18
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangDalam membangun suatu jalan, tanah dasar
merupakan bagian yang sangat penting, karena tanah dasar akan
mendukung seluruh beban lalu lintas/beban konstruksi dari atas.
Jika tanah dasar berupa tanah lempung yang mempunyai daya dukung
tanah rendah dan kembang susut tinggi, maka konstruksi sering
mengalami kerusakan yang diakibatkan oleh kondisi tanah. Tanah
dengan nilai kembang susut tinggi sangat berpengaruh terhadap
perilaku fisis dan mekanis tanah.Tanah lempung ekspansif adalah
lempung yang mempunyai sifat kembang susut yang cukup tinggi akibat
perubahan kadar air. Tanah lempung ini sering menimbulkan kerusakan
bangunan dan perkerasan jalan di atasnya sehingga perlu mendapatkan
penanganan agar tidak menimbulkan masalah pada konstruksi di
atasnya, salah satu cara efektif adalah dengan penambahan pasir.
Pasir merupakan agregat alami yang bersal dari letusan gunung
berapi, sungai dalam tanah dan pantai oleh karena itu pasir dapat
digolongkan dalam tiga macam yaitu pasir galian, pasir laut dan
pasir sungai. Dipilihnya pasir (sand) sebagai material tambahan
karena mempunyai sifat yang dapat meredam dan meratakan
pengembangan yang disertai dengan tekanan dari lempung ekspansif.
Pasir yang digunakan adalah pasir sungai pada umumnya yang terdapat
di pasaran. Hal demikian sering kita lihat pada pemberian tambahan
pasir di bawah pondasi batu kali atau di bawah lantai kerja pondasi
setempat maupun pondasi menerus.
1.2 Tujuan Penelitian 1. Mengetahui karakteristik fisik dan
mekanis tanah lempung sebelum dan sesudah di stabilisasi.2.
Mengetahui pengaruh penambahan pasir terhadap pemadatan (Proctor
Standard), CBR rendaman, CBR tidak rendaman dan potensi
pengembangan (Swelling) dan hasil test kuat tekan bebas untuk
kondisi sebelum dan sesudah distabilisasi.3. Mengetahui perbedaan
stabilitas antara tanah lempung ekspansif dan tanah lempung
ekspansif dicampur dengan pasir.4. Mengetahui persentase campuran
pasir yang paling optimum sebagai bahan stabilisasi.
BAB IIDASAR TEORI
2.1 Tinjauan pustakaStabilisasi tanah adalah suatu cara yang
digunakan untuk mengubah atau memperbaiki sifat tanah sehingga
diharapkan tanah tersebut mutunya dapat lebih baik dan dapat
meningkatkan kemampuan daya dukungnya. Dilihat dari mineral
pembentuknya, tanah lempung dapat dibagi menjadi lempung ekspansif
dan lempung non ekspansif. Tanah lempung ekspansif tersusun dari
mineral lempung seperti montmorillonite, kaolinite dan illite yang
mengakibatkan tanah ekspansif mempunyai luas permukaan cukup besar
dan sangat mudah menyerap air dalam.2.2 Landasan Teori2.2.1 Tanah
LempungDas (1993), tanah lempung merupakan tanah yang terdiri dari
partikel-partikel tertentu yang menghasilkan sifat plastis apabila
kondisi basah. Bowles (1991), mendefinisikan tanah lempung sebagai
deposit yang mempunyai partikel berukuran lebih kecil atau sama
dengan 0,002 mm dalam jumlah lebih dari 50 %. Hardiyatmo (2006),
sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung yaitu antara lain ukuran
butiran halus lebih kecil dari 0,002 mm, permeabilitas rendah,
kenaikan air kapiler tinggi, bersifat sangat kohesif, kadar kembang
susut tinggi dan proses konsolidasi lambat.2.2.2 Lempung dan
Mineral PenyusunnyaMineral lempung merupakan hasil pelapukan tanah
akibat reaksi kimia yang berupa susunan kelompok partikel berukuran
koloid dengan diameter butiran lebih kecil dari 0,002 mm. Di
antaranya terdiri dari kelompok-kelompok kaolinite,
montmorillonite, dan illite.Kaolinite merupakan mineral dari
kelompok kaolin, terdiri dari susunan satu lembar silika
tetrahedral dengan lembaran aluminium oktahedra, dengan suatu
susunan setebal 7,2 Ao (1 Amstrong = 10-10 m). Kedua lembaran
terikat bersama-sama, sedemikian rupa sehingga ujung dari lembaran
silikat dan satu dari lembaran oktahedra membentuk sebuah satu
lembaran tunggal.Montmorillonite, disebut juga dengan smectite,
adalah mineral yang dibentuk oleh dua lembaran silika dan satu
lembaran aluminium (gibbsite). Lembaran oktahedra terletak di
antara dua lembaran silika dengan ujung tetrahedral tercampur
dengan hidroksil dari lembaran oktahedra untuk membentuk satu
lapisan tunggal. Dalam lembaran oktahedra terdapat substitusi
parsial aluminium oleh magnesium.Illite adalah bentuk mineral
lempung yang terdiri dari mineral-mineral kelompok illite. Bentuk
susunan dasarnya terdiri dari sebuah lembaran aliminium oktahedra
yang terikat di antara dua lembaran silika tetrahedra. Dalam
lembaran oktahedra, terdapat substitusi parsial oleh magnesium dan
besi, dan dalam lembaran tetrahedral terdapat pula substitusi
silikon oleh aluminium.2.2.3 Pengaruh Air pada Tanah LempungAir
sangat mempengaruhi sifat tanah lempung, karena butiran dari tanah
lempung sangat halus, sehingga luas permukaan spesifikasinya
menjadi lebih besar. Dalam suatu partikel lempung yang ideal,
muatan positif dan negatif berada dalam posisi seimbang,
selanjutnya terjadi subtitusi isomorf dan kontinuitas perpecahan
susunannya, sehingga terjadi muatan negatif pada permukaan partikel
kristal lempung. Salah satu cara untuk mengimbangi muatan negatif,
partikel tanah lempung menarik muatan positif (kation) dari garam
yang ada di dalam air porinya, hal ini disebut dengan pertukaran
ion-ion.
Gambar 2.1 Kation dan Anion pada partikel lempung (Das,1993)
2.2.4 Karakteristik Lempung EkspansifLempung ekspansif adalah
tanah yang mempunyai sifat kembang susut yang besar, sifat kembang
susut ini sangat dipengaruhi oleh kandungan air yang ada di dalam
tanah tersebut. Jika kandungan airnya banyak maka tanah tersebut
akan mengembang dan kekuatan daya dukungnya akan berkurang demikian
sebaliknya jika kadar airnya berkurang atau kering maka tanah itu
akan menyusut dan mengakibatkan tanah pecah pecah di permukaannya
sedangkan daya dukungnya akan meningkat.Untuk konstruksi seperti
jalan raya, kondisi ini akan sangat menimbulkan masalah, perkerasan
akan retak, turun, bergelombang, bahkan bisa sampai patah jika tipe
perkerasannya kaku (Rigid Pavement). Perilaku dan sifat-sifat
lempung sangat bergantung pada komposisi mineral-mineralnya,
unsur-unsur kimianya, tekstur lempung, dan partikel-partikelnya
serta pengaruh lingkungan di sekitarnya. Untuk memahami sifat dan
perilaku lempung diperlukan pengetahuan tentang tanah lempung
ekspansif dan mineral lempung. Mineral utama pembentuk tanah
lempung adalah Montmorilonite, Illite, dan Kaolinite. Ketiga
mineral tersebut membentuk kristal Hidro Aluminium Silikat(Al2 O3 n
Si O2 kH2O), namun demikian ketiga mineral tersebut mempunyai
sifatdan struktur dalam yang berbeda satu dengan lainnya, yaitu :a.
Mineral Montmorilonite, mempunyai sifat pengembangan yang sangat
tinggi, sehingga tanah lempung yang mengandung mineral ini akan
mempunyai potensi pengembangan yang sangat tinggi.b. Mineral
Illite, mineral ini mempunyai sifat pengembangan yang sedang sampai
tinggi, sehingga material lempung yang mengandung mineral ini
mempunyai sifat pengembangan yang medium.c.Mineral Kaolinite,
mempunyai ukuran partikel yang lebih besar dan mempunyai sifat
pengembangan yang lebih kecil.
2.3 Sifat-Sifat Mekanik Tanah2.3.1 Pemadatan TanahPemadatan
adalah proses naiknya kerapatan tanah dengan memperkecil jarak
antar partikel, sehingga terjadi reduksi volume udara, umumnya
makin tinggi derajat kepadatan makin tinggi kekuatan geser dan
makin rendah kompresibilitas tanah. Pemadatan berfungsi untuk
meningkatkan kekuatan tanah sehingga dapat meningkatkan daya dukung
pondasi diatasnya. Pemadatan juga dapat mengurangi besarnya
penurunan tanah dan meningkatkan kemantapan lereng timbun.Untuk
usaha pemadatan yang sama, berat volume kering dari tanah akan naik
bila kadar air dalam tanah (pada saat dipadatkan) meningkat. Pada
saat kadar air (w) = 0, berat volume basah dari tanah () adalah
sama dengan berat volume keringnya (d)=d(w=0) = 1 (2-1)Kadar air
mempunyai pengaruh yang besar terhadap tingkat kepadatan yang dapat
dicapai oleh suatu tanah. Di samping kadar air, faktor-faktor lain
juga mempengaruhi pemadatan adalah jenis tanah dan usaha-usaha
pemadatan. Jika kadar airnya ditingkatkan terus secara bertahap.
Pada usaha pemadatan yang sama, maka berat dari jumlah bahan padat
dalam tanah persatuan volume juga meningkat secara bertahap pula,
adanya penambahan kadar air cenderung menurunkan berat volume
kering dari tanah. Hal ini disebabkan oleh karena air tersebut
menempati ruang-ruang pori dalam tanah yang sebenarnya dapat
ditempati oleh partikel-partikel padat dari tanah. Kadar air di
mana harga berat volume kering maksimum tanah dicapai disebut kadar
air optimum. 2.3.2 Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression
Test)Pengujian tekan bebas termasuk hal yang khusus dari pengujian
triaksial unconsolidated-undrained (tanpa terkonsolidasi tanpa
drainase). Kondisi pembebanannya sama dengan yang terjadi pada
pengujian triaksial, hanya tekanan selnya nol (3 = 0). 1 = 3 + f =
f = qu (2-2)dengan qu adalah kuat tekan bebas (unconfined
compression strength). Secara teoritis, nilai dari f pada lempung
jenuh seharusnya sama seperti yang diperoleh dari
pengujian-pengujian triaksial unconsolidated-undrained dengan benda
uji yang sama. Jadi,
su=cu= (2-3)2.3.3 California Bearing Ratio (CBR)Nilai CBR adalah
rasio dari gaya perlawanan penetrasi (Penetration Resistance) dari
tanah terhadap penetrasi sebuah piston yang ditekan secara kontinu
dengan gaya perlawanan penetrasi serupa pada contoh tanah standard
berupa batu pecah di California. Rasio tersebut diambil pada
penetrasi 2,5 dan 5,0 mm (0,1 dan 0,2 in) dengan ketentuan angka
tertinggi yang digunakan.CBR = x 100% (2-4)
2.3.4 Potensi Pengembangan dari Pengujian CBRUji pengembangan
(Swelling) merupakan kelanjutan dari uji CBR. Sample yang telah
diuji CBR, dipasang arloji untuk mengukur swelling kemudian di
rendam dalam bak air selama 96 jam. Setelah 96 jam, arloji dibaca
lagi sehingga akan diketahui seberapa besar pengembangan yang
terjadi. Swelling dihitung sebagai persentase pengembangan terhadap
tinggi sampel awal.Penambahan air dalam tanah berbutir halus akan
mengakibatkan terjadinya perubahan volume tanah. Nilai pengembangan
yang terjadi dapat dihitung menurut hubungan berikut ini.
Pengembangan = x 100 % (2-5)
2.4 Lapis Tanah Dasar ( Subgrade )Lapisan tanah dasar adalah
lapisan tanah yang berfungsi sebagai tempat perletakan lapis
perkerasan dan mendukung konstruksi perkerasan jalan diatasnya.
Menurut Spesifikasi, tanah dasar adalah lapisan paling atas dari
timbunan badan jalan setebal 30 cm, yang mempunyai persyaratan
tertentu sesuai fungsinya, yaitu yang berkenaan dengan kepadatan
dan daya dukungnya (CBR).Lapisan tanah dasar dapat berupa tanah
asli yang dipadatkan jika tanah aslinya baik, atau tanah urugan
yang didatangkan dari tempat lain atau tanah yang distabilisasi dan
lain lain.Kekuatan dan keawetan konstruksi perkerasan jalan sangat
tergantung dari sifat-sifat dan daya dukung tanah dasar.Umumnya
persoalan yang menyangkut tanah dasar adalah sebagai berikut :
Perubahan bentuk tetap (deformasi permanen) akibat beban lalu
lintas. Sifat mengembang dan menyusutnya tanah akibat perubahan
kadar air. Daya dukung tanah yang tidak merata akibat adanya
perbedaan sifat-sifat tanah pada lokasi yang berdekatan atau akibat
kesalahan pelaksanaan misalnya kepadatan yang kurang baik.2.5
Stabilisasi Tanah2.5.1 Konsep Umum Stabilisasi TanahStabilisasi
Tanah merupakan usaha perbaikan kualitas tanah yang tidak atau
kurang baik. Tujuan utama yang akan dicapai dari stabilisasi tanah
itu sendiri adalah meningkatkan kemampuan daya dukung tanah dalam
menahan beban serta untuk meningkatkan kestabilan tanah.Hardiyatmo
(2010), menyatakan stabilisasi tanah dibagi menjadi dua, yaitu :1.
Stabilisasi mekanis atau stabilisasi mekanikal dilakukan dengan
cara mencampur atau mengaduk dua macam tanah atau lebih yang
bergradasi berbeda untuk memperoleh material yang memenuhi syarat
kekuatan tertentu. Pencampuran tanah ini dapat dilakukan di lokasi
proyek, di pabrik atau di tempat pengambilan bahan timbunan (borrow
area). Material yang dicampur ini, kemudian dihamparkan dan
dipadatkan di lokasi proyek. Stabilisasi mekanis juga dapat
dilakukan dengan cara menggali tanah buruk di tempat dan
menggantinya dengan material granuler dari tempat lain. Menurut
Lambe (1962) dalam Hardiyatmo (2010), stabilisasi mekanis merupakan
suatu prosen yang menyankut dua cara perubahan sifat-sifat tanah
:a. Penyusunan kembali partikel-partikel tanah, seperti contohnya
pencampuran beberapa lapisan tanah, pembentukan kembali tanah yang
telah terganggu, dan pemadatan.b. Penambahan atau penyingkiran
partikel-partikel tanah. Sifat-sifat tanah tertentu dapat diubah
dengan menambah atau menyingkirkan sebagian fraksi tanah. Biaya
yang dikeluarkan untuk pekerjaan menambah atau menyingkirkan ini
umumnya sangat lebih rendah dibandingkan dengan metode stabilisasi
yang lain. Contohnya, lempung berpasir dicampur dengan kerikil
untuk memenuhi daya dukung tanah dasar dari proyek jalan
tertentu.2. Stabilisasi dengan bahan tambah (additives) adalah
bahan hasil olahan pabrik yang bila ditambahkan ke dalam tanah
dengan perbandingan yang tepat akan memperbaiki sifat-sifat teknis
tanah, seperti: kekuatan, tekstur, kemudian dikerjakan
(workability) dan plastisitas. Contoh-contoh bahan tambah adalah:
kapur, semen Portland, abu terbang (fly ash), aspal (bitumen) dan
lain-lain. Stabilisasi dengan menggunakan bahan tambah atau sering
disebut juga stabilisasi kimiawi bertujuan untuk memperbaiki
sifat-sifat teknis tanah, dengan cara mencampur tanah dengan
menggunakan bahan tambah dengan perbandingan tertentu. Perbandingan
campuran bergantung pada kualitas campuran yang diinginkan. Jika
pencampuran dimaksudkan untuk merubah gradasi dan plastisitas
tanah, dan kemudahan dikerjakan, maka hanya memerlukan bahan tambah
sedikit. Namun, bila stabilisasi dimaksudkan untuk merubah tanah
agar mempunyai kekuatan tinggi, maka diperlukan bahan tambah yang
lebih banyak. Material yang telah dicampur dengan bahan tambah ini
harus dihamparkan dan dipadatkan dengan baik.
2.5.2 Pasir Pasir merupakan agregat alami yang bersal dari
letusan gunung berapi, sungai dalam tanah dan pantai oleh karena
itu pasir dapat digolongkan dalam tiga macam yaitu pasir galian,
pasir laut dan pasir sungai. Pada konstruksi bahan bangunan pasir
digunakan sebagai agregat halus dalam campuran beton, bahan perekat
pasangan bata maupun keramik, pasir urug, screed lantai dan
lain-lain.Pasir untuk konstruksi dibedakan menjadi dua, yaitu pasir
beton dan pasir pasang :1. Pasir BetonPasir beton adalah
butiran-butiran mineral keras dan tajam berukuran antara 0,075 5
mm, jika terdapat butiran berukuran lebih kecil dari 0,063 mm tidak
lebih dari 5% berat. Pasir beton sering digunakan untuk pekerjaan
cor-coran struktur seperti kolom, balok dan pelat lantai.Untuk
mendapatkan kekuatan beton yang optimal maka pasir halus dapat
memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :a. Pasir beton harus
bersih, bila diuji dengan larutan pencuci khusus, tinggi endapan
pasir yang kelihatan dibandingkan dengan tinggi seluruh endapan
tidak kurang dari 70%.b. Kadar butiran yang lewat ayakan 0,063 mm
(kadar lumpur) tidak boleh lebih dari 5% berat.c. Angka kehalusan
butir terletak antara 2,2 3,2 bila diuji dengan rangkaian ayakan
0,16 ; 0,315 ; 0,63; 1,25; 2,50; 0,5 dan 10 mm, fraksi yang lewat
ayakan 0,3 mm minimal 15% berat.d. Pasir tidak boleh mengandung
zat-zat organik yang dapat mengurangi mutu beton. Untuk
memeriksanya pasir direndam pada cairan 3% NaOH, cairan di atas
endapan tidak boleh lebih gelap dari warna larutan pembanding.e.
Kekekalan terhadap larutan Na4SO4 fraksi tidak boleh yang hancur
tidak boleh lebih dari 12% berat. Kekekalan terhadap larutan MgSO4;
fraksi yang hancur tidak boleh lebih dari 10% berat.f. Untuk beton
dengan tingkat keawetan tinggi, reaksi pasir terhadap alkali harus
negatif.
2. Pasir PasangBerdasarkan tempat penambangan, maka pasir pasang
dibedakan dalam dua jenis sebagai berikut
(http://www.forumbebas.com/thread-145579.html) :a. Pasir
GunungAdalah pasir yang diperoleh dari hasil galian, butirannya
kasar dan tidak terlalu keras. Biasanya pasir jenis ini mengandung
Pozolan (jika dicampur dengan kapur padam dan air, setelah
beberapan waktu dapat mengeras sehingga membentuk suatu massa padat
dalam air).b. Pasir SungaiAdalah pasir yang diperoleh dari sungai
yang merupakan hasil gigisan batu-batuan yang keras dan tajam,
pasir jenis ini butirannya cukup baik (antara 0,063 mm 5 mm)
sehingga merupakan adukan yang baik untuk pekerjaan pasangan.
2.5.3 Karakteristik PasirSecara partikel, ukuran partikel besar
dan sama atau seragam, bentuknya bervariasi dari bulat sampai
persegi. Bentuk-bentuk yang dihasilkan dari abrasi dan pelarutan
adalah sehubungan dengan jarak transportasi sedimen. Perilaku
terjadinya massa disebabkan oleh jarak pori di antara butiran
masingmasing yang bersentuhan.Mineral pasir yang lebih dominan
adalah kwarsa yang pada dasarnya stabil, lemah dan tidak dapat
merubah bentuk. Pada suatu saat, pasir dapat meliputi granit,
magnetit dan hornblende. Karena perubahan cuaca di mana akan cepat
terjadi pelapukan mekanis dan terjadi sedikit pelapukan kimiawi,
mungkin akan ditemui mika, feldspar atau gypsum, tergantung pada
batuan asal.Secara permeabilitas, pasir merupakan material yang
mempunyai permeabilitas tinggi, mudah ditembus air. Kapilaritas
pasir dapat dikatakan rendah, sehingga dapat diabaikan. Kekuatan
hancur pasir diperoleh dari gesekan antar butiran dan berkenaan
dengan kekuatan hancur, perlu diperhatikan bahwa pada pasir lepas
sedikit tersementasi dapat menyebabkan keruntuhan struktur
tanah.
BAB IIIMETODE PENELITIAN
3.1 Lokasi penelitian Penelitian ini merupakan penelitian
eksperimen yang dilaksanakan dilaboratorium Geoteknik Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram. Sampel tanah
lempung diambil di Wilayah Desa Penujak Kecamatan Pujut Kabupaten
Lombok Tengah. Sampel pasir didapat di Wilayah Dusun Sesaot Lauq,
Desa Sesaot, Kecamatan Narmada Provinsi Nusa Tenggara Barat.
3.2 Rancangan penelitian Rancangan yang digunakan dalam
penelitian ini dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut.Tabel 3.1
Kebutuhan benda ujiNo.Campuran Benda UjiJenis PengujianJumlah
TanahPasirGsLLPLSHPCBRPPUCT
110003111611216
29553111611216
390103111611216
485153111611216
580203111611216
Total80
Keterangan :Gs= Berat JenisP= Proctor Standard (Pemadatan)LL=
Liquid Limit (batas cair)CBR = California Bearing RatioPL= Plastic
Limit (batas plastis)PP = Potensi Pengambangan(Swelling)SH=
Saringan HydrometerUCT = Unconfined Compression Test
3.3 Prosedur Penelitian3.3.1 Pengambilan Contoh TanahTanah yang
digunakan dalam penelitian tugas akhir ini terdiri dari dua kondisi
yakni tanah tak terganggu (undisturb) dan tanah terganggu (disturb)
dengan proses pengambilan sebagai berikut :1. Contoh Tanah Tak
Terganggu (Undisturb)Contoh tanah tak terganggu diambil dengan
adanya usaha-usaha untuk melindungi struktur asli dari tanah.2.
Contoh Tanah Terganggu (Disturb)Contoh tanah terganggu (disturb)
diambil dengan tanpa adanya usaha-usaha untuk melindungi struktur
asli tanah. Tanah disturb digunakan untuk pengujian sifat-sifat
fisis tanah.
3.3.2 Pengujian Sifat-sifat Fisik Tanah1. Pengujian Kadar air
mengacu pada ASTM D-2216-98.2. Pengujian Berat Jenis Tanah
(specific grafity) mengacu pada ASTM D-854-02.3. Pengujian
distribusi ukuran butiran (grain size analysis) mengacu pada
standar hidrometer ASTM D-422-63 dan analisa saringan ASTM
D-421-85.4. Pengujian batas-batas konsistensi (Atterberg limit)
mengacu pada ASTM D-4318-00.
3.3.3 Pengujian Sifat-sifat Mekanik Tanah1. Pengujian pemadatan
(Proctor Standard) mengacu pada standar ASTM D-698-70.2. Pengujian
CBR (California Bearing Ratio) mengacu pada standar ASTM D-1883.3.
Pengujian Potensi Pengembangan dari pengujian CBR ASTM D-1883-94.4.
Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) mengacu
standar ASTM D-2166 - 06.3.4 Bagan Alir Penelitian
Mulai
Rumusan masalah
Persiapan Material :Pengambilan contoh TanahPengambilan contoh
pasir
Uji fisik : kadar air, berat jenis, distribusi ukuran butiran,
batas-batas konsistensiUji mekanik : Pemadatan, Kuat tekan dan CBR
soaked dan CBR unsoaked
Analisa ekspansifitasIP > 35tidak
ya
Percampuran Tanah Lempung dengan 5%, 10%, 15% dan 20% pasir
A
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
A
Uji mekanikPemadatan, Kuat tekan, CBR Soaked dan CBR UnsoakedUji
fisikKadar air, berat jenis, distribusi ukuran butiran dan
batas-batas konsistensi
Analisa Hasil Penelitian
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Lanjutan Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat-Sifat Fisik Tanah Lempung PenujakSampel tanah lempung
yang dipergunakan pada penelitian ini diperoleh dari Desa Penujak,
Kecamatan Praya Barat, Kabupaten Lombok Tengah. Pengambilan sampel
tanah dilakukan pada kedalaman 0,5 1,5 m. Sampel tanah dalam
penelitian ini berupa sampel tanah terganggu (disturb) dan tidak
terganggu (undisturb). Hasil pengujian sifat-sifat fisik tanah
lempung yang dilakukan di Laboratorium Geoteknik Jurusan Teknik
Sipil Universitas Mataram dapat diamati pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Karakteristik Tanah Lempung PenujakKarakteristik
TanahHasil Pengujian
Karakteristik fisik :Kadar air (%)63.37
Batas-batas Atterberg
1. Batas Cair (%)130,90
2. Batas Plastis (%)31,28
3. Indeks Plastisitas (%)99,62
Specific Gravity(Gs)2,73
Distribusi Butiran Tanah :
1. Butiran Lolos saringan No.200 (%)89,88
2. Persentase Lempung (%)45,90
3. Persentase Lanau (%)43.98
4. Persentase Pasir (%)10,12
Karakteristik Mekanis :1. Kadar air optimum / OMC (%)2. Berat
volume kering maksimum (gr/cm3)3. CBR unsoaked (%)4. CBR soaked
(perendaman 4 hari) (%)5. Swelling potensial (%)6. Kuat Tekan Bebas
(qu) (kg/cm2)251,32
9,831,638,434,75
Lanjutan Tabel 4.1 Karakteristik Tanah Lempung
PenujakKlasifikasi Menurut USCSCH
Klasifikasi Menurut AASHTOA-7-5
EkspansifitasSangat tinggi
Kandungan mineralMontmorillonite
4.2 Karakteristik Bahan StabilisasiTabel 4.2 Karakteristik Bahan
StabilisasiKarakteristik bahanPasir
Kadar air (%)2,94
Batas-batas Atterberg :1. Batas cair (%)2. Batas plastis (%)3.
Indeks plastis (%)NPNPNP
Distribusi Butiran :1. Butiran lolos saringan 200 (%) Persentase
lempung (%) Persentase lanau (%) Persentase Pasir
(%)85,552,1683,3914,45
Specific Gravity (Gs)2,31
*NP = Non Plastis
Gambar 4.1 Distribusi ukuran butiran pasir
Dari Tabel 4.2 di atas dapat dilihat bahwa kadar air pada pasir
cukup rendah. Hal ini mendukung fungsi pasir sebagai bahan
stabilisasi karena dengan kadar air yang kecil diharapkan pasir
dapat mengurangi kemampuan tanah lempung ekspansif dalam menarik
air yang sangat besar. Pada uji Atterberg pasir memiliki sifat Non
Plastis, yang diharapkan mampu mengurangi PI dari tanah lempung
ekspansif yang tinggi.Distribusi ukuran butiran pasir memiliki
persentase lanau 0 %, pasir 94.99 % dan lempung 0 %, dari data
tersebut menurut sistem klasifikasi tanah Unified maka pasir
digolongkan ke dalam pasir bergradasi buruk, pasir kerikil, sedikit
atau tidak mengandung butiran halus. Hal ini dikarenakan nilai Cu
< 6 dan Cc < 1.Pengujian specific gravity pasir (Gs)
diperoleh nilai sebesar 2,66, nilai ini lebih kecil dari nilai Gs
tanah lempung Penujak sebesar 2,73. Dengan nilai Gs tersebut pasir
diharapkan mampu menurunkan nilai Gs dari lempung Penujak yang
bertekstur padat dengan angka permeabilitas yang rendah.
4.3 Pengaruh penambahan pasir terhadap sifat fisik tanah4.3.1
Pengaruh penambahan pasir terhadap spesific gravity (Gs)Hasil
pengujian spesific gravity tanah dengan penambahan pasir dengan
kadar 0%, 5%, 10%, 15%, 20% menunjukkan penurunan seiring dengan
penambahan kadar pasir. Data secara lengkap dapat dilihat pada
Gambar 4.2 berikut.
Gambar 4.2 Pengaruh penambahan pasir terhadap spesific gravity
tanah lempung
Dari Gambar 4.2 terlihat bahwa semakin besar kadar penambahan
pasir, menyebabkan nilai spesific gravity tanah semakin menurun.
Penurunan nilai Gs sebesar 5,49% pada penambahan pasir 20%, untuk
penambahan pasir 5%, 10%, dan 15% persentase penurunan
masing-masing secara berurut sebesar 2,19%, 3,29% dan 4,39%.
Persentase penurunan nilai spesific gravity pada penambahan pasir
dengan kadar 5% dan 10% menunjukkan perubahan yang besar yakni dari
2,73 menjadi 2,67 dan dari 2,67 menjadi 2,64. Untuk penambahan
pasir dengan kadar 15% dan 20% perubahan relatif kecil. Jika hasil
uji spesific gravity dikaitkan dengan hasil uji analisa butiran,
penambahan pasir dapat mengurangi jumlah butiran lempung pada
tanah. Terjadinya penurunan spesific gravity tanah seiring dengan
bertambahnya kadar pasir ini disebabkan karena pasir memiliki
spesific gravity lebih kecil dibandingkan dengan tanah lempung
asli. 4.3.2 Pengaruh penambahan pasir terhadap batas-batas
konsistensiPengujian batas-batas konsistensi dilakukan pada setiap
tanah lempung dengan penambahan pasir, setelah melakukan
serangkaian pengujian batas-batas konsistensi maka dapat dikatakan
bahwa penambahan pasir pada tanah lempung ekspansif dapat
menurunkan batas cair (LL) dan meningkatkan batas plastis (PL)
tanah. Dengan demikian terjadi penurunan pada nilai indeks
plastisitas (PI) tanah. Perubahan batas-batas konsistensi tanah
lempung ekspansif akibat penambahan pasir pada kadar 5%, 10%, 15%
dan 20% lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 4.3, 4.4, dan 4.5
sebagai berikut.
Gambar 4.3 Pengaruh penambahan pasir terhadap nilai batas cair
(LL)
Gambar diatas menunjukkan bahwa dengan penambahan pasir , batas
cair (LL) mengalami penurunan maksimum sebesar 14,05% pada
penambahan pasir 20% dari 130,90% menjadi 112,5% untuk penambahan
pasir 5%, 10% dan 15% mengalami penurunan berturut-turut sebesar
2,22%, 6,04% dan 10,24%.
Gambar 4.4 Pengaruh penambahan pasir terhadap nilai batas
plastis (PL)
Batas plastis (PL) mengalami peningkatan nilai maksimum sebesar
47,89% dari nilai PL tanah asli 31,28% atau terjadi peningkatan
sebesar 53,10% pada penambahan pasir 20%.
Gambar 4.5 Pengaruh penambahan pasir terhadap nilai Indeks
Plastisitas (PI)
Perubahan pada batas cair dan batas plastis menyebabkan indeks
plastisitasnya turut mengalami perubahan, indeks plstisitas
mengalami penurunan berturut-turut untuk penambahan pasir 5%, 10%,
15% dan 20% sebesar 15,09%, 21,43%, 28,03% dan 35,14% dari indeks
plstisitas tanah asli 99,62%. Dari hasil tersebut dapat dilihat
secara keseluruhan perubahan besar terjadi pada penambahan pasir
dengan kadar 20%.Perubahan nilai batas-batas Atterberg pada tanah
yang distabilisasi disebabkan oleh berkurangnya kepekaan tanah
terhadap air. Hal ini kemungkinan disebabkam oleh pelapisan
butiran-butiran tanah yang telah menyatu karena reaksi flokulasi
oleh pasta pengikat yang kedap air. Menurunnya batas cair sejalan
dengan berkurangnya ikatan antar butiran akibat peningkatan
prosentase bahan campuran pada tanah, maka tanah perlu tambahan air
untuk mempertahankan sifat plastisnya, dan mengakibatkan PL tanah
meningkat.
4.3.3 Pengaruh penambahan pasir terhadap distribusi ukuran
butiran Hasil pengujian distribusi ukuran butiran tanah dengan
penambahan bahan stabilisasi pasir, menunjukkan bahwa dengan
penambahan pasir dapat mempengaruhi distribusi ukuran butiran
lempung, dimana presentase lempung berkurang. Selain itu dapat pula
diamati bahwa terjadi peningkatan presentase lanau dan pasir. Hal
ini dapat dilihat dalam Gambar 4.6 berikut
Gambar 4.6 Pengaruh penambahan pasir terhadap distribusi ukuran
butiran tanahPada Gambar 4.6 terlihat bahwa persentase tanah
lempung mengalami penurunan hingga 34,18% pada penambahan pasir 5%
dari keadaan awal sebesar 45,90% menjadi 33,46%, presentase lempung
semakin menurun seiring dengan penambahan pasir. Pada variasi kadar
pasir 10%, persentase lempung turun menjadi 28,52%, pada kadar
pasir 15% persentase lempung menjadi 20,72% dan pada penambahan 20%
pasir menjadi 14,17%. Perubahan distribusi ukuran butiran lempung
akibat penambahan pasir dapat dilihat pada Tabel 4.3 sebagai
berikut.Tabel 4.3 Distribusi ukuran butiran tanah lempung setelah
distabilisasi Kadar pasirKerikil (%)Pasir (%)Lanau (%)Lempung
(%)
0%0,0010.1243,9845,90
5%0,0013,4053,1433,46
10%0,0017,6053,8828,52
15%0,0024,0055,2820,72
20%0,0027,8058,0314,17
100%5,0194,990,000,00
Dari Tabel 4.3 diatas dapat dilihat bahwa penambahan pasir pada
tanah lempung dapat mengurangi persentase kandungan lempung itu
sendiri dan meningkatkan jumlah kandungan lanau atau pasir.
Pengurangan persentase lempung terjadi karena adanya pengikatan
partikel tanah sehingga tanah berukuran menjadi lebih besar atau
ukuran butiran < 0,002 mm jumlahnya semakin berkurang sehingga
persentase lanau dan pasir menjadi bertambah.
4.4 Pengaruh Penambahan Pasir terhadap sifat mekanik tanah4.4.1
Pengaruh penambahan pasir terhadap kepadatan tanahHasil yang
diperoleh dari uji pemadatan tanah yang di stabilisasi pasir dengan
persentase penambahan 5%, 10%, 15% dan 20% dari berat berat
campuran, dapat dilihat pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Pengaruh penambahan pasir terhadap hasil pemadatan
tanah Standard ProctorKepadatan tanah lempung Penujak dengan berat
volume kering sebesar 1,32 gr/cm3 mengalami kenaikan akibat
penambahan bahan stabilisasi pasir. Pada Gambar 4.7 terlihat
penurunan kepadatan tanah diikuti dengan penurunan kadar air
optimumnya, lebih jelas uraian dari pengaruh kepadatan tanah yang
telah distabilisasi menggunakan pasir dapat dilihat pada Gambar 4.8
berikut
Gambar 4.8 Pengaruh penambahan pasir terhadap kadar air
optimum
Dari Gambar 4.8 diatas menunjukkan kecenderungan berkurangnya
kadar air optimum (wopt). Terjadinya pengurangan kadar air optimum
dari tanah asli pada masing-masing kadar penambahan pasir yaitu
pada penambahan 5% menurun sebesar 22,7%, penambahan 10% menurun
sebesar 21,2%, pada penambahan 15% menurun sebesar 21% dan pada
penambahan 20% sebesar 20,55%.
Gambar 4.9 pengaruh penambahan pasir terhadap kepadatan kering
tanah
Menurut Gambar 4.9 penambahan pasir menyebabkan meningkatnya
berat volume kering tanah. Berat volume kering mengalami
peningkatan maksimal sebesar 11,36% dari 1,32 gr/cm3 menjadi 1,47
gr/cm3 pada penambahan pasir 20%.Hasil penelitian ini sesuai dengan
hasil yang dilakukan oleh Seta (2006), Sutikno dan Yatmadi (2010),
dimana terjadi penurunan kadar air optimum dan meningkatkan nilai
kepadatan dari tanah setelah distabilisasi dengan pasir. Fenomena
ini terjadi karena proses pengerasan campuran yang membuat
butiran-butiran campuran tanah dengan pasir berukuran lebih besar
dibandingkan tanah asli, sehingga luas permukaan spesifik (spesific
surface) tanah berkurang yang mengakibatkan kemampuan tanah dalam
menyerap air berkurang.
Tabel 4.4 Kadar air optimum dan berat isi kering lempung
distabilisasi pasirKadar pasir (%)Kadar air optimum (%)Berat isi
kering (gr/cm3)
522,701,33
1021,21,37
15211,38
2020,551,47
4.4.2 Pengaruh Penambahan Pasir Terhadap Kuat Tekan Bebas Tanah
Hasil yang diperoleh dari uji kuat tekan tanah yang distabilisasi
dengan pasir dalam persentase penambahan 5%, 10%, 15% dan 20% dari
berat campuran, dapat dilihat pada Gambar 4.10 dan Tabel 4.5
berikut.
Gambar 4.10 Pengaruh penambahan pasir terhadap kuat tekan
tanah
Gambar 4.10 menunjukkan penambahan pasir cenderung menurunkan
nilai kuat tekan tanah lempung. Pada penambahan pasir penurunan
kuat tekan bebas yang paling optimum terjadi pada penambahan pasir
15% sebesar 2,84 kg/cm2 atau menurun sebesar 40,21% dari kuat tekan
tanah asli sebesar 4,75 kg/cm2. Tanah lempung yang dicampur pasir
dan dipadatkan termasuk tanah lempung sangat kaku, karena nilai
kuat tekan (qu) yang diperoleh antara 2,0 4,0 kg/cm2, dengan
demikian semakin banyak penambahan pasir semakin memperkecil nilai
qu tanah. Hal ini dikarenakan ketika tanah ditambahkan pasir dapat
memperkecil lekatan antara butiran tanah dan air, sehingga tanah
menjadi mudah pecah ketika diberi tekanan vertikal.
Tabel 4.5 Hasil Kuat Tekan Bebas (UCT)NoTanah + bahan
stabilisasiqu (kg/cm2)
1Tanah4,75
2Tanah + 5% pasir4,59
3Tanah + 10% pasir4,53
4Tanah + 15% pasir2,84
5Tanah + 20% pasir2,27
4.4.3 Pengaruh Penambahan Pasir Terhadap CBR (California Bearing
Ratio)Dari hasil pengujian CBR yang dilakukan pada tanah asli,
tanah yang dicampur 5% pasir, 10% pasir, 15% dan 20% pasir, hal ini
dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh penambahan pasir pada nilai
CBR. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.6 dan pada Gambar
4.11 dan 4.12 berikut
Gambar 4.11 Pengaruh penambahan pasir terhadap nilai CBR
(unsoaked)
Gambar 4.12 Pengaruh penambahan pasir terhadap nilai CBR
(soaked)Pada penambaha pasir pada tanah lempung secara umum dapat
meningkatkan nilai CBR tanah baik pada kondisi tanpa rendaman
maupun dengan rendaman. Hal ini dapat dibuktikan dari hasil
penelitian yang dilakukan bahwa setiap penambahan pasir menunjukkan
kecenderungan meningkatkan nilai CBR tanah baik pada kondisi
direndam maupun tanpa rendaman. Pada penambahan 5%, 10%, 15% dan
20% pasir, nilai CBR tanah cenderung meningkat karena penambahan
pasir dapat menurunkan komposisi lempung pada kondisi tanah asli,
dan belum menunjukkan nilai optimum dalam kondisi terendam, melihat
dari persyaratan dari CBR > 6%. Tabel 4.6 Hasil Pengujian
CBRNoTanah + bahan stabilisasiNilai CBR unsoaked (%)Nilai CBR
soaked (%)
1Tanah9,831,63
2Tanah + 5% pasir11,171,93
3Tanah + 10% pasir162,67
4Tanah + 15% pasir17,673,13
5Tanah + 20% pasir193,78
Berdasarkan Tabel 4.6, diperoleh nilai CBR rendaman lebih kecil
daripada nilai CBR tanpa rendaman. Hasil ini menunjukkan bahwa
perendaman akan mereduksi kekuatan pada tanah yang kandungan
lempungnya tinggi, hal ini terjadi karena pengaruh kenaikan kadar
air, dimana semakin tinggi kadar air maka semakin kecil nilai
CBR.
4.4.4 Pengaruh Penambahan Pasir Terhadap Nilai Pengembangan dari
CBRHasil uji pengembangan dari alat CBR yang dilakukan pada
campuran pasir diperlihatkan pada Gambar 4.13 dan pada Tabel 4.7,
dimana Swelling terkecil didapat pada penambahan 20% pasir, kondisi
ini dapat terjadi disebabkan volume lempung yang bersifat ekspansif
lebih sedikit jika dibanding dengan penambahan 5% pasir. Hal ini
menunjukkan bahwa penambahan pasir memiliki efek positif untuk
menurunkan pengembangan tanah ekspansif, akibat rasio secara
keseluruhan lempung menurun. Namun nilai dari Swelling masih
termasuk tinggi melihat persyaratan Swelling adalah 3%, dan yang
baik sekitar 1%.
Gambar 4.13 Pengaruh penambahan pasir terhadap nilai
pengembangan CBR (Swelling)
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Pengembangan (Swelling)NoTanah + bahan
stabilisasiNilai Swelling (%)
1Tanah8,43
2Tanah + 5% pasir8,02
3Tanah + 10% pasir7,97
4Tanah + 15% pasir7,79
5Tanah + 20% pasir7
BAB VKESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KesimpulanBerdasarkan hasil pengujian dan pembahasan
terhadap tanah lempung Penujak yang di stabilisasi dengan pasir
yang telah dilakukan di Laboratorium Geoteknik Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Mataram dapat disimpulkan :1. Tanah
lempung Penujak termasuk dalam tanah lempung ekspansif. Batas
konsistensi antara lain nilai (LL) sebesar 130,90 %, batas plastis
(PL) sebesar 31,28 %, indeks plastisitas (IP) sebesar 99,62% dengan
nilai Specific gravity (Gs) sebesar 2,73. 2. Penambahan pasir 5%,
10%, 15% dan 20% pada tanah lempung Penujak dapat memperbaiki nilai
sifat fisis maupun mekanis tanah, seperti menurunkan nilai spesific
gravity (Gs), batas cair (LL), indeks plastisitas (PI) dan
meningkatkan nilai batas plastis (PL). Dan juga dapat menurunkan
kadar air optimum dan meningkatkan berat isi kering tanah. 3. Pada
penambahan 20% pasir dalam stabilisasi tanah lempung Penujak yang
menghasilkan perbaikan sifat-sifat fisis dan mekanis yang paling
baik.4. Campuran sampai dengan 20% pasir didapatkan nilai CBR
soaked, naik dari 1,63% menjadi 3,78%, dan hasil dari nilai
pengembangan (swelling) tanah mengalami penurunan dari 8,43%
menjadi 7%. Hasil ini belum memenuhi syarat sebagai Subgrade jalan,
karena persyaratan nilai CBR > 6% dan nilai Swelling masih
termasuk tinggi mengingat persyaratan Swelling adalah 3%, dan yang
baik sekitar 1%.
5.2 Saran Berdasarkan hasil penelitian dan fakta-fakta yang ada
selama melaksanakan penelitian, ada beberapa saran yang perlu
disampaikan sebagai berikut : Mengingat pada penelitian ini yang
dikaji hanya pasir sebagai bahan stabilisasi tanah lempung
ekspansif, diharapkan pada penelitian selanjutnya menggunakan
bahanstabilisasi yang mudah didapatkan atau menggunakan campuran
dua bahan stabilisasi agar hasil yang didapatkan lebih baik.