PENGARUH PENAMBAHAN KAPUR Ca(OH) 2 DAN ABU SEKAM PADI PADA TANAH LEMPUNG (CLAY) A-7-6 TERHADAP NILAI CBR TANAH DASAR (SUBGRADE) PADA PERKERASAN JALAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: DEVI RETNO WULAN HERAWATI SIAGIAN 07 0424 032 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL MEDAN 2012
LEMBAR PENGESAHAN PENGARUH PENAMBAHAN KAPUR Ca(OH) 2 DAN ABU SEKAM PADI PADA TANAH LEMPUNG (CLAY) A-7-6 TERHADAP NILAI CBR TANAH DASAR (SUBGRADE) PADA PERKERASAN JALAN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: DEVI RETNO WULAN HERAWATI SIAGIAN 07 0424 032 Dosen Pembimbing Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc. NIP. 19560326 198103 1 003 Penguji I Penguji II Penguji III Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. NIP. 19510629 198411 1 001 Ir. Indra Jaya Pandia, M.T. NIP. 19560618 198601 1 001 Ir. Joni Harianto NIP. 19591110 198701 1 002 Mengesahkan : Ketua Departemen Teknik Sipil Prof. Dr.-Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL MEDAN 2012
LEMBAR PERSEMBAHAN Takut Akan Tuhan adalah Permulaan Pengetahuan, Tetapi orang bodoh menghina Hikmad dan Didikan. Proverb 1:7 God is my shepherd, I will not insuffiency. Hymn 23:1 Special Thanks For : My Father in heaven, I always love You My Mother, everything just for You My sisters and brother, God Bless You Marthin H Tambunan, dearest love Thanks for help me to get The Perfect Score A God create everything perfectly, do just the best with all your truly realy heart ORA ET LABORA
ABSTRAK Tanah dasar (subgrade) yang memiliki plastisitas tinggi dan kapasitas dukung terhadap beban yang rendah seperti tanah lempung (clay) A-7-6 merupakan permasalahan pada pengembangan konstruksi jalan raya dan berpengaruh terhadap batas-batas konsistensi dan nilai CBR tanah. Hal ini akan menyebabkan ketidakstabilan pada perkerasan jalan, sehingga diperlukan perbaikan pada tanah misalnya dengan menggunakan bahan stabilisasi yakni limbah industri yang lebih ramah lingkungan dan lebih ekonomis sebelum dilakukan pekerjaan lapisan berikutnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan kapur Ca(OH) 2 dan abu sekam padi dalam mendapatkan perbandingan antara nilai CBR tanah asli dengan tanah yang telah distabilisasi menggunakan kapur Ca(OH) 2 dan abu sekam padi. Untuk memperoleh campuran bahan stabilizer yang optimum, dilakukan beberapa kombinasi pancampuran antara abu sekam padi dan kapur, yaitu 4,5 % kapur dan (4 %, 8 % dan 12 %) abu sekam padi. Dengan waktu pemeraman (curing time) (0, 4 dan 7) hari. Pada campuran tersebut kemudian dilakukan pengujian untuk mengevaluasi perubahan sifat fisik dan teknis tanah lempung yang distabilisasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa prosentase pencampuran pada tanah lempung dan 12 % abu sekam padi dengan waktu pemeraman 4 hari memiliki nilai CBR Laboratorium sebesar 4,86 %. Pada pencampuran tanah lempung dan 4,5 % kapur Ca(OH) 2 dengan waktu pemeraman 7 hari memiliki nilai CBR Laboratorium sebesar 4,90 %. Pencampuran 4,5 % kapur Ca(OH) 2 dan 8 % abu sekam padi merupakan campuran yang paling optimum sebagai bahan stabilisasi, serta menaikkan nilai CBR Laboratorium (soaked) yaitu dari 2,67 % menjadi 9,33 %. Tanah lempung yang distabilisasi mengalami peningkatan sifat fisik dan teknis yang paling optimal pada waktu pemeraman (curing time) 7 hari. Kata kunci : CBR, lempung A-7-6, kapur, abu sekam padi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas rahmat dan berkahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi guna melengkapi syarat Sidang Sarjana Program Ekstensi Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi yang dibawakan penulis merupakan studi penelitian laboratorium yang berjudul Pengaruh Penambahan Kapur Ca(OH) 2 Dan Abu Sekam Padi Pada Tanah Lempung (Clay) A-7-6 Terhadap Nilai CBR Tanah Dasar (Subgrade) Pada Perkerasan Jalan, yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan dan arahan dari berbagai pihak sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebaikbaiknya. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT., selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 3. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng,Sc., selaku Pembimbing, sekaligus Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan sumbangan pikiran, arahan dan bimbingan dalam penulisan skripsi ini; 4. Ibu Ika Puji Astuti, ST, MT., selaku Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 5. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto,MSCE., selaku dosen Penguji I;
6. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia, M.T., selaku dosen Penguji II; 7. Bapak Ir. Joni Harianto, selaku dosen Penguji III; 8. Bapak/Ibu staf pengajar dan pegawai Fakultas Teknik, Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 9. Istimewa kepada Ayahanda di surga B. Siagian dan Ibunda tercinta S. Panjaitan, beserta saudara/i saya yang telah memberikan dukungan moral/moril, motivasi, dan perhatian penuh dalam menyelesaikan skripsi ini; 10. Marthin H. Tambunan, yang selalu memberikan semangat dan motivasi; 11. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Marthin 05, Frengky 08, Dani 08, Bang Salamudin Polmed, Bapak Efendi Polmed; 12. Rekan- rekan seperjuangan program ekstensi di stambuk 07 dan 08; 13. Serta semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini yang tidak bisa saya ucapkan satu persatu. Dalam penulisan skripsi ini, penulis menyadari bahwa skripsi ini belumlah sempurna, disebabkan oleh keterbatasan kemampuan dan pengalaman penulis. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak untuk kesempurnaan skripsi ini. Medan, 31 Mei 2012 Devi Retno Wulan Herawati Siagian 070424032
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1. Umum... 1 1.2. Latar Belakang... 2 1.3. Perumusan Masalah Penelitian... 3 1.4. Tujuan Dan Manfaat Penelitian... 4 1.5. Ruang Lingkup Penelitian... 4 1.6. Sistematika Penulisan... 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 7 2.1. Landasan Teori... 7 2.2. Sistem Klasifikasi Tanah... 10 2.2.1. Sistem Unified Soil Classification System (USCS)... 10 2.2.2. Sistem Klasifikasi AASHTO... 14 2.3. Sifat-Sifat Umum Mineral Lempung... 16 2.3.1. Hubungan Volume dan Berat Isi... 19 2.3.2. Kepadatan Tanah Dasar... 22 2.3.3. Plastisitas dan CBR Pada Tanah Lempung (Clay)... 22 2.3.4. Batas-Batas Atterberg... 25
2.4. Persyaratan Material Tanah Dasar (Subgrade)... 27 2.5. Stabilisasi Tanah Sebagai Tanah Dasar (Subgrade)... 27 2.5.1. Stabilisasi Tanah Dasar (Subgrade) Dengan Menggunakan Zat Additive... 29 2.5.1.1. Stabilisasi Tanah Dasar (Subgrade) Dengan Kapur... 30 2.5.1.2. Stabilisasi Tanah Dasar (Subgrade) Dengan Abu Sekam Padi (Rice Husk Ash)... 33 2.5.2. Pengaruh Masa Perawatan (Curing Time)... 34 2.6. California Bearing Ratio (CBR)... 36 2.7. Unconfined Compression Test (Kuat Tekan Bebas)... 38 2.8. Penelitian Yang Pernah Dilakukan... 38 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN... 40 3.1. Metode Penelitian... 40 3.2. Metode Pengumpulan Data... 40 3.3. Metode Pencampuran Bahan Stabilisasi Tanah... 40 3.4. Metode Penentuan Dan Pembuatan Sampel... 42 3.4.1. Sampel Pengujian... 42 3.4.2. Peralatan Dalam Pengujian... 43 3.5. Metode Pengujian Sampel... 44 3.5.1. Pemeriksaan Index Properties... 45 3.5.1.1. Pengujian Kadar Air... 45 3.5.1.2. Pengujian Berat Jenis... 46 3.5.1.3. Pengujian Batas Cair (Liquid Limit)... 48 3.5.1.4. Pengujian Batas Plastis (Plastic Limit)... 49 3.5.1.5. Pengujian Analisa Saringan (Grain Size Analysis)... 51
3.5.1.6. Pengujian Hydrometer... 52 3.5.2. Penelitian Engineering Properties... 53 3.5.2.1. Pengujian Pemadatan Standard... 53 3.5.2.2. Pengujian CBR Laboratorium... 56 3.5.2.3. Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)... 60 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 64 4.1. Hasil Penelitian... 64 4.1.1. Tanah Lempung... 64 4.1.2. Kapur Ca(OH) 2 Dan Abu Sekam Padi... 65 4.1.3. Pengujian Campuran Tanah Lempung, Kapur Ca(OH) 2 Dan Abu Sekam... 65 4.1.3.1. Batas-Batas Atterberg... 66 4.1.3.2. Berat Volume Kering (γd) Dan Kadar Air Optimum (Wopt)... 66 4.1.3.3. California Bearing Ratio (CBR)... 66 4.1.3.4. Daya Dukung Bebas (UCT)... 67 4.2. Pembahasan...... 68 4.2.1. Pengaruh Kapur Ca(OH) 2 Dan Abu Sekam Padi Terhadap Pemeriksaan Index Properties... 68 4.2.1.1. Pengaruh Kapur Ca(OH) 2 Dan Abu Sekam Padi dan Masa Perawatan Terhadap Batas-Batas Atterberg. 68 4.2.1.2. Pengaruh Penambahan Kapur Ca(OH) 2 dan Abu Sekam Padi Terhadap Berat Isi Kering Maksimum (Maximum Density Dry) dan Kadar Air Optimum (Optimum Moisture
Content)... 73 4.2.2. Pengaruh Kapur Ca(OH) 2 Dan Abu Sekam Padi Terhadap Pemeriksaan Engineering Properties... 75 4.2.2.1. Pengaruh Penambahan Kapur Ca(OH) 2 dan Abu Sekam Padi Terhadap Kekuatan Daya DukungLempung(Clay)... 75 4.2.2.2.. Pengaruh Penambahan Kapur Ca(OH) 2 dan Abu Sekam Padi Terhadap Kekuatan Tekan Bebas (Qu)...... 76 4.2.3. Klasifikasi Tanah Lempung (Clay) Yang Telah Dicampur dengan Kapur Ca(OH) 2 dan Abu Sekam Padi... 78 4.2.4. Pengaruh Stabilitas Tanah Lempung (Clay) dengan Kapur Ca(OH) 2 dan Abu Sekam Padi Terhadap Plastisitas, CBR Laboratorium dan Kuat Tekan Bebas... 79 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 81 5.1. Kesimpulan... 81 5.2. Saran... 83 DAFTAR PUSTAKA... 85 LAMPIRAN LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Ukuran Saringan Menurut ASTM... 11 Tabel 2.2. Simbol Klasifikasi Tanah Casagrande... 13 Tabel 2.3. Sistem Klasifikasi Tanah Unified... 14 Tabel 2.4. Sistem Klasifikasi AASHTO... 16 Tabel 2.5. Sifat-sifat Tanah Ditinjau dari Nilai Indekas Plastisitas... 26 Tabel 2.6. Persyaratan Sifat-sifat Kapur untuk Stabilisasi Tanah... 31 Tabel 2.7. Perbandingan antara Ca(OH) 2 dengan CaO... 32 Tabel 2.8. Kelebihan Stabilisasi dengan Kapur Ditinjau dari Tiap-tiap Properties... 32 Tabel 2.19. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Nilai Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)... 38 Tabel 3.1. Sampel Pengujian Untuk Tanah Asli... 42 Tabel 3.2. Sampel Pengujian Untuk Tanah Asli + Kapur Ca(OH) 2 + Abu Sekam Padi... 43 Tabel 4.1. Karakteristik Tanah Lempung... 65 Tabel 4.2. Karakteristik Kapur Ca(OH) 2 dan Abu Sekam Padi... 65 Tabel 4.3. Nilai Batas-batas Atterberg Terhadap Masa Perawatan... 66 Tabel 4.4. Pengaruh Kapur Ca(OH) 2 dan Abu Sekam Padi Terhadap Karakteristik Pemadatan (Compaction) dan Masa Perawatan... 67 Tabel 4.5. Variasi Nilai CBR Terhadap Masa Perawatan... 67 Tabel 4.6. Variasi Nilai UCT Terhadap Masa Perawatan... 68 Tabel 4.7. Korelasi Indeks Uji dengan Tingkat Pengembangan Menurut Holtz dan Gibbs. 72
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Diagram fase tanah... 9 Gambar 2. Distribusi beban pada struktur jalan... 9 Gambar 3. Penampang melintang perkerasan lentur jalan raya... 10 Gambar 4. Rentang nilai lanau dan lempung berdasarkan batas cair dan indeks plastisitas... 13 Gambar 5. Hubungan antara persentase butiran lempung dengan aktifitas... 18 Gambar 6. Kurva hubungan kadar air dengan berat voume kering... 21 Gambar 7. Pengaruh energi pemadatan... 24 Gambar 8. Batas-batas atterberg... 25 Gambar 9. Perbandingan indeks plastisitas lempung yang telah dicampur Ca(OH) 2 dengan berbagai variasi kadar kapur dan waktu pemeraman... 36 Gambar 10. Perbandingan nilai CBR lempung yang dicampur Ca(OH) 2 dengan berbagai variasi kadar kapur dan waktu pemeraman... 36 Gambar 11. Perbandingan nilai kuat tekan bebas maksimum lempung yang dicampur Ca(OH) 2 dengan berbagai variasi kadar kapur dan waktu pemeraman. 36 Gambar 12. Penentuan perkiraan persentase kapur yang dibutuhkan... 41 Gambar 13. Diagram flowchart pengerjaan tugas akhir... 63 Gambar 14. Grafik pengaruh variasi campuran terhadap batas cair (liquid limit)... 69 Gambar 15. Grafik pengaruh variasi campuran terhadap batas plastis (plastic limits).. 70 Gambar 16. Grafik pengaruh variasi campuran terhadap indeks plastis (PI)... 72 Gambar 17. Grafik pengaruh variasi campuran terhadap berat isi kering maksimum (maximum density dry)... 73 Gambar 18. Grafik pengaruh variasi campuran terhadap kadar air optimum
(optimum moisture content (OMC)... 74 Gambar 19. Grafik pengaruh variasi campuran terhadap nilai CBR... 76 Gambar 20. Grafik pengaruh variasi campuran terhadap nilai kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test)... 77 Gambar 21. Grafik perbandingan pengaruh pencampuran tanah asli + 4.5% kapur Ca(OH) 2 + 8% abu sekam padi terhadap nilai indeks plastisitas (PI), CBR laboratorium dan unconfined compression test (Qu). 80
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. LAPORAN PEMERIKSAAN TANAH ASLI DAN BAHAN STABILISASI Lampiran 2. PEMERIKSAAN BATAS BATAS KONSISTENSI ATTERBERG (ATTERBERG LIMIT) Lampiran 3. Lampiran 4. PEMERIKSAAN PEMADATAN STANDARD (COMPACTION TEST) PEMERIKSAAN CBR LABORATORIUM (SOAKED CBR) Lampiran 5. PEMERIKSAAN UJI KUAT TEKAN BEBAS (UNCONFINED COMPRESSION TEST) Lampiran 6. FOTO FOTO DOKUMENTASI