BAB IISIFAT FISIK BATUAN
2.1TujuanUntuk mengetahui sifat-sifat fisik dari batuan. Cara
ini dapat digunakan terhadap batuan yang tidak mudah hancur,
mengembang dan melekat satu dengan yang lainnya, serta tidak
meresap air bila dipanaskan.2.2 Landasan Teori2.2.1
PendahuluanMekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritik dan
terapan yang mempelajari karakteristik, perilaku serta respon massa
batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya disekitarnya, baik
karena aktivitas manusia maupun alamiah. Mekanika batuan ini
dipelajari karena suatu batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda
pada saat menerima beban. Perilaku ini dapat ditentukan dengan
pengujian di laboratorium yaitu dengan pengujian kuat tekan.
Kumpulan dari beberapa batuan akan membentuk suatu formasi batuan,
formasi batuan inilah sangatlah berbeda dengan formasi batuan yang
lain. Oleh karena itu batuan memiliki sifatnya tersendiri, dari
sifat-sifat batuan tersebut dapat digolongkan menjadi dua bagian
yaitu sifat fisik batuan dimana dilakukan pengujian tanpa merusak
(nondestructive test) dan sifat mekanik batuan dimana dilakukan
pengujian yang dapat merusak batuan (destructive test) yang dimana
kedua sifat ini dapat ditentukan melalui pengujian selama
dilaboratorium dengan menggunakan sampel yang telah diambil
dilapangan ataupun juga dapat dilakukan pengujian selama
dilapangan.2.2.2 Sifat Fisik BatuanSifat fisik adalah aspek-aspek
dari suatu objek atau suatu zat yang dapat diukur ataupun
dipersepsikan tanpa mengganti identitasnya. Sifat fisik batuan
diantaranya sifat intensif (sifat yang tidak tergantung pada ukuran
dan jumlah materi pada objek) dan sifat ekstensif (sifat yang
bergantung pada hal tersebut).Dari beberapa sifat tersebut, berikut
penjelasannya dari beberapa sifat fisik dari batuan :a.
PorositasPorositas merupakan suatu perbandingan antara volume
pori-pori terhadap volume total batuan, yang dimana volume
pori-pori ini adalah volume yang ditempati oleh fluida. Biasanya
porositas ini dinyatakan dengan %. Porositas ini dapat mempermudah
untuk menentukan volume air yang mungkin terkandung di dalam suatu
batuan. Pada batuan memiliki dua jenis porositas yaitu porositas
rekahan dan porositas antar butir. Dalam porositas terdapat
faktor-faktor yang dapat mempengaruhi dari porositas terhadap suatu
batuan diantaranya kompaksi, sementasi, susunan batuan dan
distribusi batuan. Porositas juga dapat didefinisikan sebagai
perbandingan antara volume total pori-pori batuan dengan volume
total batuan per satuan volume tertentu, yang jika dirumuskan = = =
x 100
Dimana: = Porositas absolute (total), fraksi (%)Vp = Volume
Pori-Pori, ccVb = Volume batuan (total), ccVgr = Volume butiran,
ccTabel 2.1Skala Porositas di LapanganSKALA POROSITAS
(%)KETERANGAN
0 5Dapat Diabaikan
5 10Buruk
10 15Cukup
15 20Baik
20 25Sangat Baik
> 25Istimewa
b. DensitasDensitas merupakan suatu perbandingan antara berat
terhadap volumenya, yang dimaksud dengan volume ialah rata-rata
dari material tersebut, kemudian terdapat pengertian kembali yaitu
densitas merupakan suatu pengukuran massa (batuan) setiap satuan
volume (unit volume) batuan. Massa merupakan berat suatu benda dan
volume merupakan ukuran suatu objek.c. WettabilitiWettabiliti
merupakan kecenderungan dari suatu fluida untuk melekat ataupun
menyebar kepada permukaan batuan tersebut.d. Bobot BatuanBobot
batuan merupakan suatu perbandingan antara berat batuan dengan
unsur yang terkandung dalam batuan tersebut. Bobot batuan ini
dikelompokan menjadi bobot isi asli, bobot isi kering dan bobot
sisi jenuh. Yang menjadi pembedanya ialah pembadingnya. Pada bobot
isi asli perbandingan antara berat batuan asli dengan volume total
batuan, pada bobot isi kering merupakan perbandingan antara berat
batuan kering dengan volume total batuan dan bobot sisi jenuh
merupakan suatu perbandingan antara berat batuan jenuh dengan
volume total batuan. e. Kadar airKadar air merupakan suatu
perbandingan antara berat air dalam batuan dengan berat butiran
batuan yang dinyatakan dalam %. Dalam kadar air ini dipisahkan
menjadi dua bagian yaitu kadar air asli dan kadar air jenuhf.
Derajat kejenuhanDerajat kejenuhan merupakan suatu perbandingan
antara volume rongga dalam suatu batuan terhadap volume butiran
batuan.g. Berat jenisBerat jenis merupakan suatu perbandingan
antara berat mineral terhadap berat dari volume air yang dinyatakan
dalam angka. Berat jenis ini dapat ditentukan dari kepadatan ikatan
unsur-unsur dalam susunan kristalnya dan unsur pembentukan dari
batuan tersebut.Penerapan sifat fisik batuan ini dalam bidang
pertambangan dapat diterapkan pada : Rancangan peledakan.
Perencanaan penambangan Perhitungan beban. Analisi regangan.
Analisis kemantapan lereng. Stabilitas terowongan. Stabilitas
timbunan (Over Burden). Metode penggalian (Rock Cutting).
Pemboran.
2.3Alat dan Bahana. Desikator yang digunakan untuk menyedot
udara yang ada pada pori-pori spesimen.b. Pemanas (oven) dengen
temperatur 105 C s/d 110 C, digunakan untuk memanaskan spesimen
selama kurang lebih 24 jam.c. Jangka sorong, untuk mengukur
diameter dan panjang spesimen.d. Timbangan dengan ketelitian 0,01
gr.e. Pompa vacum, untuk menjenuhkan spesimen.f. Stop Watch.
2.4Prosedura. Siapkan 6 7 spesimen yang berbentuk silinderb.
Volume batuan diukur dengan menentukan dimensinya menggunakan
jangka sorong.c. Spesimen dijenuhkan dalam tabung vacum dengan daya
isap kurang dari 0,008 kgf/cm2 selama 24 jam.d. Batuan diangkat
dari tempat pemvacuman setelah penjenuhan 24 jam.e. Batuan dicuci
untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada batuan tersebut dan
dikeringkan dengan lap bersih dan kering.f. Kemudian dilakukan
penimbangan untuk mengetahui berat jenuh tergantung pada tiap-tiap
batuan dengan terlebih dahulu menimbang cawan timbangan.g.
Dilakukan penimbangan berat jenuh tiap-tiap batuan.h. Selanjutnya
batuan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 105 - 110 C selama
kurang lebih 24 jam.i. Setelah di oven selama kurang lebih 24 jam
batuan diangkat dari oven untuk melakukan penimbangan berat kering,
dilakukan setelah batuan itu didinginkan terlebih
dahulu.2.5Penimbangan Berat Percontoha.Berat percontoh asli
(natural) : Wn.b.Berat percontoh kering (sesudah dimasukan ke dalam
oven selama 24 jam dengan temperatur kurang lebih 90 C) :
Wo.c.Berat percontoh jenuh (sesudah dijenuhkan dengan air selama 24
jam) : Ww. d.Berat percontoh jenuh + berat air + berat bejana :
Wa.e.Berat percontoh jenuh tergantung di dalam air + berat air +
berat bejana : Wb.f.Berat percontoh jenuh di dalam air : Ws =
(Wa-Wb)g.Volume percontoh tanpa pori-pori : Wo Ws.h.Volume
percontoh total : Ww Ws.2.6Rumus Umun Yang DigunakanBeberapa rumus
umum yang digunakan untuk menentukan sifat fisik batuan adalah
sebagai berikut :a. Bobot isi asli (n) = b. Bobot isi kering (d) =
c. Bobot isi jenuh (s) = d. App. Spessific Gravity = e. True
Spessific Gravity = f. Kadar air asli (W) = x 100 % g. Kadar air
jenuh (A) = x 100 % h. Derajat kejenuhan (s) = x 100 % i. Porositas
(n) = x 100 % j. Void Ratio : e =
2.7Hasil Pengamatan Sampel yang digunakan untuk praktikum kali
ini yaitu batu lempung dan batu pasir.
Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto 2.1Sampel
batupasir dan batu lempung Dilakukan penimbangan berat asli (Wn)
untuk kedua sampel, dan dilakukan penimbangan untuk berat kosong
dari konteiner. Hasil dari penimbangan untuk kedua sampel diatas,
yaitu :
Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto
2.2Penimbangan berat konteiner kosong dan berat konteiner ditambah
sampel batupasir dan batu lempungTabel 2.1Data hasil penimbangan
berat asli (Wn)Wn (Berat asli)Berat KonteinerBerat Sampel batuBerat
Konteiner + sampel batu
Batu pasir13,846,860,6
Batu Lempung13,825,439,2
Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20 Setelah diketahui
berat asli dari konteiner dan dari tiap sampel batu, dilakukan
pengujian untuk menjenuhkan kedua sampel batu tersebut dalam
desikator, yang bertujuan untuk menghilangkan udara yang mungkin
masih ada dalam pori-pori batuan yang nantinya pori-pori batuan
tersebut akan sepenuhnya diisi oleh air. Penambahan air ini
dilakukan secara berkelanjutan dengan tahapan, konteiner yang
berisi sampel diisi air hanya bagian dari konteinernya dan kemudian
dimasukan kedalam desikator selama 15 menit, setelah itu tambahkan
air sampai bagian dari konteiner dan kemudian masukan kembali
kedalam desikator dan diamkan selama 15 menit, yang terakhir
masukan air kedalam konteiner sampai penuh dan masukan kembali
kedalam desikator dan diamkan selama 24 jam. Diperlihatkan dalam
foto dan gambar dibawah untuk proses tersebut.
Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto, sketsa
2.3Penambahan air kedalam konteiner dengan sampel dan proses dalam
desikator Setelah sampel menjadi jenuh dalam waktu 24 jam, sampel
batuan yang dijenuhkan tadi dihitung untuk mengetahui berat jenuh
dan berat jenuh tergantungnya.
Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto 2.4Menghitung
Berat jenuh tergantung Berat jenuh yang didapatkan untuk kedua
sampel terdepat dalam tabel dibawah.Tabel 2.2Data hasil penimbangan
berat jenuh dan berat jenuh tergantung (Ww dan Ws)Ww (berat
jenuh)Berat KonteinerBerat Sampel batuBerat Konteiner + sampel
batu
Batu pasir13,847,660,86
Batu Lempung13,827,441,2
Ws (berat jenuh tergantung)Berat KonteinerBerat Sampel batuBerat
Konteiner + sampel batu
Batu pasir13,818,538,3
Batu Lempung13,86,920,7
Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20 Setelah berat
jenuh dan berat berat jenuh tergantung dari kedua sampel tersebut
didapat, kemudian sampel-sampel tersebut dikeringkan dengan
menggunakan oven dan dibiarkan selama 24 jam untuk mendapatkan
berat kering dari sampel.
Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 20Foto
2.5Pengeringan sampel dengan oven Setelah proses pengeringan selama
24 jam, sampel dikeluarkan dan ditimbang berat keringnya (Wo).
Dimana hasil penimbangan terdapat dalam tabel dibawah.Tabel 2.3Data
hasil penimbangan berat kering (Wo)Wo (Berat kering)Berat
KonteinerBerat Sampel batuBerat Konteiner + sampel batu
Batu pasir13,832,546,3
Batu Lempung13,810,424,2
Sumber : Laboratorium Tambang oleh kelompok 202.8 Perhitungana.
Batu pasir Bobot isi asli
Bobot isi kering
Bobot isi jenuh
App. spessific gravity
True spessific gravity
Kadar air asli
Kadar air jenuh
Derajat kejenuhan
Porositas (n)
Void ratio
b. Batu lempung Bobot isi asli
Bobot isi kering
Bobot isi jenuh
App. spessific gravity
True spessific gravity
Kadar air asli
Kadar air jenuh
Derajat kejenuhan
Porositas (n)
Void ratio (e)
2.9 AnalisaDari hasil praktikum kali ini, ada beberapa hal yang
dapat dianalisa, diataranya yaitu perbedaan hasil pengujian pada
sampel batu pasir dan batu lempung untuk nilai perbandingan volume
rongga dalam batuannya atau void ratio batuan tersebut. dalam hal
ini pengujian dilakukan dengan media air sebagai parameter untuk
mengetahui perbedaan antara kedua sampel tersebut, karena disini
parameter yang diujikan adalah dengan melihat bagaimana suatu
batuan akan mampu menyarangkan air dalam rongga-rongganya atau
lebih dikenal dengan porositas dari batuan tersebut. Dalam hasil
uji yang dilakukan, sampel batu lempung terbukti memiliki porositas
yang lebih baik dari pada sampel batu pasir, ini terlihat dari
hasil pengujian bahwa setelah dilakukannya penjenuhan terhadap
kedua sampel dan dilakukannya pengeringan kembali, batu lempung
mempunyai nilai porositas yang lebih baik dilihat dari nilai void
rationya yang lebih besar daripada sampel batu pasir. Jika dilihat
dari parameter yang lain, dapat juga dianalisa dari pernyataan
tersebut bahwa batu lempung akan mempunyai porositas yang lebih
baik dikarenakan ukuran butir yang dimiliki batu lempung lebih
kecil dan seragam untuk bentuk maupun ukurannya dan hampir menutupi
bahkan metupi semua dari rongga-rongga tubuh batuannya, dapat
dikatakan juga bahwa perbandingan antara volume batuan dan volume
pori-pori batuannya untuk batu lempung lebih dominan volume batuan
total dibandingkan dengan volume atau jumlah pori yang dimiliki
batu lempung tersebut. karena hal ini lah batu lempung dikatakan
mempunyai porositas yang lebih baik dari sampel batu pasir. Dapat
dianalisa dari parameter yang lain yaitu dari berat kedua sampel
setelah melalui pengujian, bahwa sampel batu pasir kehilangan lebih
banyak udara dan air dalam tubuh batuannya, karena dalam hal ini
lubang pori-pori yang terdapat pada batu pasir lebih terbuka
dibandingkan dengan batu lempung, parameter ini dilihat dari berat
asli sampel dan dilihat dari perubahan berat setelah kedua sampel
ini telah mengalami penjenuhan dan dikeringkan dalam waktu yang
cukup lama.2.10 KesimpulanDari praktikum kali ini yaitu tentang
Sifat Fisik Batuan, dapat disimpulkan bahwa suatu batuan yang
secara alamiah terbentuk dialam ini mempunyai sifat fisik yang
berbeda-beda antara satu batuan dengan batuan yang lainnya. Ini
terjadi karena dalam proses keterbentukannya melalui serangkaian
proses yang berbeda yang dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan
sekitarnya dan waktu yang dibutuhkan untuk proses
keterbentukannya.Dalam praktikum kali ini sampel yang diujikan
berupa sampel dalam kelompok batuan sedimen dimana dalam kedua
sampel yang diujikan dapat terlihat perbedaan dari sifat fisiknya,
khususnya dari ukuran butir dan keseragaman bentuk butir. Perbedaan
ukuran butir ini nantinya akan membedakan pori-pori pada tubuh
batuannya yang pada saat proses keterbentukannya terisi oleh udara
ataupun air yang nantinya juga akan membuat sifat fisik yang lain
dari kedua sampel batuan tersebut berupa porositas dari kedua
batuan tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Tim Asisten, 2014, Modul Praktikum Geomekanika, Laboratorium
Tambang, Universitas Islam Bandung : BandungAsharat, Mahyyudin,
2013, Karateristik Batuan Dalam Pemodelan Penambangan,
http://21xember90.blogspot.com/2013/03/karakteristik-batuan-dalam-pemodelan.html.
Beka, 2011, Sifat Fisik Batuan,
http://betawibekasi-rohim.blogspot.com
/2011/04/sifat-fisik-batuan.html. Diakses tanggal 26 Februari 2014
(html, online)