitivity 23 2.8 Kisaran Kapasitas Tukar Kation 33 2.9 Komposisi Kimia Abu Cangkang Sawit 40 2.10 Luas Areal dan Produksi Kelapa Sawit di Indonesia Tahun 2001-2010 dari Direktorat Jendral Perkebunan 41 4.1 Data Uji Sifat Fisik Tanah 52 4.2 Data Hasil Uji Atterberg Limit 54 4.3 Data Uji Pemadatan Tanah 58 4.4 Data Hasil Uji Compaction 59 4.5 Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas 62