BAB 3 METODE PENELITIAN

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Uraian Umum Pengujian yang digunakan dalam penelitian ini dilakukan percobaan untuk mencapai tujuan penelitian dengan uji model fisik ditinjau dari parameter konsolidasi tanah lempung dibawah pengaruh elektroosmosis tanpa preloading dan dengan preloading di laboratorium. Percobaan ini dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan skala kecil dengan mengacu sesuai standart ASTM (American Society for Testing and Material). Penelitian ini dibagi menjadi tiga tahap pengujian, yaitu: Pengambilan sampel tanah Sampel tanah yang diambil untuk penelitian ini menggunakan kondisi tanah yang terganggu (distrubed sample). Sampel tanah yang sudah diambil kemudian dikeringkan dengan proses kering udara yang kemudian digunakan untuk proses pengujian selanjutnya. Identifikasi awal Identifikasi awal pada penelitian ini meliputi pengujian klasifikasi tanah, selanjutnya dilakukan pengujian Grain Size Analysis dan pengujian Atteberg Limit. 3. Pengujian utama Pengujian utama pada panelitian ini menggunakan metode elektroosmosis. Model elektrosmosis menggunakan box dengan ukuran 40 30 15 m (Gambar 3.3) kemudian diberi variasi beda potensial listrik arus searah (DC) yaitu 0, 4.5, 9 dan 12 volt. Uji elektroosmosis diberi tanpa preloading dan dengan preloading. 3.2 Pengambilan Sampel Tanah 16

17 Penelitian ini digunakan sampel tanah asli yang berasal dari Desa Jono, Kecamatan Tanon, Kabupaten Sragen. Pengambilan sampel tanah ini diambil dalam kondisi tanah terganggu (disturbeb sample), dengan cara mencangkul tanah sampai kedalaman tanah kurang lebih 0,5 1m dari permukaan tanah, selanjutnya sampel dimasukkan kedalam karung untuk dibawa ke laboratorium. Sampel tanah yang sudah diambil kemudian dikeringkan dengan cara dijemur dengan udara terbuka sehingga menjadi gumpalan-gumpalan kering. Gumpalan-gumpalan tanah kemudian ditumbuk untuk proses pengujian selanjutnya. 3.3 Identifikasi Awal Proses identifikasi awal salah satunya dengan cara melakukan klasifikasi tanah. Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem penggolongan yang sistematis dari jenis-jenis tanah yang mempunyai sifat-sifat yang sama ke dalam kelompokkelompok dan sub kelompok berdasarkan pemakaiannya (Das, 1985). Sistem klasifikasi dibuat pada dasarnya untuk memberikan informasi tentang karakteristik dan sifat-sifat fisis tanah. Karena variasi sifat dan perilaku tanah yang beragam, sistem klasifikasi secara umum mengelompokkan tanah ke dalam kategori yang umum dimana tanah memiliki kesamaan sifat fisis. 3.3.1 Distribusi Ukuran Butiran (Grain Size Analysis) Distribusi ukuran butiran (grain size analysis) adalah penentuan prosentase berat butiran pada satu unit saringan dengan berdasarkan ukuran diameter lubang tertentu. Ada dua jenis pengujian untuk mendapatkan ukuran butiran, yaitu: Pengujian analisis saringan Pengujian analisis saringan ini bertujuan menentukan gradasi agregat dengan menggunakan saringan guna memperoleh distribusi besaran (prosentase) butiran agregat halus dan kasar. Berdasarkan standar ASTM D-432-7 Pengujian hidrometer Pengujian ini bertujuan untuk mengatahui prosentase susunan butiran tanah yang kurang dari 0,075 mm (lolos saringan no.200). Pengujian ini mengacu ASTM D-422-73. 3.3.2 Pengujian Batas Atterberg (Atterberg Limit Test)

18 Tujuan dilakukannya pengujian ini untuk menentukan bantas cair (liquid limit), batas plastis (plastic limit), serta indeks plastisitas (plasticity index). Pengujian batas cair mengacu pada standart ASTM D-432-66 dan pengujian batas plastis mengacu pada standart ASTM D-424-74. 3.4 Pengujian Utama 3.4.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan untuk elektroosmosis adalah sebagai berikut : Box Kaca Box yang terbuat dari kaca dengan ukuran 40 30 15 cm yang digunakan sebagai model elektroosmosis pada salah satu bagian di beri lubang dengan diameter ± 1 cm. (Gambar 3.1a) Adaptor Adaptor merk Montana 5A dengan output potensial 0, 4.5, 9 dan 12 volt yang digunakan untuk memberikan tegangan DC pada saat dilakukan uji elektroosmosis. (Gambar 3.1b) 3. Voltmeter Voltmeter digunakan untuk mengecek besar tegangan yang dihasilkan dari adaptor. (Gambar 3.1c) 4. Kabel dan jepit buaya Kabel digunakan untuk menghubungkan dari dua medan listrik pada adaptor menuju dua penghantar listrik pada tembaga dengan jepit buaya (Gambar 3.1d). 5. Tembaga Tembaga ukuran 30 15 0,2 cm sebanyak 2 buah dipasang di bagian samping menyatu dengan kaca dengan jarak 5 cm dari sisi samping. (Gambar 3.1e) 6. Gelas ukur Gelas ukur digunakan untuk menampung dan menghitung besarnya volume air yang keluar. (Gambar 3.1f) 7. Stopwatch

19 Digunakan untuk mengukur kecepatan waktu pada saat uji konsolidasi berlangsung. 8. Mika plastik Mika bening berukuran 30 30 0,1 cm digunakan sebagai pembatas atau penahan tanah timbunan pada uji preloading 9. Plastik Plastik digunakan untuk menutupi model selama penjenuhan dan pengujian utama untuk mereduksi terjadinya penguapan. 10. Seng Seng digunakan sebagai pembatas sampel, ketika sampel di ambil didalam model. 1 Solasi hitam Solasi hitam digunakan untuk menutup bagian lubang-lubang pada anoda dan katoda selama proses penjenuhan berlangsung. 1 Air digunakan untuk penjenuhan. 13. Sampel tanah digunakan tanah lempung. (a) (b) (c) (d) (e) (f) Gambar 3.1 (a) Box kaca; (b) adaptor; (c) voltmeter; (d) kabel dan jepit buaya; (e) tembaga; (f) gelas ukur 3.4.2 Persiapan Model Elektroosmosis Pengujian elektroosmosis digunakan model berbentuk box ukuran 40 30 15 cm yang terbuat dari bahan kaca bening. Kaca merupakan bahan yang kedap air.

20 Sedangkan untuk elektroda digunakan tembaga yang dipasang di dalam box dengan jarak antar elektroda adalah 30 cm, tembaga dipilih karena merupakan konduktor listrik yang baik dan mempunyai daya tahan terhadap korosi. Elektroda sebelum dipasang dibuat lubang-lubang dengan diameter 2 mm, lubang-lubang ini digunakan untuk tempat mengalirnya air pada saat proses elektroosmosis. Sumber tegangan untuk penelitian ini menggunakan adaptor dengan arus 5 A yang dapat menghasilkan beda potensial 0, 4.5, 9, dan 12 Volt DC. Gambar 3.2 Sketsa model elektroosmosis Gambar 3.3 Model elektroosmosis 3.4.3 Penjenuhan Sampel Bagian luar anoda dan katoda yang berlubang ditutup dengan menggunakan solasi hitam agar selama proses penjenuhan sampel tanah tidak keluar. Kondisi sampel tanah yang digunakan dalam penelitian adalah keadaan kering udara. Cara kerja penjenuhan sampel adalah sebagai berikut: Menjemur tanah selama ± 4 hari untuk menjadikan sampel kering udara. Menumbuk tanah dengan penumbuk hingga lolos saringan no.4 (4,75 mm). 3. Memasukkan tanah yang lolos saringan no.4 ke dalam oven selama 24 jam.

21 4. Menimbang tanah kering sebesar 5000 gram (Ws) dan memasukkannya ke dalam model uji elektroosmosis. 5. Mengukur panjang, lebar, tinggi model uji elektroosmosis yang terisi oleh butiran tanah. 6. Mencampur tanah kering dengan air dan mengaduknya sampai muka air tanah 2 mm di atas muka tanah (keadaan terendam). Data yang diambil adalah volume air yang ditambahkan (Vw). 7. Merendam sampel selama 96 jam mengacu pada CBR rendaman yang direndam selama 96 jam kemudian diukur volume totalnya (Vt). 8. Menghitung derajat kejenuhan tanah (Sr). Selama proses penjenuhan berlangsung, pada model elektroosmosis bagian atas ditutup dengan plastik untuk mengurangi penguapan. 3.4.4 Proses Pengujian Utama 3.4.4.1 Elektroosmosis tanpa preloading Tanah yang sudah dilakukan proses penjenuhan selanjutnya diuji elektroosmosis. Tahapan dalam pengujian elektroosmosis adalah sebagai berikut : Mempersiapkan model uji elektroosmosis berisi tanah yang sudah dijenuhkan. Membuka plastik yang menutupi model elektroosmosis dan solasi hitam pada tembaga untuk mengalirkan air yang keluar. 3. Menyambungkan logam tembaga dengan adaptor. Kabel merah (+) pada adaptor ke anoda dan kabel hitam (-) pada adaptor ke katoda, selanjutnya menghubungkan jack adaptor ke stop kontak. 4. Mengalirkan beda potensial DC dari adaptor ke sel elektroosmosis sesuai besarnya variasi beda potensial (0, 4.5, 9 dan 12 volt) selama kurang lebih 72 jam. Melakukan pengamatan setiap 12 jam selama 72 jam dan mencatat air yang keluar pada gelas ukur selama perlakuan. 5. Menghentikan perlakuan setelah kurang lebih 72 jam atau sampai tidak ada air yang keluar dari model uji elektroosmosis. 6. Selanjutnya di uji konsolidasi. 3.4.4.2 Uji elektroosmosis dengan preloading

22 Uji elektroosmosis dengan pemberian beban dilakukan dengan cara memberikan beban berupa tanah kering yang diletakkan di atas tanah sampel uji elektroosmosis. Tahapan-tahapan dalam uji elektoosmosis dengan pemberian beban adalah : Mempersiapkan model uji elektroosmosis berisi tanah yang sudah dijenuhkan. Membuka plastik yang menutupi model elektroosmosis dan solasi hitam pada tembaga untuk mengalirkan air yang keluar. 3. Meletakkan berupa tanah asli yang diletakkan di dalam mika, lalu diletakkan pada permukaan sampel model elektroosmosis dengan tinggi beban 1,3 cm dan berat 1874 gram. 4. Menyambungkan logam tembaga dengan adaptor. Kabel merah (+) pada adaptor ke anoda, dan kabel hitam (-) pada adaptor ke katoda, selanjutnya menghubungkan jack adaptor ke stop kontak. 5. Mengalirkan beda potensial DC dari adaptor ke sel elektroosmosis sesuai besarnya variasi beda potensial (0, 4.5, 9 dan 12 volt) selama kurang lebih 72 jam. Melakukan pengamatan setiap 12 jam selama 72 jam dan mencatat air yang keluar pada gelas ukur selama perlakuan. 6. Menghentikan perlakuan setelah kurang lebih 72 jam atau sampai tidak ada air yang keluar dari model uji elektroosmosis. 7. Selanjutnya di uji konsolidasi. Tinggi timbunan preloading mengacu pada penelitian Majid (2013) dan Atmaja (2013) dengan tinggi 1,3 cm. Berat tanah yang digunakan untuk preloading sebesar 1874 gram. Beban Tanah = 1874 gr Mika Plastik 29,5 29,5 3 cm Box Kaca Tanah Lempung

23 Gambar 3.4 Sketsa model pemberian beban (preloading) pada sampel Gambar 3.5 Model pemberian beban (Preloading) pada sampel 3.4.5 Pengambilan Sampel Tanah Setelah di Elektroosmosis Selesai dilakukannya pengujian elektroosmosis, proses selanjutnya yaitu mengambil sampel tanah yang berada pada model uji elektroosmosis untuk diuji konsolidasinya. Sampel yang diambil pada setiap pengujian yaitu ada 6 (enam) sampel. Setiap pengujian parameter konsolidasi diperlukan minimal 2 (dua) sampel dengan asumsi bahwa ada 2 (dua) kondisi yang berbeda pada tanah di dalam box percobaan, maka diambil 3 (tiga) titik pengamatan yaitu titik di sekitar anoda, tengah, dan di sekitar katoda. Sampel yang diambil menggunakan ring cetakan dengan diameter 6 cm dan tebal 2 cm dengan kedalaman 2 cm dari permukaan. Sampel diambil dengan bantuan grid pembatas yang terbuat dari seng. Seng dipilih karena sifatnya yang keras dan kaku. Pengambilan sampel dilakukan dengan cara : Memasang grid pembatas yang terbuat dari seng ke dalam model elektroosmosis. Grid pembatas dipasang untuk mengurangi gangguan terhadap sampel tanah. Timbang berat ring (W1) sebelum ring digunakan untuk mengambil sampel.

24 3. Memasukkan ring cetakan yang telah diolesi oli ke dalam box, sedalam ±2 cm dari permukaan tanah. 4. Menyingkirkan atau membuang tanah yang ada disekitar ring cetakan (atas, keliling samping dan sedikit bagian bawah) 5. Mengambil ring cetakan dengan tangan melalui bagian samping ring dan diambil dari posisi bawah ring cetakan secara perlahan. 6. Meratakan tanah sampel bagian atas dan bawah sejajar dengan ring cetakan. 7. Timbang berat ring dengan berat sampel tanah (W2). 8. Tahap selanjutnya melakukan uji konsolidasi. Gambar 3.6 Model tampak atas dan pengambilan sampel 3.4.6 Pengujian Konsolidasi Setelah dilakukan pengambilan sample tanah, selanjutnya dilakukan uji konsolidasi. Pengujian konsolidasi ini mengacu pada ASTM D 2435 90. 3.4.7 Proses Analisis Data yang didapat dari uji elektroosmosis ini yaitu volume air yang keluar selama diberi beda potensial dan konsolidasi. Nilai dari parameter konsolidasi diperoleh nilai koefisien pemampatan (Cc), koefisien konsolidasi (Cv), penurunan (Sc) dan lama penurunan (t) yang dilakukan pada setiap variasi beda potensial baik dengan tanpa preloading maupun dengan preloading. 3.5 Alur Penelitian

25 Memudahkan dalam memahami proses dan tahapan-tahapan yang harus dilakukan di dalam penelitian, maka alur penelitian ini disajikan dalam bentuk diagram alir. Secara garis besar, metodologi penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.7. Mulai Pengujian klasifikasi tanah terganggu dari Desa Jono, Kec. Tanon, Kab. Sragen : Uji Grain Size Analysis Uji Batas Atterberg Pengujian Utama : Pengujian Metode elektroosmosis beda potensial 0, 4.5, 6, 9 dan 12 volt DC tanpa preloading dan dengan preloading. Pengujian Konsolidasi Gambar 3.7 Diagram alir prosedur penelitian Parameter Cc Parameter Cv Perhitungan Sc Perhitungan t Kesimpulan Selesai