BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metodologi penelitian pada tugas akhir ini bersifat research di laboratorium dengan cara memperbaiki sampel tanah dasar yang diambil dari lapangan, dengan bahan perbaikan dalam hal ini adalah fly-ash. Lokasi yang akan dijadikan lokasi penelitian adalah ruas jalan Cibarusah Cikarang, Kabupaten Bekasi. Pengambilan sampel tanah lempung ekspansif diambil dari daerah Lippo Cikarang yang berjarak satu kilometer dari lokasi penelitian. Sebagai bahan perbaikan tanah yaitu fly-ash atau abu batu yang merupakan limbah pengolahan batu bara diambil dari CV. Bumi Selaras Komplek GBA 2 Bandung, Jawa barat. Sedangkan lokasi untuk pengujian dilakukan di laboratorium mekanika tanah FPTK UPI. Penelitian diawali dengan mengambil sampel tanah dilapangan lalu dibawa ke laboratorium untuk diuji, kandungan tanah dasar diuji terlebih dahulu untuk mengetahui sifat fisik dan daya dukung tanah asli, kemudian dilakukan treatment terhadap tanah asli menggunakan bahan perbaikan yaitu fly-ash, mix design dilakukan dengan berbagai persentase bahan perbaikan untuk mencari persentase perbaikan yang dinilai mengalami peningkatan kualitas paling baik.
61 3.1 Alur Pikir Penelitian
62 Jalan Cibarusah Cikarang Kabupaten Bekasi merupakan jalan lokal primer yang menghubungkan antar kecamatan, ketidaksesuain antara spesifikasi jalan dan pengguna jalan membuat kerusakan parah yang menimbulkan kemacetan, dan kecelakaan Fenomena di lapangan 1. Lalu lintas padat 2. Ukuran jalan kecil 3. Banyak kendaraan besar melintas secara kontinyu 4. Jalan rusak parah Studi literatur 1. Jalan lokal primer tidak memenuhi syarat 2. Perlakuan terhadap jalan tidak tepat menyebabkan jalan rusak 3. Kerusasakan menyebabkan kemacetan dan kecelakaan 4. Karawang memiliki tanah lempung ekspansif yang tidak stabil untuk jalan Rendahnya tingkat pelayanan jalan Dilakukan peneltian dengan tujuan 1.Mengetahui karakteristik tanah dasar di lapangan. 2.Melakukan pengujian terhadap sampel tanah yang didapatkan. 3.Meneliti dan melakukan treatment terhadap sampel tanah. 4.Memperoleh nilai cbr yang optimal dari hasil treatment 5.Menentukan treatment yang paling sesuai untuk lalu lintas yang bekerja di ruas jalan tersebut. Metode pengumpulan data Analisis secara literatur 1. Lempung ekspansif memiliki sifat kembang susut yang besar 2. Lempung ekspansif tidak stabil untuk subgrade jalan 3. diduga flyash dapat meningkatkan performa lempung ekspansif Data primer 1. Pengambilan sampel tanah di lokasi penelitian 2. Obesrvasi keadaan lapangan Data sekunder 1. Buku-buku literatur 2. Data-data lapangan dari media informasi 3. Hasil penelitian terdahulu pengujian sampel uji dari lokasi penelitian di laboratorium Rekomendasi Pembahasan dan laporan hasil pengujian
63 3.2 Alur Kerja Penelitian Laboratorium
64 Alur Kerja Pengujian Lab START PENGUJIAN TANAH ASLI A. Index properties 1. Kadar Air 2. Uji Berat Isi 3. Uji Berat Jenis 4. Atterberg Limit 5. Uji saringan 6. Hidrometer B. Engineering properties 1. Kompaksi Solusi perbaikan tanah dasar jalan dengan treatment menggunakan flyash Pengujian trial mix 2%, 5%, 10%, 20%, 30% Pengujian Lab 1. Swelling 2. Tekanan pengembangan 3. CBR OK Hasil penelitian 1. Penurunan nilai swelling 2. Penurunan tekanan pengembangan 3. Peningkatan CBR design Tidak OK Laporan hasil penelitian FINISH 3.3 Jenis Dan Prosedur Uji Penelitian Laboratorium
65 Pengujian di laboratoeium terdiri dari index properties dan engineering properties. Adapun pengujian yang dilakukan antara lain : 3.3.1 Index Properties : 1. Kadar air (SNI 03-1965-1990) - Maksud dan tujuan serta aplikasi Maksud percobaan ini adalah untuk mengukur sifat-sifat fisis tanah. Tujuan dari uji ini adalah untuk mengklasifikasi tanah. - Prosedur Uji Ambil beberapa gram sampel tanah yang ditempatkan di cawan yang telah ditimbang sebelumnya. Cawan yang berisi contoh tanah ditimbang, kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan suhu 105 o C. Sesudah itu, contoh tanah yang sudah kering dimasukkan ke dalam desikator ± 1 jam. Contoh tanah yang sudah dingin ditimbang didapat berat kering. 2. Berat jenis (SNI 03-1964-1990) - Maksud dan tujuan serta aplikasi Berat jenis tanah digunakan pada hubungan fungsional antara fase udara, air, dan butiran dalam tanah dan oleh karenanya
66 diperlukan untuk perhitungan perhitungan parameter indeks tanah (index properties). - Prosedur Uji Ambil contoh tanah seberat ± 60 g. Contoh tanah diremas dan dicampur dengan aquades di dalam suatu cawan sehingga menyerupai bubur yang homogen. Adonan tanah ini kita masukkan ke dalam piknometer dan tambahkan aquades. Piknometer yang berisi contoh tanah ini diimasukkan ke dalam piknometer dan tambahkan aquades. Piknometer yang berisi contoh tanah ini dipanaskan di oven selama ± 10 menit supaya gelembung udranya keluar. Sesudah itu piknometer diangkat dari kompor dan ditambah dengan aquades sampai batas kalibrasi, lalu diaduk sampai suhunya merata. Piknometer direndam dalam suatu dish yang berisi agar suhunya turun. Aduk agar temperaturnya merata. Setelah mencapai suhu 35 C diambil, bagian luar dikeringkan. Di sini permukaan air turun maka perlu ditambahkan aquades sampai batas kalibrasi, kemudian ditimbang. Suhu diturunkan lagi hingga mencapai 25 C. Piknometer diambil, bagian luar dikeringkan, ditambah air hingga batas kalibrasi dan ditimbang.
67 Larutan tanah tersebut kemudian dituangkan dalam dish yang telah ditimbang beratnya. Semua larutan harus bersih dari piknometer, jika perlu bilas dengan aquades. Dish + larutan contoh tanah dioven selama 24 jam dengan suhu 110 C. Berat dish + tanah kering ditimbang sehingga didapatkan berat kering tanah (W s ). Dari percobaan di atas didapatkan 3 harga G s yang kemudian dirata-rata. 3. Atterberg limit ; Batas cair (SNI 03-1967-1990) dan Batas plastis (SNI 03 1966-1990) - Maksud dan tujuan serta aplikasi Percobaan ini mencakup penentuan batas-batas Atterberg yang meliputi Batas Plastis/ Plastic Limit, Batas Cair/ Liquid Limit, Batas Susut / Shrinkage Limit. - Prosedur Uji Batas Plastis / Plastic Limit Masukkan contoh tanah dalam mangkok, diremas-remas sampai lembut, ditambahkan aquades sedikit dan diaduk sampai homogen.
68 Letakkan contoh tanah adukan itu di atas pelat kaca dan digulung-gulung dengan telapak tangan sampai diameternya kira-kira 1/8 inch (3mm). Akan dijumpa 3 keadaan : Gulungan terlalu basah sehingga dengan diameter 1/8 inch tanah belum retak. Gulungan terlalu kering sehingga sewaktu diameter belim mencapai 1/8 inch, gulungan tanah sudah mulai retak. Gulungan dengan kadar air tepat, yaitu gulungan mulai retak sewaktu mencapai diameter 1/8 inch Timbang container atau cawan sebanyak 3 buah. Gulungan tanah yang berkadar iap countainer/cair tepat itu dimasukkan ke dalam countainer atau cawan, tiap countainer atau cawan berisi 5 buah gulungan, dengan berat masingmasing gulungan minimum ± 5 gr. Ketiga countainer atau cawan yang berisi gulungan tanah tersebut di masukkan ke dalam oven ± 24 jam pada suhu 105-110 C. Harga rata-rata kadar air dari percobaan di atas adalah batas plastisnya. Batas Cair / Liquid Limit 1. Contoh tanah diambil secukupnya, ditaruh dalam cawan porselin dan ditumbuk dengan penumbuk karet, diberi aquades dan diaduk sampai homogen.
69 2. Pindahkan tanah tersebut ke atas plat kaca dan diaduk sampai homogen dengan pisau dempul, bagian yang kasar dibuang. 3. Ambil sebagian dari contoh tanah, dan dimasukkan dalam alat Cassagrande, ratakan permukaannya dengan pisau. Contoh tanah dalam mangkok Cassagrande dipotong dengan grooving tool dengan posisi tegak lurus, sehingga didapat jalur tengah. 4. Alat Cassagrande diputar dengan kecepatan konstan 2 putaran/detik. Mangkok akan terangkat dan jatuh dengan ketinggian 10 mm (sudah distel). 5. Percobaan dihentikan jika bagian yang terpotong sudah merapat, dan di catat banyaknya ketukan, biasanya harus berkisar 10-50 ketukan. 6. Tanah pada bagian yang merapat diambil dan dimasukkan dalam oven, ditempatkan dalam countainer atau cawan yang telah ditimbang beratnya. Sebelum dimasukkan dalam oven, tanah + countainer atau cawan ditimbang. 7. Setelah dioven selama 24 jam pada temperatur 105-100 C, baru masukkan desikator selama ± 1 jam untuk mencegah penyerapan uap air dari dari udara. 8. Percobaan di atas lakukan 5 kali. 9. Segera lakukan penimbangan sesudah keluar dari desikator.
70 10. Setelah kadar air didapat, di buat grafik hubungan antara kadar air dengan jumlah ketukan dalam kertas skala semilog. Grafik ini secara teoritis merupakan garis lurus. 11. Kadar air dimana jumlah ketukan 25 kali disebut Batas Cair. Batas Cair ini diulangi dengan tanah yang telah dimasukkan dalam oven, tanah tersebut ditambahkan aquades secukupnya, prosedur selanjutnya sama dengan di atas, dan Batas Cair yang didapatkan disebut w L oven. 4. Analisis saringan (SNI 03-1968-1990) - Maksud dan tujuan serta aplikasi Metode ini mencakup penentuan dari distribusi ukuran butir tanah yang tertahan oleh saringan No. 200 - Prosedur Uji Ayakan dibersihkan dengan menggunakan kuas kering, sehingga lubang-lubang dari ayakan bersih dari butir-butir yang menempel Masing-masing ayakan dan pan ditimbang beratnya. Kemudian ayakan tadi disusun menurut nomor ayakan (ukuran lubang terbesar diatas) Ambil contoh tanah seberat 500 gram, lalu masukkan ke dalam ayakan teratas dan kemudian ditutup.
71 Susunan ayakan dikocok dengan bantuan sieve shaker selama kurang lebih 10 menit. Diamkan selama 3 menit agar debu-debu mengendap. Masing-masing ayakan dengan contoh tanah yang tertinggal ditimbang, diperoleh berat tanah tertahan 5. Analisis hidrometer (SNI 03-3423-1994) - Maksud dan tujuan serta aplikasi Metode ini mencakup penentuan dari distribusi ukuran butir tanah yang lolos saringan no.200, tetapi dilaksanakan pada tanah yang lolos saringan no. 10. - Prosedur Uji Larutan dimasukkan ke dalam satu tabung gelas dan tambah air hingga volumenya 1000 cc. Tabung gelas yang satu lagi diisi dengan air(aquades) untuk tempat hidrometer. Tabung yang berisi larutan tanah dikocok selama 30 detik, hidrometer dimasukkan. Pembacaan dilakukan pada menit ke 0, 1, 2, 3, 4 dengan catatan untuk tiap-tiap pembacaan, hidrometer hanya diperkenankan 10 detik dalam larutan, selebihnya hidrometer dimasukkan dalam tabung yang berisi aquades. Temperatur juga diukur pada setelah pembacaan. Tabung dikocok lagi dan pembacaan diulang seperti di atas ; ini dilakukan 3 kali dan diambil harga rata nya.
72 Setelah ini dilanjutkan pembacaan tanpa mengocok, pembacaan dilakukan pada menit ke 8, 60, 30, 40, 90, 210, 1290, 1440. Pada tiap-tiap pembacaan hidrometer diangkat dan diukur temperaturnya. Setelah semua pembacaan selesai, larutan dituang dalam dish yang telah ditimbang beratnya; kemudian dimasukkan dalam oven selama 24 jam pada temperatur 105-110 C untuk mendapatkan berat keringnya. Dari percobaan di atas dapat dihitung persen lebih halusnya, dan dengan menggunakan chart dapat dihitung ekuivalennya. Dari hasil perhitungan di atas dapat dibuat grain size distribution curvenya 3.3.2 Engineering Properties : 1. Uji Kompaksi (Proctor T-99) - Maksud dan tujuan serta aplikasi Tujuan uji kompaksi adalah untuk mendapatkan kadar air optimum dan berat isi kering maksimum pada suatu proses pemadatan. Kepadatan tanah biasanya dinilai dengan menentukan berat isi keringnya ( dry ). Kadar air optimum ditentukan dengan melakukan percobaan pemadatan di laboratorium. Hasil percobaan ini dipakai untuk menentukan
73 syarat-syarat yang harus dipenuhi pada waktu pemadatan di lapangan. Pada percobaan di laboratorium, kadar air optimum ditentukan dari grafik hubungan antara berat isi kering dengan kadar air. - Prosedur Uji Siapkan contoh tanah yag akan diuji 3 kg, dimana tanah sudah dibersihkan dari akar-akar dan kotoran lain. Tanah dijemur sampai kering udara (air drained), atau dikeringkan dalam oven dengan suhu 60 0 C. Gumpalan-gumpalan tanah dihancurkan dengan palu karet agar butir tanah tidak ikut hancur Tanah kering dalam keadaan lepas diayak dengan ayakan no.4, hasil ayakan dipergunakan. Tanah hasil ayakan sebanyak ± 3 kg disemprot air untuk mendapatkan hasil contoh tanah dengan kebasahan merata sehingga bisa dikepal tapi masih mudah lepas (hancur) Mold yang akan dipergunakan dibersihkan, ditimbang beratnya dan diukur volumenya (biasanya volume mold = 1/30 cu-ft). Isikan contoh tanah kedalam mold setelah 1 2 (modified) atau 2 4 (standard) Tumbuk dengan hammer sebanyak 25 kali pada tempat yang berlainan. Hammer yang dipergunakan disesuaikan dengan cara percobaan.
74 Isikan lagi untuk lapis berikutnya dan tumbuk sebanyak 25 kali. Pengisian diteruskan sampai 5 lapis untuk modified dan 3 lapis untuk standard. Pada penumbukan lapisan terakhir, harus dipergunakan sambungan tabung (collar) pada mold agar pada waktu penumbukan hammer tidak meleset keluar. Buka sambungan tabung diatasnya dan ratakan permukaan tanahnya dengan pisau Mold dan contoh tanah ditimbang Tanah dikeluarkan dengan bantuan dongkrak, kemudian diambil bagian atas, tengah, dan bawah masing-masing ± 30 gram, kemudian di oven selama 24 jam. Setelah 24 jam dioven, cawan + tanah kering ditimbang Dengan mengambil harga rata-rata dari kadar air ketiganya, di dapat nilai kadar airnya Percobaan dilakukan sebanyak 5 kali dengan setiap kali menambah kadar airnya sehingga dapat dibuat grafik berat isi kering terhadap kadar air. 2. CBR Laboratorium (SNI 03-1744-1989) - Maksud dan tujuan serta aplikasi Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menilai kekuatan tanah dasar yang dikompaksi di laboratorium yang akan digunakan
75 dalam perancangan perkerasan. Hasil percobaan dinyatakan dalam nilai CBR (dalam %) yang nantinya dipakai untuk menentukan tebal perkerasan. - Prosedur Uji Siapkan sampel tanah kering seperti pada percobaan kompaksi sebanyak 3 sampel masing-masing 5 kg Tanah disaring dengan ayakan ukuran 20 mm Contoh tanah tersebut kemudian disemprot air sehingga kadar airnya menjadi w optimum dari percobaan kompaksi sebelumnya Sampel tanah didiamkan selama 24 jam agar kadar airnya merata dan ditutup rapat-rapat agar air tidak menguap. Mold CBR disiapkan, spacer dish diletakan dibawah, selanjutnya mold diisi dengan contoh tanah tadi sehingga setelah ditumbuh mempunyai ketinggaian 1/5 tinggi mold (modified) atau 1/3 tinggi mold standar. Penumbukan dilakukan setiap lapis seperti pada percobaan kompaksi dengan jumlah tumbukan yang berbeada untuk ketiga sampel. Mold dibalikan, spacer dish dikeluarkan, lalu ditimbang.
76 Kemudian kedua permukaan tanah diberi kertas pori dalam keadaan terbalik. Mold dan tanah yang telah dipadatkan kemudian direndam didalam air selama 4 x 24 jam (soaking) Selama perendaman setiap hari dibaca besarnya swelling yang terjadi. Dan dihitung swelling totalnya dalam % terhadap tinggi tanah semula. Syarat swelling total yang baik kurang lebih 3% Dengan beban yang sama besar seperti pada perendaman tadi, sampel tanah diperiksa nilai CBR nya yaitu dengan penekanan penetration piston. 3. Sweliing - Maksud dan tujuan serta aplikasi Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menilai seberapa besar kembang susut tanah pengujian dimana hasilnya berapa besar nilai swelling mempengaruhi terhadap daya dukung tanah dasar - Prosedur Uji Siapkan sampel tanah kering seperti pada percobaan kompaksi sebanyak 3 sampel masing-masing 5 kg
77 Tanah disaring dengan ayakan ukuran 20 mm Contoh tanah tersebut kemudian disemprot air sehingga kadar airnya menjadi w optimum dari percobaan kompaksi sebelumnya Sampel tanah didiamkan selama 24 jam agar kadar airnya merata dan ditutup rapat-rapat agar air tidak menguap. Mold CBR disiapkan, spacer dish diletakan dibawah, selanjutnya mold diisi dengan contoh tanah tadi sehingga setelah ditumbuh mempunyai ketinggaian 1/5 tinggi mold (modified) atau 1/3 tinggi mold standar. Penumbukan dilakukan setiap lapis seperti pada percobaan kompaksi dengan jumlah tumbukan yang berbeada untuk ketiga sampel. Mold dibalikan, spacer dish dikeluarkan, lalu ditimbang. Kemudian kedua permukaan tanah diberi kertas pori dalam keadaan terbalik. Mold dan tanah yang telah dipadatkan kemudian direndam didalam air dan dipasang nanometer untuk pembacaannya. Selama perendaman setiap hari dibaca besarnya swelling yang terjadi. Dan dihitung swelling totalnya dalam %
78 terhadap tinggi tanah semula. Hasil swelling dibuat grafiknya 4. Tekanan Pengembangan - Maksud dan tujuan serta aplikasi Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menilai seberapa besar tekanan pengembangan dari bahan uji, dimana nilai ini dapat menentukan seberapa besar tanah dasar memberikan pengaruh terhadap perkerasan jalan - Prosedur Uji Siapkan sampel tanah kering seperti pada percobaan kompaksi sebanyak 3 sampel masing-masing 5 kg Tanah disaring dengan ayakan ukuran 20 mm Contoh tanah tersebut kemudian disemprot air sehingga kadar airnya menjadi w optimum dari percobaan kompaksi sebelumnya Sampel tanah didiamkan selama 24 jam agar kadar airnya merata dan ditutup rapat-rapat agar air tidak menguap. Mold CBR disiapkan, spacer dish diletakan dibawah, selanjutnya mold diisi dengan contoh tanah tadi sehingga setelah ditumbuh mempunyai ketinggaian 1/5 tinggi mold (modified) atau 1/3 tinggi mold standar.
79 Penumbukan dilakukan setiap lapis seperti pada percobaan kompaksi dengan jumlah tumbukan yang berbeada untuk ketiga sampel. Mold dibalikan, spacer dish dikeluarkan, lalu ditimbang. Kemudian kedua permukaan tanah diberi kertas pori dalam keadaan terbalik. Mold dan tanah yang telah dipadatkan kemudian direndam didalam air dan dipasang nanometer untuk pembacaannya Mold dimasukan ke dalam wadah yang diisi air dan dinaikan ke atas alat yang dapat membaca tekanannya (dalam penelitian ini digunakan alat CBR). Selama perendaman baca nilai tekanan pengembangannya hingga pembacaan stabil dan tidak ada perubahan lagi, plot ke dalam grafik.