-
44
POKOK BAHASAN IV
PEMADATAN
(COMPACTION)
4.1 Pendahuluan
Proses pemadatan tanah untuk timbunan badan jalan dan
subgrade,
merupakan proses yang sangat penting untuk diketahui. Pada
proses
pemadatan ini hasil akhir sangat menentukan kualitas konstruksi,
dari
sinilah umur konstruksi perkerasan ditentukan dan hasil
pemadatan yang
baik akan menghemat biaya konstruksi diatasnya. Hasil pemadatan
sangat
ditentukan oleh macam material yang dipakai sebagai bahan
timbunan,
tata cara (prosedur) pemadatan dan alat pemadat yang
digunakan.
4.1.1 Deskripsi Singkat
Pokok Bahasan mengenai Pemadatan ini berisi tentang:
1. Konsep dasar pemadatan
2. Pemadatan tanah dilaboratorium
3. Pemadatan tanah dilapangan
4. Penilaian hasil akhir pemadatan
4.1.2 Relevansi
Pemadatan tanah memberikan pengertian yang mendalam terhadap
proses pembentukan timbunan untuk pekerjaan konstruksi jalan.
Proses ini
yang akan menjadi pegangan bagi mahasiswa apabila ia kelak
melaksanakan pekerjaan pemadatan atau mengawasi pekerjaan
pemadatan dilapangan. Dengan pengertian mengenai proses
pemadatan
ini maka ia kelak tidak ragu lagi dalam memilih material maupun
peralatan
pemadat.
-
45
4.1.3.1 Standar Kompetensi
Setelah mempelajari Pemadatan ini maka mahasiswa akan dapat
menentukan cara pemadatan material timbunan dilapangan.
Dengan
demikian kelak sebagai tenaga ahli madia teknik ia dapat
memberikan
pengarahan yang benar pada pekerjaan pemadatan.
4.1.3.2 Kompetensi Dasar
Bila diberikan penjelasan tentang cara pemilihan material
tanah,
peralatan dan proses pemadatan maka mahasiswa Program Diploma
III
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
dapat
menerangkan kembali tata cara pemadatan material tanah dengan
95%
benar.
4.2 Penyajian
4.2.1 Konsep Dasar Pemadatan
Semua material timbunan untuk konstruksi jalan raya harus
dipadatkan.
Maksud pemadatan tersebut ialah:
1. Untuk menaikkan kepadatan (density) dari tanah.
2. Untuk menaikkan kekuatan tahanan (bearing strength) dari
tanah.
3. Untuk mengurangi sifat kemudahan ditembus oleh air
(permeability) dari
tanah.
Secara umum, semakin padat tanah semakin besar kekuatannya
dan
kemampuannya menahan gaya geser (shearing force).
Pemadatan tanah (earthwoks compaction) ialah dimana sejumlah
tanah
yang terdiri dari partikel padat (solid particles), air dan
udara direduksi
volumenya dengan menggunakan beban. Beban tersebut dapat
berupa
beban yang bergerak (rolling), beban yang dipukulkan (tamping)
maupun
beban yang digetarkan (vibrating). Kepadatan didapat dengan
keluarnya
udara dari antara butiran tanah dimana proses ini merupakan
kebalikan dari
-
46
proses konsolidasi yang merupakan keluarnya air dari antara
butir-butir
tanah. Besarnya kepadatan yang diperoleh tergantung dari usaha
alat
pemadat yang digunakan, jenis material tanah, kadar air
(moisture content)
dan persentase rongga udara (air voids) yang ada pada tanah.
Besarnya
kepadatan tersebut diukur dalam berat jenis kering tanah (dry
unit weight of
soil): γd atau kepadatan kering tanah (dry density).
Pemadatan Tanah Di Laboratorium
Setelah mendapatkan daerah yang akan diambil tanahnya
sebagai
bahan timbunan (borrow-pit area), maka kita perlu mengambil
sampel tanah
untuk diuji sifat-sifatnya agar memenuhi apa yang diharapkan
oleh
spesifikasi. Pengambilan tersebut biasanya sebanyak 2 karung
besar,
dimana satu karung (beratnya sekitar 50 kg) untuk keperluan
pengujian dan
yang satu karung untuk keperluan dokumentasi terhadap jenis
tanah
tersebut. Dokumentasi ini penting bila ada komplain dari pihak
yang merasa
diragukan terhadap sifat-sifat tanah tersebut.
Ada 3 sifat tanah yang harus diuji dilaboratorium untuk
memenuhi
persyaratan bahan timbunan, yaitu:
1. Besarnya nilai CBR (California Bearing Ratio) yang bisa
dicapai oleh
sampel tanah.
2. Nilai PI (Plasticity Index) yang ada pada sampel tanah.
3. Pengujian untuk mengetahui tanah ekspansif (determining
expansive soil
and remedial actions).
Untuk pekerjaan pemadatan dilaboratorium, maka kita anggap
pengujian
No. 2 dan No. 3 diatas diabaikan saja. Seterusnya yang dibahas
adalah
hasil pekerjaan pengujian pemadatan tanah saja. Mengenai
detail
pelaksanaan pengujian dipelajari di praktikum Mekanika
Tanah.
Seperti dikatakan diatas bahwa derajad kepadatan diukur dalam γd
(dry
density). Untuk suatu usaha percobaan pemadatan, jika γd
digambarkan
sebagai ordinat berpasangan dengan kadar air (moisture content):
w
-
47
sebagai absisnya, maka pada γd maksimum akan terdapat w (kadar
air)
optimum. Grafik hasil percobaan pemadatan di laboratorium dapat
dilihat
pada Gambar 4.1. Pada Gambar 4.1 juga digambarkan dry unit
weight (dry
density) dengan memisalkan tanah jenuh air (degree of
saturation) 100%.
Ini adalah theoritical maximum dry unit weight yang bisa dicapai
untuk suatu
kadar air bila tidak ada lagi udara diantara rongga (void)
butiran tanah (lihat
zero air void curve pada Gambar 4.1). Dengan kondisi tanah jenuh
air
100%, maka:
e = w Gs
dimana, e = void ratio,
w = kadar air dan
Gs = specific gravity
Maximum dry unit weight untuk suatu kadar air dengan rongga
udara nol,
atau tanpa rongga udara adalah:
γ zav = wGs
w
wGs
wGs
e
wGs
+=
+=
+ /111
γγγ
dimana, γw = unit weight of water, dan
γzav = zero air void unit weight (dry)
Variasi harga γzav untuk sebarang kadar air grafiknya dapat
dilihat pada
Gambar 4.1.
Secara prinsip didapatkan demikian: bila kadar air sangat rendah
maka
tanah akan menjadi keras dan sukar dipadatkan dan hasil
pemadatannya
mempunyai density yang rendah karena masih banyak rongga udara
(air
-
48
voids). Bila kadar air dinaikkan maka air akan bekerja sebagai
pelumas
dan menjadikan tanah lebih lunak dan lebih mudah dipadatkan
dengan
demikian diperoleh dry density yang tinggi dan rongga udara yang
rendah.
Apabila air bertambah banyak, maka air cenderung membuat
butir-butir
tanah menjauh dengan demikian rongga udara total (udara + air)
akan naik
sehubungan naiknya kadar air dan dry density akan berkurang.
Percobaan pemadatan tanah dilaboratorium dikenal sebagai
”Proctor
test” yang telah distandarisir di AASHTO T-99 dan ASTM D-698 dan
dikenal
sebagai ”Standard Proctor Test”. Standard Proctor Test ini
menggunakan
25 pukulan pemadat seberat 5.5 lbs yang dijatuhkan pada
ketinggian 1 ft
pada masing-masing lapisan tanah yang diletakkan pada cetakan
(mold),
dimana cetakan tersebut berisi 3 lapis tanah. Usaha pemadatan
dalam
standard Proctor test ini secara kasar sebanding dengan usaha
alat
pemadat ringan (light rollers) pada pemadatan tanah dilapangan.
Pada saat
ini dengan berkembangnya peralatan pemadatan dilapangan maka
dilaboratorium ada ”Modified Proctor Test”. Modified Proctor
test ini
menggunakan 25 pukulan pemadat seberat 10 lbs yang dijatuhkan
pada
ketinggian 18 in pada masing-masing lapisan tanah yang
diletakkan pada
cetakan (mold) yang berisi 5 lapis tanah. Modified proctor test
ini telah
distandarisir dalam AASHTO T-180. Usaha pemadatan dalam
modified
Proctor test ini secara kasar sebanding dengan usaha alat
pemadat berat
(heavy rollers) pada pemadatan tanah dilapangan.
Untuk kedua prosedur Proctor test (standard+modified) ada 4
sub
prosedur yang bisa dipilih, yaitu:
1. Metode A, menggunakan cetakan diameter 4 in dan material
tanah
harus lolos saringan No. 4 (4.75 mm).
2. Metode B, menggunakan cetakan diameter 6 in dan material
tanah
harus lolos saringan No. 4 (4.75 mm).
3. Metode C, menggunakan cetakan diameter 4 in dan material
tanah harus
lolos saringan ¾ in (19 mm).
-
49
0ptimum
moisture
content
4. Metode D, menggunakan cetakan diameter 6 in dan material
tanah harus
lolos saringan ¾ in (19mm).
Apabila tidak ada keterangan metode mana yang digunakan,
maka
gunakanlah metode A. Metode A juga biasa digunakan untuk tanah
berbutir
halus untuk subgrade.
Gambar 4.1 Grafik hasil pemadatan tanah dilaboratorium.
Selanjutnya bila usaha pemadatan dinaikkan, maka akan didapat
harga
γd maksimum yang lebih besar dan nilai optimum moisture content
yang
lebih kecil. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.2 dimana grafik
B didapat
dengan menggunakan pemadat yang lebih berat dari yang digunakan
untuk
grafik A pada kondisi tanah yang sama.
Diatas dikatakan untuk memenuhi spesifikasi pemadatan maka
nilai
CBR harus dijadikan pedoman dalam pengujian kepadatan
timbunan.
Timbul pertanyaan pada kita apa hubungan Proctor test dengan
CBR?
Untuk menjawab pertanyaan ini kita pelajari dulu CBR test di
laboratorium.
γd
w %
Zero air void curve
Maximum
dry density
-
50
Gambar 4.2 Usaha pemadatan B > A, untuk tanah yang sama
CBR (California Bearing Ratio) ialah perbandingan antara beban
penetrasi
suatu bahan terhadap bahan standard dengan kedalaman dan
kecepatan
penetrasi yang sama. Sebetulnya pengujian ini hanya melihat
besarnya
beban yang menyebabkan piston masuk (penetrasi) kedalam bahan
yang
diuji dengan tingkat kecepatan tertentu. Beban ini kemudian
dibagi dengan
beban yang menyebabkan penetrasi pada kedalaman yang sama
pada
material batu pecah. Hasilnya kemudian dikalikan dengan angka
100, dan
itulah yang dinamakan CBR. Beban penetrasi untuk batu pecah
telah
distandarisir. Harga CBR material tanah tergantung pada density
nya dan
kadar airnya.
Test CBR ini direncanakan untuk mengetahui stabilitas relatif
dari tanah
yang telah selesai dipadatkan dengan density dan kadar air
tertentu. Test
ini dikerjakan dengan memadatkan tanah pada cetakan silinder
kemudian
direndam dalam air selama 4 hari. Pemadatan dalam silinder
γd
W %
Zav curve
A
B
-
51
menggambarkan beban konstruksi dan perendaman air
menggambarkan
perubahan kadar air secara kasar bila ada water table 2 ft
dibawah
timbunan. Pada pengujian CBR maka kecepatan penetrasi dari mesin
0.05
in per menit. Sehingga CBR didefinisikan sebagai beban yang
menyebabkan penetrasi 0.1 in pada tanah yang dibandingkan
dengan
beban standard untuk batu pecah dan hasilnya dinyatakan
dalam
persentase. Beban standard tersebut dapat dilihat pada Tabel
4.1.
Tabel 4.1 Beban penetrasi untuk bahan standard (batu pecah)
Penetrasi Beban Standard Beban Standard* Mm In N Lb MPa Psi 2.5 0.1
13345 3000 6.89 1000 5 0.2 20017 4500 10.34 1500 7.5 0.3 25355 5700
13.10 1900
10 0.4 30693 6900 15.86 2300 12.5 0.5 34696 7800 17.93 2600
*Luas penampang piston (plunger) = 1935.5 mm2 (3 in2)
Sekarang kita akan menghubungkan antara Proctor test dan CBR
test.
Pada percobaan pemadatan tanah (Proctor test) maka akan kita
dapatkan
nilai kadar air yang unik (kadar air optimum) dimana akan
didapatkan juga
pasangannya yaitu berat jenis tanah kering maksimum (γd max).
Dengan
tanah yang sama dan kadar air optimum yang telah ditemukan di
Proctor
test sebelumnya, kita buat 3 benda uji dengan memadatkan tanah
pada
cetakan untuk CBR test, yaitu dengan 10x, 35x dan 65x
tumbukan.
Kemudian benda uji direndam 4 x 24 jam sebelum dilaksanakan
pengujian
pembebanan (CBR test). Gambar 4.3 memperlihatkan skematis
pengujian
CBR.
Untuk 1 benda uji diatas kita dapatkan 1 grafik nilai CBR
(hubungan
antara penurunan dan beban) dan 1 harga γd tertentu. Untuk ke 3
benda uji
harga γd yang didapat berlainan biarpun diawal dipakai kadar air
optimum
-
52
yang sama, hal ini disebabkan usaha pemadatan (jumlah tumbukan)
yang
berbeda. Gambar 4.4 menjelaskan bentuk grafik CBR yang
diperoleh.
Gambar 4.3 Skematis pengujian CBR
Gambar 4.4 Grafik hasil pengujian CBR
Harga CBR dari Gambar 4.4 diatas = 150/3000 x 100% = 5 %. Dari 3
kali
melakukan pengujian, kita mendapatkan 3 buah grafik seperti
Gambar 4.4
0.1
Penetrasi (in)
Beban (lbs)
150
10 x tumbukan
γd = 1.45
-
53
diatas. Bila ke 3 grafik digabungkan dengan grafik hasil
pengujian
pemadatan tanah seperti Gambar 4.1, maka didapat hasil akhir
pengujian
CBR lengkap di laboratorium seperti pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Grafik hasil akhir pemadatan dan nilai CBR
Pada pelaporan maka dibawah Gambar 4.5 dicantumkan Tabel 4.2
yang
merupakan resume dari percobaan CBR.
Tabel 4.2 Resume pengujian CBR Cara Pemadatan Modified Berat
Jenis 2.650 Kadar air optimum 18 % Maksimum γd 1675 gr/cc 95 % γd
Maksimum 1591 gr/cc
Nilai CBR 95 % 12 % Nilai CBR 100 % 15 %
Angka-angka dalam Tabel 4.2 hanya contoh saja. Dalam
kenyataannya
terdapat hubungan antara nilai dalam Tabel 4.2 dengan Gambar
4.5.
Untuk selanjutnya hasil percobaan CBR diatas dipakai untuk
pedoman bagi
pekerjaan pemadatan dilapangan.
γd γd
w CBR
%
Zav curve
65x
35x
10x
100% γd Maks
-
54
Pemadatan Tanah Dilapangan
Sebelum melaksanakan pekerjaan pemadatan ada 2 hal yang
perlu
dilakukan, yaitu:
1. Pemilihan peralatan untuk pekerjaan timbunan badan jalan dan
subgrade
2. Mengadakan percobaan pemadatan dilapangan (compaction trial
test)
Di Bab II dan III kita telah memilih material yang akan
digunakan sebagai
timbunan badan jalan dan subgrade, kemudian di Bab IV kita telah
menguji
material tersebut dan mempunyai pedoman bagi hasil akhir
pekerjaan
pemadatan. Untuk pekerjaan pelaksanaan pemadatan dilapangan kita
perlu
memilih alat pemadat yang digunakan.
Untuk pemadatan tanah sebagai badan jalan/subgrade maka pada
umumnya digunakan vibratory roller. Alat ini cocok digunakan
untuk
pemadatan granular material (material berbutir). Selain
vibratory roller ada
beberapa alat yang dipakai untuk memadatkan tanah maupun
batu-batuan.
Secara garis besar alat pemadat dibagi menjadi 3 group:
1. Rollers, termasuk didalamnya smooth-wheeled, pneumatic-tired,
tamping
rollers juga pemadatan oleh beban lalu lintas kendaraan.
2. Vibrators, termasuk didalamnya rollers dan plates
3. Rammers, termasuk didalamnya power rammers, tampers dan
falling
weight. Gambar 4.6 vibratory roller yang umum digunakan untuk
pekerjaan
pemadatan tanah berbutir.
Smooth-wheeled rollers, alat ini juga sering dipakai untuk
memadatkan
tanah. Biasanya mempunyai 3 roda dari drum besi atau tandem
yang
mempunyai mesin sendiri untuk bergerak atau berbentuk roda
tunggal yang
ditarik dengan traktor. Beratnya antara 1.7 hingga 17 ton dan
dapat
diperberat lagi dengan mengisi pasir atau air di roda besinya.
Beban yang
terpakai dibagi selebar rodanya. Kecepatan bergeraknya antara
2.5 sampai
5 km/jam.
-
55
Pneumatic-tired rollers, alat ini mempunyai mesin untuk
bergerak
sendiri. Mempunyai 2 sumbu dengan roda dari karet, dimana jumlah
roda
depan dan belakang berselisih satu dan letak roda depan
belakang
berselang seling hingga yang tidak terinjak oleh roda depan
dapat terinjak
oleh roda belakang demikian sebaliknya. Kecepatan bergeraknya
berkisar
1.6 hingga 24 km/jam.
Vibratory rollers atau sering disebut vibro saja, mempunyai
kisaran
berat 0.5 hingga 17 ton, yang mempunyai sumbu tunggal (1 roda)
biasanya
ditarik traktor sedangkan yang mempunyai mempunyai sumbu
ganda
menggunakan mesin sendiri untuk bergerak. Frekuensi
getarannya
tergantung pabrik pembuatnya namun untuk yang besar berkisar
antara 20
hingga 35 Hz (Hertz) dan 40 hingga 75 Hz untuk vibratory roller
yang kecil.
Pada umumnya alat bisa disetel getarannya ke 3 posisi: kecil,
menengah
dan besar. Untuk alat yang ditarik traktor kecepatannya 1.5
hingga 2.5
km/jam sedangkan untuk alat yang bergerak sendiri kecepatannya
0.5
hingga 1 km/jam. Apabila sedang menggetarkan rodanya maka
kecepatannya semakin rendah.
Vibrating plate compactors, alat ini sering disebut stamper.
Mempunyai
kisaran berat 100 kg hingga 2 ton dan luasan pelat antara 0.16
m2
hingga1.6 m2. Alat ini cocok untuk memadatkan luasan yang kecil
atau
tempat yang terbatas untuk dipadatkan.
Sesudah menetapkan peralatan yang digunakan untuk pekerjaan
pemadatan di lapangan, maka sebelum melaksanakan pekerjaan
pemadatan tersebut biasanya diadakan percobaan pemadatan
dilapangan
(trial compaction test). Maksud dari trial compaction test
adalah:
1. Untuk mendapatkan jumlah lintasan yang diperlukan untuk
memadatkan
tanah hingga tanah menjadi padat, sesuai dengan hasil test CBR
di
laboratorium atau spesifikasi.
2. Untuk mendapatkan ketebalan pemadatan yang sesuai dengan
yang
disarankan oleh spesifikasi. Pada umumnya ketebalan jadi
(setelah
-
56
dipadatkan) adalah 20 cm, sehingga untuk ketebalan saat
ditebarkan (loose
condition) berkisar antara 22 cm hingga 23 cm.
Pelaksanaan trial compaction test sebagai berikut: Tebarkan
tanah
selebar 1.5 hingga 2 kali lebar roda alat pemadat sepanjang 50 m
sampai
75 m. Buat ketebalan bervariasi dan gilas dengan vibratory
roller 8 x, 10 x
dan 12 x lintasan. Satu kali lintasan adalah satu kali gerakan
maju dan
mundur alat pemadat. Ambil waterpass dan ukur ketebalan setelah
8 x, 10 x
dan 12 x lintasan dan catat penurunannya. Akhirnya hasil
pemadatan diuji
dengan alat uji kepadatan yaitu dengan metode sand replacement
test atau
dikenal dengan nama sand cone test. Catat kondisi mana yang
paling
ekonomis sebagai pedoman pelaksanaan berikutnya.
Gambar 4.6 Alat pemadat vibratory roller
Biasanya jumlah lintasan yang paling ekonomis adalah 10 x
lintasan.
Karena peningkatan kepadatan antara 8 x sampai 10 x adalah kecil
sekali.
-
57
Setelah kita melakukan trial compaction test, maka hasil trial
tadi kita
cari kepadatannya. Hasil dari trial yang 8 x, 10 x dan 12 x tadi
diuji
kepadatannya. Ada 2 cara yang sering dipakai untuk menentukan
hasil
kepadatan di lapangan:
1. Sand Replacement Method (AASHTO T-191, ASTM D-1556)
2. Rubber Ballon Method (AASHTO T-205, ASTM D-2167)
Sand Replacement Method (pemeriksaan kepadatan dengan sand
cone)
merupakan cara yang paling sering digunakan di Indonesia dan
hasilnya
cukup akurat. Kepadatan ialah berat isi kering per satuan isi.
Untuk
mengukur pencapaian kepadatan di lapangan maka kita
membandingkan
berat isi kering (γd) yang dicapai oleh alat pemadat di lapangan
dengan
berat isi kering yang dicapai oleh alat pemadat di
laboratorium.
Angka hasil perbandingan ini disebut sebagai persen kepadatan
atau
derajad kepadatan, untuk jenis tanah yang digunakan untuk
subgrade maka
kepadatan lapangan tidak boleh kurang dari 95% dari
kepadatan
laboratorium. Berat isi kering (γd):
w
md
+=
1
γγ
Dimana: γd = berat isi kering
γm=berat isi massa tanah (mass unit weight)
w = kadar air tanah (water content)
Percobaan sand cone ini pada prinsipnya adalah untuk mengetahui
berat isi
massa tanah yang telah dipadatkan dengan menggali lubang pada
tanah
hasil pemadatan yang kemudian diisi dengan pasir yang telah
diketahui
kepadatannya. Dengan berat dan kadar air tanah yang digali
diketahui dan
volume lubang yang terisi pasir diketahui, maka berat isi kering
hasil
-
58
pemadatan lapangan dapat ditentukan. Sehingga derajad kepadatan
yang
dicapai ditulis sebagai:
=D %100xdlab
dlap
γ
γ
Dimana: D = derajad kepadatan (harus ≥ 95%)
γdlap=dry density lapangan
γdlab=dry density laboratorium
Gambar 4.7 adalah gambar dari alat sand cone.
Gambar 4.7 Alat sand cone, terdiri dari: botol gelas volume 4
liter berisi
pasir (1), corong kalibrasi diameter 16.51 cm (2) dan pelat besi
dengan
lubang ditengah diameter 16.51 cm, ukuran pelat 30.48 x 30.48 cm
(3).
1
2
3
-
59
Untuk tanah yang berbutir maka gradasi memegang peranan
penting
untuk kemudahan proses dipadatkannya. Jika gradasi tanah
berubah
menjadi bergradasi baik (GW) maka dry densitynya juga akan
naik.
Idealnya tanah dengan gradasi yang menghasilkan rongga terkecil
adalah
yang paling bagus untuk dipadatkan. Hal tersebut menjadikan
upaya agar
didapat dry density yang tinggi, maka tanah yang berbutir
seperti yang
dipakai dalam base-course aggregate harus mempunyai kandungan
butir-
butir halus. Konsep menaikkan density dan stabilitas bahan
agregat dengan
menambahkan butiran halus yang bekerja sebagai bahan pengikat
dipakai
dalam merencanakan campuran agregat dan tanah untuk bahan base.
Efek
bahan pengikat (butiran halus) terhadap sifat-safat agregat yang
dipadatkan
dapat dilihat pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Kondisi fisik tanah-agregat setelah dipadatkan
Tabel 4.3 merupakan keterangan dari Gambar 4.8 Agregat tanpa
butiran halus Agregat dengan cukup butiran
halus untuk maksimum density Agregat dengan butiran halus yang
sangat banyak
Kontak antar butiran Kontak antar butiran dan tahan terhadap
deformasi
Kontak antar butiran tidak ada. Agregat mengambang ditanah.
Kepadatan bervariasi Kepadatannya meningkat Kepadatannya sangat
kurang
Mudah ditembus oleh air Praktis tidak mudah ditembus air
Praktis tidak mudah ditembus air
Stabilitas tinggi bila terjepit (confined), rendah bila tidak
terjepit (unconfined)
Mempunyai stabilitas tinggi baik confined maupun unconfined
Mempunyai stabilitas rendah
Tidak terpengaruh oleh air yang merugikan
Tidak terpengaruh oleh air yang merugikan
Sangat terpengaruh oleh air yang merugikan
Sangat sulit untuk dipadatkan Agak sulit dipadatkan Mudah
dipadatkan
-
60
Ada suatu kondisi terhadap pemadatan yang dilaksanakan
dilapangan
yang disebut dengan ”membal”. Kondisi membal itu terlihat kalau
kita berdiri
didepan alat pemadat dan melihat kealat pemadat, terlihat
tanah
bergelombang seperti air waktu dipadatkan. Kondisi membal ini
diakibatkan
oleh belum padatnya lapisan dibawahnya, sehingga untuk
lapisan
berikutnya (diatasnya) akan membal bila dipadatkan. Untuk
kondisi membal
ini maka lapisan yang sedang dipadatkan harus dikupas dulu dan
lapisan
dibawahnya dipadatkan sampai padat sesuai yang disyaratkan
oleh
spesifikasi.
Apabila lapisan yang menyebabkan membal itu kadar airnya
terlalu
tinggi, maka tanah harus digaruk dan dijemur dulu sampai kadar
airnya
sesuai dengan kadar air optimum laboratorium. Apabila membal
diakibatkan
oleh gradasi agregat/tanah yang kurang baik (segregasi) maka
disarankan
untuk menambah gradasi yang kurang. Bagian yang kurang
digaruk
kemudian ditambah dengan butir-butir yang kurang baru
dipadatkan
kembali. Disamping diakibatkan oleh kadar air dan segregasi pada
butiran
maka kondisi membal juga diakibatkan oleh terlalu tebalnya
lapisan
pemadatan. Untuk ini lapisan harus digaruk lagi kemudian
dikurangi
ketebalannya dan dipadatkan lagi. Sebenarnya ada toleransi kadar
air
untuk dapat mencapai hasil seperti yang disyaratkan oleh
spesifikasi. Kadar
air yang diperbolehkan dalam rentang 3% dibawah kadar air
optimum
sampai 1% diatas kadar air optimum.
Ada 2 macam spesifikasi untuk pekerjaan pemadatan tanah
dilapangan:
1. Performance Specification
2. Method Specification
Pada Performance Specification, maka kontraktor dapat memilih
metoda
pemadatannya sendiri tanpa batas, tetapi harus mencapai hasil
yang telah
ditentukan. Hasil akhir biasanya diukur dalam density atau air
voids atau
dalam bearing strength, misal density 95%, air voids antara 5%
hingga
-
61
10%. Dengan demikian cara ini maka akan didapatkan timbunan
yang
diketahui sifatnya dengan konsisten.
Spesifikasi dengan cara ini menempatkan kontraktor dengan
tanggung
jawab yang besar untuk memilih tanah yang akan dipadatkan, alat
yang
akan dipakai, ketebalan lapisan yang dipilih untuk dipadatkan
dan jumlah
lintasan alat pemadat. Hal diatas akan menyebabkan kontraktor
melakukan
sejumlah percobaan pemadatan dilapangan. Untuk itu antara
kontraktor
dan pengawas akan melakukan serangkaian pengujian hasil
pemadatan
secara rutin dilapangan, yang mana menyebabkan harus
tersedianya
peralatan laboratorium dilapangan. Spesifikasi jenis ini
cenderung dipakai
untuk pekerjaan besar yaitu timbunan untuk bendungan (dam)
atau
kostruksi jalan.
Method Specification, pada cara ini jenis tanah, tebal
pemadatan, alat
pemadat, jumlah lintasan dan cara pengukuran hasil akhir
ditentukan oleh
pemberi kerja. Kontraktor hanya mengikuti instruksi yang
tertulis dari
spesifikasi, apabila terdapat hasil yang kurang baik maka
tanggung jawab
ada pada pengawas. Pengawas harus selalu memonitor pekerjaan
yang
dilakukan oleh kontraktor dan hasil akhirnya.
4.2.2 Latihan
1. Tanah untuk timbunan badan jalan harus dipadatkan. Jelaskan
maksud
dari pemadatan tersebut?
2. Bagaimana kepadatan tanah didapatkan?
3. Apa yang menjadi ukuran bahwa tanah telah padat?
4. Bagaimana cara pengujian pemadatan tanah di laboratorium?
5. Berikan penjelasan apakah yang dimaksud dengan CBR?
6. Jelaskan cara mengadakan percobaan pemadatan di lapangan?
7. Bagaimana cara mengukur hasil pemadatan dilapangan?
8. Apa yang dimaksud dengan kondisi ”membal” sewaktu
melakukan
pekerjaan pemadatan?
-
62
4.3 Penutup
4.3.1 Tes Formatif
1. Apa beda proses pemadatan tanah dengan proses konsolidasi
tanah?
2. Gambarkan grafik hasil percobaan laboratorium pemadatan
tanah?
3. Bagaimana cara menguji CBR tanah?
4. Apa maksud dilakukan perendaman air selama 4 hari pada
percobaan
CBR?
5. Gambarkan grafik hasil pengujian CBR?
6. Gambarkan grafik hasil akhir percobaan pemadatan dan nilai
CBR nya?
7. Bagaimana cara mengadakan ”trial compaction test”
dilapangan?
8. Sebutkan alat pemadat tanah di lapangan?
9. Jelaskan apa yang dimaksud dengan ”performance specification”
pada
pekerjaan pemadatan?
10. Jelaskan apa yang dimaksud dengan ”method specification”
pada
pekerjaan pemadatan?
4.3.2 Umpan Balik
Agar anda dapat menilai sendiri hasil tes formatif diatas, maka
setiap
butir jawaban anda, anda beri skor 10 bila benar. Bila jawaban
anda benar
semua maka skor total yang anda dapatkan 100. Untuk skor 100
nilai yang
diperoleh A. Apabila terdapat 1 atau 2 buah jawaban anda yang
salah,
maka nilai yang anda peroleh B. Apabila terdapat 3 atau 4 buah
jawaban
anda yang salah maka nilai yang anda peroleh C. Tes formatif
diatas
mempunyai waktu pengerjaan 45 menit.
4.3.3 Tindak Lanjut
Apabila jawaban tes formatif anda masih terdapat kesalahan 4
buah
atau lebih, maka sebaiknya anda mengulang membaca Bab IV
keseluruhan
sekali lagi dan coba jawab tes formatif lagi.
-
63
4.3.4 Rangkuman
Tanah yang digunakan sebagai konstruksi timbunan badan jalan
harus
dipadatkan dengan maksud: menaikkan density, menaikkan
bearing
strength dan mengurangi permeability nya. Untuk mengetahui
sifat-sifat
tanah sewaktu dipadatkan maka perlu diadakan percobaan
pemadatan
tanah dilaboratorium atau yang dikenal sebagai Proctor test.
Hasil yang
didapat dari Proctor test adalah grafik kadar air dengan dry
density dan
grafik zero air void unit weight. Ada satu nilai unik pada
grafik tersebut yaitu
nilai optimum water content dan maksimum dry density yang
berbeda untuk
setiap jenis tanah.
Hasil percobaan pemadatan dilapangan digunakan untuk
menentukan
percobaan CBR. CBR adalah beban yang menyebabkan penetrasi 0.1
in
pada tanah yang dibandingkan dengan beban standar batu pecah.
Pada
CBR test ini tanah setelah direndam 4 x 24 jam diuji
pembebanannya.
Diakhir percobaan CBR akan didapatkan grafik hubungan antara
water
content, dry density dan nilai CBR dari tanah tersebut. Grafik
inilah yang
dipakai sebagai pedoman pekerjaan dilapangan.
Pekerjaan pemadatan tanah dilapangan didahului dengan ”trial
compaction test” dengan maksud: agar didapat pemilihan alat
pemadat
yang baik, tebal lapisan yang sesuai dan jumlah lintasan alat
pemadat yang
cukup sehingga didapat kepadatan tanah yang sesuai dengan
hasil
laboratoriumnya. Hasil pekerjaan pemadatan tanah dilapangan
diuji dengan
alat sand cone (sand replacement method) guna mengetahui
derajad
kepadatannya. Selanjutnya untuk pekerjaan pemadatan dilapangan
ada 2
model spesifikasi, yaitu:
1. Performance Specification, dan
2. Method Specification.
Untuk pekerjaan yang besar digunakan performance
specification.
-
64
4.3.5 Kunci Jawaban Tes Formatif
1. Proses pemadatan adalah proses keluarnya udara dari ruang
antar
butiran tanah, sedangkan konsolidasi adal proses keluarnya
butiran air dari
ruang antar butiran tanah.
2. Lihat Gambar 4.1
3. Dengan kadar air optimum seperti pada Proctor test, dibuat 3
buah
benda uji dalam cetakan CBR, masing-masing dipadatkan dengan
10x, 35x
dan 65 x pukulan pemadatan. Kemudian ke 3 benda uji tersebut
direndam
dalam air selama 4 x 24 jam. Ke 3 benda uji tersebut akhirnya
dengan alat
penetrasi dicari harga CBR nya.
4. Untuk menggambarkan perubahan kadar air tanah timbunan bila
ada
water table 2 ft dibawah timbunan tersebut.
5. Lihat Gambar 4.4
6. Lihat Gambar 4.5
7. Tebarkan tanah selebar 1.5 hingga 2 kali lebar roda alat
pemadat
sepanjang 50 m sampai 75 m. Buat ketebalan bervariasi dan gilas
dengan
vibratory roller 8 x, 10 x dan 12 x lintasan. Satu kali lintasan
adalah satu
kali gerakan maju dan mundur alat pemadat. Ambil waterpass dan
ukur
ketebalan setelah 8 x, 10 x dan 12 x lintasan dan catat
penurunannya.
Akhirnya hasil pemadatan diuji dengan alat uji kepadatan yaitu
dengan
metode sand replacement test atau dikenal dengan nama sand cone
test.
Catat kondisi mana yang paling ekonomis sebagai pedoman
pelaksanaan
berikutnya.
8. a. Rollers, termasuk didalamnya smooth-wheeled,
pneumatic-tired,
tamping rollers juga pemadatan oleh beban lalu lintas
kendaraan.
b. Vibrators, termasuk didalamnya rollers dan plates
c. Rammers, termasuk didalamnya power rammers, tampers dan
falling
weight.
9. Kontraktor dapat memilih metoda pemadatannya sendiri tanpa
batas,
tetapi harus mencapai hasil yang telah ditentukan. Spesifikasi
dengan cara
-
65
ini menempatkan kontraktor dengan tanggung jawab yang besar
untuk
memilih tanah yang akan dipadatkan, alat yang akan dipakai,
ketebalan
lapisan yang dipilih untuk dipadatkan dan jumlah lintasan alat
pemadat.
10. Pada cara ini jenis tanah, tebal pemadatan, alat pemadat,
jumlah
lintasan dan cara pengukuran hasil akhir ditentukan oleh pemberi
kerja.
Kontraktor hanya mengikuti instruksi yang tertulis dari
spesifikasi, apabila
terdapat hasil yang kurang baik maka tanggung jawab ada pada
pengawas.
DAFTAR PUSTAKA
AASHTO, (1990), Standard Specifications For Transportation
Materials
And Methods Of Sampling And Testing, Part II Tests, 15th
edition,
AASHTO Publication, Washington.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, (1990), Manual
Book Of ASTM Standards, Section 4 Road and Paving Materials,
Pavement Management Technologies, Volume 04.03, ASTM
Publication
Philadelphia, USA.
ASPHALT INSTITUTE, (1983), Asphalt Technology And
Construction
Practices (ES-1), 2nd edition, Maryland, USA.
CRONEY, D., AND CRONEY, P., (1992), The Design And
Performance
Of Road Pavements, 2nd edition, McGraw-Hill Book Company,
London,
UK.
DAS, BRAJA M., (1983), Advanced Soil Mechanics, Hemisphere
Publishing Corporation, Washington, USA.
-
66
DIREKTORAT JENDERAL BINA MARGA, (1976), Manual Pemeriksaan
Bahan Jalan, No. 01/MN/BM/1976, Jakarta.
H0LTZ, R. D., AND KOVACS, W.D., (1981), An Introduction To
Geotechnical Engineering, 10th edition, Prentice-Hall Inc., NJ,
USA.
KREBS, R.D., AND WALKER, R. D., (1971), Highway Materials,
McGraw-
Hill Book Company, New York, USA.
YODER, E.J., AND WITCZAK, M.W., (1975), Priciples Of
Pavement
Design, 2nd edition, John Wiley & Sons, New York, USA.
SENARAI
Air voids Rollers
Base Rolling
Base-course aggregate Rubber ballon method
Bearing strength Sand cone test
Borrow-pit area Sand replacement test
California bearing ratio Shearing force
Compaction trial test Smooth wheeled roller
Degree of saturation Solid particles
Density
Determining expansive soil and remedial actions
Dry density
Dry unit weight of soil Standard Proctor test
Earthworks compaction Stamper
Falling weigt Subgrade
Heavy rollers Tampers
Hertz Tamping
Light rollers Tamping rollers
-
67
Loose condition Trial compaction test
Maximum dry unit weight Vibrating
Method specification Vibratory plate compactors
Mold Vibratory rollers
Modified Proctor test Void
Moisture content Waterpass
Performance specification Water table
Permeability Zero air void curve
Piston Zero air void unit weight
Plasticity index
Plunger
Pneumatic tired roller
Power rammers
Rammers