PENGGUNAAN BAHAN STABILIA UNTUK
MENINGKATKAN DAYA DUKUNG LAPISAN TANAH
DASAR (SUBGRADE) DI DESA PEJATEN
Nama :
Ir. I Gusti Ngurah Wardana, MT.
NIP : 196201021987021002
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik
Universitas Udayana
2016
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat
yang telah dilimpahkan, sehingga tulisan yang berjudul “PENGGUNAAN BAHAN
STABILIA UNTUK MENINGKATKAN DAYA DUKUNG LAPISAN TANAH DASAR
(SUBGRADE) DI DESA PEJATEN”, dapat diselesaikan
Karena keterbatasan kemampuan yang kami miliki, penulis menyadari bahwa isi dan
susunan dari tulisan ini masih banyak terdapat kekurangan dan kelemahannya, oleh karena itu
saran serta koreksi sangat kami harapkan demi kesempurnaan penulisan ini.
Akhir kata penulis berharap semoga tulisan yang kami susun ini dapat bermanfaat bagi
semua pihak yang berkepentingan terhadap tulisan ini
Denpasar, Juli 2016
Penulis
iii
ABSTRAK
Akibat kurang stabilnya kondisi tanah dasar jalan, sehingga cukup banyak
dijumpai permukaan jalan yang bergelombang. Kerusakan yang terjadi pada permukaan jalan
tersebut kemungkinan salah satu disebabkan oleh daya dukung dari tanah dasarnya (subgrade)
yang kurang baik dan akibat kembang susut yang menyebabkan kurang stabilnya tanah lapis
dasar konstruksi jalan. Sehingga perlu adanya suatu usaha perbaikan tanah dasar konstruksi
jalan tersebut.
Penelitian mengenai usaha untuk memperbaiki sifat tanah lempung yang kurang
menguntungkan telah banyak dilakukan dengan metode stabilisasi tanah, diantaranya
stabilisasi dengan semen, kapur, abu sekam padi dan zat additive lainnya. Disamping itu studi
tentang penggunaan bahan stabilia sebagai bahan stabilisasi tanah expansive telah dilakukan
juga, hanya saja studi tersebut dibatasi pada penentuan sifat fisiknya saja dengan hasil adanya
peningkatan nilai kepadatan kering ( gd,gr/cm3) dan menurunnya kadar air optimum (wopt ,%).
Permasalahan yang timbul apabila studi tanah lempung Desa Pejaten Tabanan
distabilisasi dengan bahan Stabilia adalah bagaimana pengaruh penambahan stabilia dengan
prosentase (%) yang berbeda terhadap nilai-nilai karakteristik tanah lempung Pejaten dan
berapa besar prosentase (%) Stabilia yang optimum sebagai bahan campuran untuk perbaikan
tanah lempung Pejaten, Tabanan.
Untuk studi sampel tanah yang ditest, dibuat dilaboratorium dengan cara membuat
campuran Stabilia dengan prosentase yang berbeda yaitu : 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8%, dan
1,0% terhadap berat kering tanah. Untuk mendapatkan sifat fisik dan mekanis dari studi ini
dilakukan test ukuran butir (gradasi butiran tanah), batas-batas atterberg, berat jenis (Gs), test
kepadatan, CBR dan test kuat tekan bebas (UCT). Hasil tes dan analisa menunjukkan bahwa
tanah desa Pejaten termasuk tanah lempung dengan Plastisitas tinggi (CH). Disamping
peningkatan berat volume kering dan penurunan kadar air optimum (W opt,%), akibat
penambahan prosentase Stabilia didapatkan nilai CBR Design nilai tertinggi (optimal) yaitu
7,4 % pada penambahan prosentase Stabilia sebesar 0,6%. Pada nilai kuat tekan bebas (qu)
dari tanah desa Pejaten mencapai puncaknya yaitu sebesar 3,8 kg/cm2 , pada prosentase
penambahan dan Stabilia sebesar 0,6%.
Kata Kunci: Stabilia, kadar air optimum,ukuran butir,perbaikan tanah.
iv
DAFTAR ISI
PENGANTAR ....................................................................................................................... i
ABSTRAK ............................................................................................................................ ii
DAFTAR ISI ....................................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................v
DAFTAR TABEL .............................................................................................................. vi
BAB I PENDAHULUAN .....................................................................................................1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah ..............................................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................................3
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................................3
1.5 Batasan Masalah ...................................................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................................5
2.1 Konstruksi Jalan Raya Secara Umum ...................................................................5
2.1.1. Tanah Dasar (Subgrade) .............................................................................5
2.2. Pengertian Tanah ..................................................................................................7
2.3 Klasifikasi Tanah ..……………………………………………………………....7
2.4 Lempung Sebagai Tanah Kohesif .........………………………………………..10
2.4.1. Struktur Tanah Kohesif .............................................................................10
2.4.2. Struktur Mineral Lempung .......................................................................11
2.4.3. Karakteristik Tanah Lempung Pejaten......................................................13
2.5 Sifat Fisik dan Mekanik Tanah Lempung ..............................................................13
2.5.1. Sifat Fisik Tanah Lempung .......................................................................13
2.5.1.1. Ukuran Butiran Tanah..................................................................13 2.5.1.2. Batas-batas Atterberg 13
2.5.1.2. Batas-batas Atterberg ...................................................................14
v
2.5.1.3. Berat Jenis Spesifik .................................................................... 17
2.5.1.4. Sifat Kembang Susut Tanah ....................................................... 17
2.5.2. Sifat Mekanis Tanah Lempung ................................................................ 19
2.5.2.1. Pemadatan Tanah (Compaction Test) ......................................... 19
2.5.2.2. Californian Bearing Ratio ........................................................... 25
2.5.2.3. Kuat Tekan Bebas [(Unconfined Compression Test (UCT)] ...... 27
2.6. Stabilisasi Tanah Dasar ...................................................................................... 28
2.6.1. Prinsip-prinsip Dasar Stabilisasi Tanah ................................................... 29
2.6.2. Metode Stabilisai Tanah ........................................................................... 29
2.7 Stabilisasi Tanah dengan Bahan Stabilia ............................................................ 31
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................................... 33
3.1 Umum ................................................................................................................. 33
3.2 Tahapan Penelitian ............................................................................................. 33
3.2.1.Studi Literatur 33
3.2.2. Observasi Lapangan ................................................................................. 33
3.2.3. Waktu Penelitian di Laboratorium ........................................................... 34
3.2.4. Waktu Penyusunan Laporan ..................................................................... 34
3.3. Pemilihan Lokasi dan Pengambilan Sampel ...................................................... 34
3.3.1. Pemilihan Lokasi ...................................................................................... 34
3.3.2. Pengambilan Sampel ................................................................................ 35
3.3.2.1. Sampel Tanah Asli (Undisturbed Sample) .................................. 35
3.3.2.2. Sampel Tanah Tidak Asli (Disturbed Sample) ............................ 35
3.4. Penelitian Laboratorium ..................................................................................... 36
3.4.1. Persiapan Bahan/Material ......................................................................... 36
3.4.2. Pembuatan Benda Uji ............................................................................... 36
vi
3.4.3. Cara Pelaksanaan di Laboratorium ...........................................................36
3.4.3.1 Penelitian Sifat Fisis Tanah. ........................................................36
3.4.3.2. Penelitian Sifat Mekanik Tanah ...................................................43
3.5. Kerangka Tahapan Penelitian .............................................................................49
3.6. Kerangka Analisa Peneltian ................................................................................50
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................51
4.1 Sifat Fisik dan Mekanis Tanah ...........................................................................51
4.1.1. Sifat Fisik Tanah .......................................................................................51
4.1.1.1. Kadar Air Tanah Asli .................................................................51
4.1.1.2. Berat Volume Tanah Basah .........................................................52
4.1.1.3. Pengaruh Penambahan Stabilia Terhadap Berat Jenis
Spesifik (Gs) ................................................................................53
4.1.1.4. Pengaruh Penambahan Stabilia Terhadap Nilai-nilai
Konsistensi Aterberg Tanah Pejaten .........................................53
4.1.1.5. Gradasi Butiran Tanah ................................................................54
4.1.1.6. Sistim Klasifikasi Tanah ..............................................................55
4.2 Sifat Mekanis Tanah ...........................................................................................56
4.2.1. Pemadatan Standar ....................................................................................56
4.2.2. Pengaruh Penambahan Stabilia terhadap Nilai CBR Laboratorium
,CBR Design dan Nilai Kuat Tekan Bebas ...............................................57
4.2.2.1. CBR Laboratorium.......................................................................57
4.2.2.2 CBR Design .................................................................................58
4.2.2.3. Tes Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test,UCT) ....58
vii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 59
5.1. Kesimpulan ......................................................................................................... 59
5.2. Saran ................................................................................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................... 61
1
BAB I
PENDAHULUHAN
1.1. Latar Belakang
Sering dijumpai kondisi lapis dasar perkerasan jalan (subgrade) tidak
memenuhi syarat untuk menerima beban terutama beban lalu lintas pada saat jalan
tersebut dioperasikan. Apabila penanganan pada bagian ini kurang baik, maka akan
lebih mudah terjadi kerusakan pada permukaan jalan tersebut, misalnya jalan akan
berlubang, retak-retak atau terjadi penurunan yang tidak merata. Hasil pengamatan
langsung secara visual di lapangan pada ruas jalan Pejaten, Tabanan, cukup banyak
dijumpai permukaan jalan yang bergelombang. Kerusakan yang terjadi pada
permukaan jalan tersebut kemungkinan salah satu disebabkan oleh daya dukung
dari tanah dasarnya yang kurang baik dan akibat kembang susut yang menyebabkan
kurang stabilnya tanah lapis dasar konstruksi jalan. Sehingga perlu adanya suatu
usaha perbaikan tanah dasar pada konstruksi jalan tersebut.
Stabilia merupakan bahan kimia penstabil tanah dasar yang dibuat khusus
untuk tanah mengembang di daerah tropic, berbentuk cair dan larut dalam air
sehingga dapat menyebar secara efektif ke dalam tanah. Proses stabilisasi tanah
dengan menggunakan Stabilia berlangsung cepat sehingga menghemat waktu dan
biaya pelaksanaan. Stabilia adalah produk baru buatan Indonesia sendiri, tetapi
belum pernah diuji secara mendetail. Mekanisme kerja bahan Stabilia adalah
merusak system koloid menjadi partikel nonreaktif, serta meningkatkan daya ikat
partikel tanah dan membebaskan air terikat sehingga butiran tanah (solid) dan air
akan terpisah. Partikel yang telah dirubah secara kimiawi menjadi tidak reaktif
terhadap air akan mencegah terjadinya pengembangan tanah yang besar (PT. Olah
Bumi Mandiri,1994).
Untuk mengetahui seberapa jauh manfaat bahan Stabilia dalam proses
stabilisasi, maka pada penelitian ini dicoba prosentase (%) penggunaan stabilia
yang optimum sebagai bahan campuran . Hasil yang diharapkan dari penggunaan
2
Stabilia ini adalah dapat meningkatkan daya dukung tanah serta dapat mengurangi
fluktuasi kadar air tanah sehingga memenuhi syarat sebagai lapis dasar (subgrade)
pada konstruksi jalan. Untuk studi ini sampel tanah yang dites, dibuat di
laboratorium dengan cara membuat campuran Stabilia dengan prosentase yang
berbeda, yaitu : 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8%, dan 1% terhadap berat kering tanah.
1.2. Perumusan Masalah
Permasalahan yang akan dianalisa dalam penelitian ini apabila tanah
lempung di Desa Pejaten Tabanan distabilisasi dengan bahan Stabilia adalah
sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh penambahan Stabilia dengan prosentase yang berbeda
terhadap nilai-nilai karakteristik tanah.
2. Berapa besar prosentase (%) penggunaan bahan Stabilia yang optimum sebagai
bahan campuran untuk perbaikan tanah dasar lempung Pejaten Tabanan.
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengatasi permasalahan yang terjadi
pada lapisan tanah dasar (subgrade) yaitu :
1. Mengetahui pengaruh penambahan Stabilia sebagai bahan campuran untuk
stabilisasi terhadap nilai-nilai karakteristik lapisan tanah dasar tanah lempung
Pejaten Tabanan.
2. Mendapatkan prosentase penambahan Stabilia yang optimum dalam mencapai
nilai-nilai karakteristik yang maksimum.
1.4. Manfaat Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan harapan dapat memberikan manfaat bagi
peneliti maupun instansi terkait. Adapun manfaat tersebut antara lain :
3
1. Untuk Peneliti :
Sebagai salah satu kesempatan untuk menerapkan pengetahuan dibidang
teknologi perbaikan tanah (stabilisasi tanah),menerapkan teori-teori yang
didapat terutama mata kuliah Mekanika Tanah, Metode Perbaikan Tanah,
serta dapat mendalami dan memahami permasalahan yang berhubungan
dengan obyek penelitian.
2. Untuk Praktisi dan Instansi terkait :
- Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukkan dan dapat
digunakan sebagai bahan pertimbangan dan acuan pada instansi yang terkait
sebagai salah satu alternative dalam perbaikan tanah lempung (clay)
khususnya untuk ruas jalan Pejaten Tabanan
- Hasil penelitian ini dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan dan acuan
dalam perencanaan tebal perkerasan jalan yang memakai metode stabilisasi
dengan campuran bahan stabilia untuk meningkatkan daya dukung tanah
dasarnya (subgrade)
3. Bagi peneliti-peneliti selanjutnya hasil penelitian ini diharapkan dapat
dipakai sebagai perbandingan/masukkan dalam usaha mengembangkan
konstruksi jalan dan Ilmu Mekanika Tanah untuk jenis tanah lempung
dengan perlakuan-perlakuan yang berbeda.
1.5. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Karena adanya keterbatasan waktu serta kemampuan pada saat pelaksanaan
penelitian ini, maka diadakan beberapa pembatasan masalah serta asumsi-
asumsi pada bahan, jumlah benda uji dan pengujian sebagai berikut :
1. Desa Pejaten Tabanan merupakan daerah dengan wilayah yang relative luas
(2,03 km2) serta dengan jenis tanah yang relative sama, dimana sampel yang
4
diambil hanya dari satu lokasi, sehingga sudah dapat dianggap mewakili
tanah lempung Desa Pejaten Tabanan.
2. Tidak dilakukan penelitian terhadap komposisi kimia dari bahan stabilia
serta reaksi dari campuran.
3. Pengaruh temperature pada saat pengujian diabaikan.
4. Tidak dilakukan percobaan pelaksanaan dilapangan.
5. Tidak dilakukan analisa biaya.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Konstruksi Jalan Raya Secara Umum
Secara umum konstruksi jalan raya terdiri daribeberapa lapisan yaitu : lapis
permukaan (surface course), lapis pondasi atas (base course), lapis pondasi bawah (sub
base course) dan lapisan tanah dasar (subgrade)
Gambar 2. 1. Tebal Perkerasan Lentur Konstruksi Jalan Raya
(Djoko Untung Soedarsono, 1979 hal 7)
2.1.1. Tanah Dasar (subgrade)
Konstruksi perkerasan lentur terdiri dari lapisan-lapisan yang diletakkan di atas
tanah yang dipadatkan. Lapisan-lapisan tersebut berfungsi sebagai penerima beban lalu
lintas dan menyebarkannya ke lapisan di bawahnya. Karena sifat penyebaran gaya maka
6
muatan yang diterima oleh masing-masing lapisan berbeda dan semakin ke bawah
semakin kecil. Lapisan permukaan harus mampu menerima seluruh beban yang bekerja di
atasnya, lapisan pondasi atas menerima vertikal dan getaran, sedangkan tanah dasar
dianggap hanya menerima vertikal saja. Oleh karena itu terdapat perbedaan syarat-syarat
yang harus dipenuhi oleh setiap masing-masing lapisan.
Lapisan tanah dasar (subgrade) adalah bagian yang sangat penting dari konstruksi
jalan, yaitu mendukung subbase course (lapisan tanah bawah), base course (lapisan tanah
pondasi atas), surface course (lapisan permukaan lapisan atas) atau yang mendukung
perkerasan.
Gambar 2.2. Lapisan perkerasan lentur
Pada umumnya masalah-masalah yang sering ditemui menyangkut tanah dasar
(subgrade) (Silvia Sukirman, 1992, hal 15) adalah :
a. Perubahan bentuk tetap (deformasi permanen) dari macam tanah tertentu akibat beban
lalu lintas.
b. Sifat kembang susut dari tanah tertentu akibat perubahan kadar air.
c. Daya dukung tanah dasar yang tidak merata pada daerah dengan macam tanah yang
sangat berbeda
d. Daya dukung yang tidak merata akibat pelaksanaan yang kurang baik.
e. Perbedaan penurunan (differential settlement.
Untuk sedapat mungkin mencegah timbulnya permasalahan yang menyangkut
tanah dasar serta mengingat pentingnya pengaruh kekuatan tanah dasar terhadap jenis
konstruksi maupun tebal tipisnya konstruksi perkerasan jalan, maka hendaknya
7
dipesiapkan tanah dasar dengan sebaik-baiknya agar konstruksi jalan raya dapat berfungsi
dengan baik, sesuai dengan umur rencana.
Pada umumnya kemantapan suatu tanah, dilihat dari kekuatan tanah tersebut yang
ditinjau dari daya dukungnya. Pengujian California Bearing Ratio (CBR) adalah cara yang
paling umum dipakai. Pada pembangunan jalan raya, sering dijumpai keadaan tanah dasar
yang lunak, dimana daya dukungnya sangat kecil. Untuk mengatasi permasalahan tersebut,
maka dicoba dengan metode stabilisasi yang merupakan salah satu cara yang dapat
dilakukan untuk mendapatkan kemantapan suatu tanah yang akan digunakan sebagai sub
grade jalan raya.
2.2. Pengertian Tanah
Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang
terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral pada yang tidak tersementasi (terikat secara
kimia) satu sama lain terdiri dari bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel
padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara parikel-
partikel tanah tersebut (Braja M. Das, 1993 hal.1). Tanah berguna sebagai bahan
bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu tanah berfungsi juga
sebagai pendukung pondasi dari bangunan itu sendiri seperti pada tanggul, bendungan dan
jalan raya. Dengan demikian tanah mempunyai peranan yang pentinh dalam pengerjaan
teknik sipil.
2.3. Klasifikasi Tanah
Metode stabilisasi tanah dasar sangat dipengaruhi oleh jenis tanahnya. Oleh sebab
itu, klasifikasi dari suatu tanah haruslah diketahui terlebih dahulu sebelum pelaksanaan
stabilisasi dilakukan.
Suatu stabilisasi mengenai tanah dapat memberikan suatu gambaran sepintas mengenai
sifat-sifat dalam tanah dalam mengahdapi perencanaan maupun pelaksanaannya. Jadi
untuk maksud pemanfaatan contoh-contoh yang diguanakan dalam peraturan perencanaan
(spesifikasi perencanaan), diperlukan suatu klasifikasi yang dikelompokkan menurut
kriteria yang sama.
Adapun system klasifikasi jenis tanah yang digunakan adalah :
1. Sistem klasifikasi USCS (Unifield Soil Classification System )
8
Sistem ini dapat dilihat pada Tabel 2- 1,
2. Sistem klasifikasi AASHTO (Assotiation of American Highway and Transfortation
Officials)
Penggolongan tanah system AASTHO ini dapat dilihat pada Tabel 2-2
Tabel 2.1 Sistem Klasifikasi Unified*
Divisi Utama
Simbol
Kelom
pok
Nama
Umumnya
Tan
ah B
erbuti
r K
asar
Leb
ih d
ari
50 %
buti
ran t
erta
han
pad
a ay
akan
No.2
00*
Pas
ir
Leb
ih d
ari
50 %
fra
ksi
kas
ar l
olo
s ay
akan
No.4
Ker
ikil
ber
sih
(han
ya
ker
ikil
)
GW
Kerikil
bergradasi baik dan
campuran kerikil
pasir, sedikit atau
sama sekali tidak
mengandung butiran
halus
GP
Kerikil
bergradasi buruk dan
campuran kerikil
pasir, sedikit atau
sama sekali tidak
mengandung butiran
halus
Ker
ikil
den
gan
buti
ran
hal
us
GM
Kerikil berlanau,
campuran kerikil-
pasir-lanau
GC
Kerikil
berlempung,
campuran kerikil-
pasir-lempung
9
Ker
ikil
50 %
Ata
u l
ebih
dar
i fr
aksi
kas
ar
Ter
tahan
pad
a ay
akan
No.4
Pas
ir
ber
sih
(han
ya
pas
ir)
SW
Pasir bergradasi
baik, pasir berkerikil,
sedikit atau sama
sekali tidak
mengandung butiran
halus
SP
Pasir bergradasi
buruk dan pasir
berkerikil, sedikit
atau sama sekali
tidak mengandung
butiran halus
Pas
ir
den
gan
buti
ran
hal
us
SM
Pasir berlanau,
campuran pasir-
lanau
SC
Pasir
berlempung,
campuran pasir-
lempung
Tan
ah B
erbuti
r H
alus
50 %
ata
u l
ebih
lolo
s ay
akan
No.2
00
Lan
au d
an l
empung B
ata
Cai
r 50 %
ata
u k
ura
ng
ML
Lanau
anorganik, pasir
halus sekali, serbuk
batuan, pasir halus
berlanau atau
berlempung
CL
Lempung
anorganik, pasir
halus sekali, serbuk
batuan, pasir halus
berlanau atau
berlempung
OL
Lanau-anorganik
dan lempung
berlanau organic
dengan plastisitas
rendah
10
Lan
au d
an L
empung B
atas
Cai
r le
bih
dar
i 50
%
MH
Lanau anorganik
atau pasir halus
diatomic atau lanau
diatomic, lanau yang
elastic
CH
Lempung
anorganik dengan
plastisitas tinggi,
lempung “gemuk”
(fat clays)
OH
Lempung organic
dengan plastisitas
sedang sampai
dengan tinggi
Tanah-tanah dengan kandungan organic sangat
tinggi
PT
Peat (gambut),
muck, dan tanah-
tanah lain dengan
kandungan organic
tinggi
Menurut ASTM (1982) * Berdasarkan tanah yang lolos ayakan 75 mm (3 in)
Table 2.2. Klasifikasi tanah berdasarkan AASHTO
KLASIFIK
ASI
UMUM
BAHAN BERBUTIR KASAR
35 % atau kurang lewat No. 200
BAHAN BERBUTIR
HALUS
35 % lebih lewat No. 200
Klasifikasi
Kelompok
A - 1
A
– 3
A - 2
A
- 4
A
- 5
A
– 6
A
- 7 A
-1-a
A
-1-b
A
-2-4
A
-2-5
A
-2-6
A
-2-7
Analisa
Saringan
( % lolos )
50
…
….
…
…
…
…
…
…
…
…
11
No. 10
No. 40
No. 200
max.
30
max.
15
max.
.
50
max
25
max
51
min
10
max
.
…
.
35
max
.
…
.
35
max
.
…
.
35
max
.
…
.
35
max
.
…
.
36
max
.
…
.
36
max
.
…
.
36
max
.
…
.
36
max
Sifat Fraksi
yang lewat No. 40
Batas Cair
Indeks
Plastisitas
...
6 max
….
N.P
40
max
10
max
41
min
10
max
40
max
11
min
41
min
11
min
40
max
10
max
40
min
10
max
40
max
11
min
41
min
11
min
Jenis Umum
Fragmen
batuan kerikil
dan pasir
Pas
ir halus
Kerikil atau pasir lanauan atau
lempungan Tanah lanau
Tanah
lempungan
Tingkat Umum
sebagai tanah dasar Sangat baik sampai baik Cukup sampai buruk
Catatan : Indeks Plastisitas untuk subkelompok A-7-5 < LL-30, sedang
Indeks Plastisitas untuk subkelompok A-7-6 < LL-30
A
-7-6
A
-2-6
A
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
Ind
eks
Pla
stis
itas
(P
I)
12
-6
A
-2-7
A
-7-5
A
-2-4
A
-2-5
Gambar 2.3, Grafik dari rentang Batas Cair (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) untuk
tanah yang masuk kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7,(Braja M Das, 1993 hal 68)
Pada Gambar 2.3, menunjukkan suatu gambar grafik dari rentang batas cair
[Liquid Limit (LL)] dan Indeks Plastisitas (IP) untuk tanah yang masuk kelompok A-2, A-
4, A-5, A-6, dan A-7, dalam system klasisifikasi ASSTHO.
Dalam sistem klasifikasi AASTHO untuk mengevaluasi mutu atau kualitas dari suatu
tanah sebagai bahan lapisan tanah dasar (subgrade) dari suatu konstruksi jalan raya, suatu
angka yang dinamakan Indek Group [Group Indeks (GI)] juga diperlukan, selain
kelompok dan sub kelompok tanah yang bersangkutan.
Indek group dapat dihitung dengan memakai persamaan seperti dibawah ini :
GI = (F-35) [0,2 +0,05 (LL-40)] + 0,001 (F-15) (PI-10)
Dimana :
GI = Group Indeks
F = Prosentase butiran tanah yang lewat saringan no. 200
LL = Liquid Limit (Batas cair)
PI = Plasticity Indeks (Indeks Plastisitas)
2.4. Lempung sebagai Tanah Kohesif
2.4.1. Struktur tanah kohesif
Suatu tanah kohesif dapat didefinisikan sebagai kumpulan partikel mineral yang
mempunyai Indeks Plastis (IP) sesuai dengan batas-batas Atterberg yang pada waktu
1
0
0
0 1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
8
0
9
0
1
00
Batas Cair
(LL)
13
mongering membentuk suatu massa yang bersatu sedemikian rupa sehingga diperlukan
suatu gaya untuk memisahkan setiap butiran mikroskopisnya. Campuran yang diperlukan
untuk membuat suatu deposit tanah menjadi bersifat kohesif adalah mineral lempung,
kadang-kadang disebut bahan Argillaceous. Besarnya kohesif tergantung pada ukuran
relatif dan jumlah berbagai butiran tanah dan bahan argillaeous yang ada. Pada umumnya
apabila suatu tanah mengandung 50% atau lebih partikel dengan ukuran 0.002 mm atau
kurang, biasanya tanah itu disebut “lempung”.
Deskripsi lengkap tentang struktur tanah kohesif berbutir halus memerlukan
pengetahuan mengenai gaya antar partikel maupun susunan geometric atau tekstur dari
partikel tersebut. Adalah hampir tidak mungkin untuk mengukur gaya antara partikel yang
melingkupi partikel-partikel lempung secara langsung, maka tekstur lempung tadi akan
merupakan focus utama dalam studi-studi mengenai tanah kohesif. Dari studi tekstur,
perkiraan-perkiraan diadakan untuk penentuan gaya antar partikel. Gaya antar partikel
terlihat seolah-olah terbentuk dari tiga jenis aliran listrik yang berbeda :
a. Rekatan ionic : rekatan akibat berkurangnya electron di bagian luar dari atom-atom
yang membentuk satuan tanah dasar.
b. Rekatan Van Der Waals : rekatan akibat berubah-ubahnya jumlah elektron pada setiap
saat pada salah satu bagian dari inti atom.
c. Lain-lain : termasuk rekatan hidrogen dan gaya tarik gravitasi antara dua benda.
Struktur tanah kohesif total antara lain terdiri dari struktur sarang lebah atau
kropok (honeycomb), Flokulen dan terpisah. Struktur sarang lebah mungkin menjadi
situasi dimana cluster-cluster dari kelompok tertentu bergabung selama sedimentasi,
struktur ini diperoleh dari sedimentasi dilingkungan laut. Struktur flokulen adalah situasi
dimana butiran lanau menarik lapisan selubung mineral lempung atau ped membentuk dan
mengahsilkan sruktur flokulen yang berpori dan acak (random, struktur ini diperoleh dari
sidementasi didalam air yang mengandung kadar garam yang rendah. Keadaan terpisah
merupakan deskripsi yang memudahkan untuk orientasi kembali dari pemadatan.
2.4.2. Struktur Mineral Lempung
Mineral lempung pada dasarnya terdiri dari susunan dasar seperti silicon,
aluminium, oksigen, hydrogen dan beberapa logam lainnya seperti Fe, Mg, Ca, K dan Na.
Unsur – unsur tersebut membentuk suatu rangkaian dasar yang terdiri dari lapisan silica
14
tetrahedron dan aluminium octahedron (Gambar 2.4). Pada lapisan silica tetrahedron
setiap atom silicon dilingkupi oleh empat atom oksigen, sedangkan pada aluminium
octahedron setiap atom aluminium (juga bias magnesium) dikelilingi oleh gugus hidroksil
(OH) dan atom – atom oksigen. Lapisan-lapisan tersebut lebih dikenal sebagai tetrahedral
sheet dan octahedral sheet karena bentuknya yang tipis dan melebar. Sebagai simbulnya
tetrahedral sheet disebut juga silica sheet digambarkan sebagai bentuk trapesium
memanjang, sedangkan octahedral sheet digambarkan sebagai bentuk empat persegi
panjang.
Bila logam utama yang dominan pada octahedral sheet adalah aluminium, maka
lapisan tersebut juga sebagai gibbsite sheet dan bila logam utamanya adalah magnesium,
maka disebut brucil sheet.
Gambar.2.4. Susunan struktur dasar tetrahedral (silica) sheet dan octahedral sheet
Dari susunan kedua sheet tersebut, mineral lempung pada dasarnya dapat digolongkan
menjadi beberapa jenis (Grim 1988 dan Mitchell 1976) yaitu :
1. Kaolinite
2. Illite.
3. Montmorillonite
15
Gambar 2.5 Diagram struktur kaolinite dan foto scanning electron microscope
Gambar 2.6 Diagram struktur Illite dan foto scanning electron microscope
16
Gambar 2.7. Diagram struktur monmorilonite dan foto scanning electron
microscope
2.4.3. Karakteristik Tanah Lempung Pejaten Tabanan
Desa Pejaten Tabanan berada pada ketinggian antara 100 sampai 150 m di atas
permukaan laut, di mana seluruh tanahnya merupakan tanah lempung yang berwarna
coklat kemerah-merahan serta lengket bila bercampur air oleh karena itu maka Desa
Pejaten tidak mempunyai areal pertanian. Dengan kondisi tanah yang seluruhnya
merupakan tanah lempung, apabila hal ini ditinjau dari segi daya dukung tanahnya, sangat
kurang menguntungkan, terlebih lagi kalau tanah lempung sering terendam air akan
berakibat sangat lembek dan cepat menurun kekuatan daya dukung tanahnya. Secara
umum dapat dikatakan bahwa karakteristik tanah Desa Pejaten merupakan campuran tanah
lempung dengan plastisitas dan kembang susut yang tinggi.( Tesis Pasca Sarjana, I.B.Ag.
Dharmanegara, 1997,UGM).
2.5. Sifat fisik dan mekanik Tanah Lempung
2.5.1 Sifat fisik Tanah lempung
Sifat-sifat fisik tanah lempung dapat diketahui dengan melihat beberapa keadaan,
antara lain sebagai berikut.
2.5.1.1 Ukuran butir tanah
Ditinjau dari butirannya tanah lempung merupakan suatu jenis tanah dengan ukuran
butiran lebih kecil dari 2 mikron ( < 0,002 mm).
2.5.1.2 Batas-batas Atterberg.
Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit) adalah suatu metode untuk menjelaskan sifat
konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air yang bervariasi. Suatu tanah lempung dapat
berbentuk padat, semi padat, plastis, dan cair, tergantung pada kadar air yang
dikandungnya. Bila kadar air dalam tanah tersebut tinggi, campuran tanah dan air akan
menjadi sangat lembek seperti cairan. Jika campuran itu kemudian dikeringkan lagi sedikit
17
demi sedikit, maka tanah tersebut akan melalui keadaan tertentu dari keadaan cair sampai
keadaan yang keras.Kadar air pada saat tanah mengalami perubahan dari satu keadaan ke
keadaan yang lainnya tidak sama pada tanah yang-tanah yang berlainan (RF. Craig, 1991).
Batas antara masing-masing wujud tanah tersebut dikenal dengan nama batas-batas
Atterberg, yang terdiri dari Batas Cair (LL), Batas Plastis (PL), dan Batas Susut (SL),
sebagaimana terlihat pada Gambar 2.8 berikut.
Gambar 2.8 Batas-batas Atterberg
Selisih antara Batas Cair (LL) dan Batas Plastis {PL) disebut PI (Plasticity Index atau
Indek Plastis).
Pengukuran batas-batas Atterberg ini dilakukan secara rutin untuk sebagian besar
penyelidikan yang meliputi tanah berbutir halus. Penentuan batas-batas Atterberg ini
dilakukan hanya pada tanah yang lolos saringan No. 40 (J.E. Bowles. 1991, hal.118)
Beberapa percobaan untuk menentukan Batas-batas Atterberg adalah :
a. Batas Cair (LL)
Percobaan Batas Cair dimaksudkan untuk menentukan kadar air tanah pada batas
antara keadaan cair dan keadaan plastis. Pendekatan yang digunakan untuk menentukan
batas cair, dapat digunakan suatu data jumlah pukulan dan kadar air yang dihitung seperti
perumusan di bawah ini (AASHTO T89-74)
121.0
25LL
Nwn
18
Dimana :
LL = Batas Cair (Liquid Limit)
Wn = Kadar Air
N = Jumlah pukulan pada kadar air Wn
Nilai batas cair dapat dikelompokkan seperti pada Tabel 2.3 berikut (Krebs, 1971)
Tabel 2.3. Nilai Batas Cair Tanah
Katagori Prosentase (%)
Low Liquid Limit
Intermediate Limit
High Limit
Very Limit
Extra High
20 – 25
25 – 50
50 – 70
70 – 80
> 90
Dari perhitungan nilai Batas Cair akan didapat suatu gambar grafik seperti terlihat pada
Gambar 2.9
19
b. Batas Plastis (Plasticity Limit)
Pemeriksaan batas plastis ini dimaksudkan untuk menentukan kadar air suatu tanah
pada batas bawah daerah plastisnya. Jadi batas plastis tanah adalah kadar air pada batas
bawah daerah plastis atau kadar air minimum dimana tanah masih dalam keadaan plastis.
Batas plastis diberi simbul PL dan dinyatakan dengan prosen
c. Indeks Plastisitas
Indeks Plastisitas suatu tanah adalah sifat-sifat plastisitas dari tanah yang
merupakan selisih antara batas cair (LL) dengan batas plastas (PL) suatu tanah dan
dinyatakan dengan prosen (Braja M. Das, 1993 hal. 47). Keadaan inilah yang dinamakan
daerah dimana daerah tanah dalam keadaan plastisitas dan dengan pendekatan untuk
menentukan indeks plastisitas suatu tanah dinyatakan dengan rumus :
PI = LL – PL ……………………………………………………………… (.2-2)
Dimana :
PI = Indeks Plastisitas
LL= Batas Cair
PL = Batas Plastis
d. Batas Susut (Srinkage Limit)
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk mencari kadar air tanah terhadap berat tanah
setelah dioven, dimana pengurangan kadar air tidak akan menyebabkan pengurangan
volume massa tanah, tetapi penambahan kadar air tanah akan menyebabkan penambahan
volume tanah. Kadar air dinyatakan dengan prosen, dimana perubahan volume massa
tanah berhenti didefinisikan sebagai Batas Susut (Srinkage Limit).
Harus diketahui bahwa apabila batas susut ini semakin kecil, maka tanah akan
semakin mudah mengalami perubahan volume, yaitu semakin kecil SL, semakin sedikit air
yang dibutuhkan untuk mengubah volume (Joseph E. Bowles 1986). Perhitungan untuk
batas susut ini dapat digunakan rumus :
20
SL = w – 𝐕 𝟏− 𝐕 𝟐
𝐖 …………………………..……………………….. (2-3)
Dimana :
SL = batas susut V2 = isi tanah kering
w = kadar air tanah W = berat tanah kering
V1 = isi tanah basah
2.5.1.3. Berat Jenis Spesifik ( Specific Gravity, GS)
Berat jenis spesifik adalalah perbandingan antara berat isi butir tanah dengan berat isi
air suling dengan volume yang yang sama pada suhu tertentu. Berat jenis spesifik (GS) ini
tanpa satuan dan nilai rata-ratanya adalah sebesar 2,65. Besaran dari pada berat jenis
spesifik ini dipergunakan untuk mendukung percobaan-percobaan lainnya seperti
pengujian hydrometer dan pengujian pemadatan.Perumusan yang dipergunakan untuk
menentukan berat jenis spesifik tanah adalah :
Berat jenis spesifik (GS) = Berat butir tanah
Berat air dengan volume sama
GS = W 2−W 1
W 4−W 1 − W 3−W2 …………………………………………….. (2-4)
GS = Berat jenis spesifik
W1 = Berat picnometer, (gram)
W2 = Berat picnometer + tanah kering, (gram)
W3 = Berat picnometer + tanah kering + air, (gram)
W4 = Berat picnometer + air, (gram)
2.5.1.4. Sifat Kembang Susut Tanah
21
Peristiwa kembang susut tanah sangat dipengaruhi kadar air tanah bersangkutan dan
jenis mineral lempung yan dikandungan
1. Ciri-ciri Tanah Mengembang
Ada beberapa cara untuk mengetahui besar-kecilnya sifat kembang-susut dari
pada tanah. Salah satu cara diantaranya ialah dengan mencari angka Aktivitas (= Activity)
dari tanah tersebut dimana :
Aktivity, A = Plasticity Index
(% dari partikel tanah yang <2𝜇−5
Atau Aktivity, A = P.I
% clay sizes − 5
Table 2.4. Aktivitas Mineral Lempung
Nama Mineral Lempung Aktivitas (A)
Montmorillonite 1-7
Illite 0,5-1
kaolinite 0,5
Halloysite (2H20) 0,5
Halloysite (4H20) 0,1
Attapulgite 0,5-1,2
Allophane 0,5-1,2
Catatan : suatu tanah dikataka aktif (mudah kembang susut apabila kadar airnya
berubah), apabila besarnya A > 1,25
Mekanisme pengembangan dari tanah sedikit lebih kompleks dari penyusutan.
Menurut Kormonik and David (1969) pengembangan dari tanah disebabkan oleh
dua hal :
1. Sebab Mekanis
Di sini pengembangan disebabkan karena kebalikan dari peristiwa kapiler.
Bila kadar air dalam tanah naik dan tanah menjadi jenuh maka tegangan kapiler
mengecil dan tegangan air pori dapat sama dengan tegangan hidrostatis.
22
Dengan sendirinya menurun dan tanah cenderung untuk ”mengembang”
kembali pada volume semula.
2. Sebab Fisika-Kimia
Seperti telah disebutkan terdahulu, masuknya air di antara partikel-partikel
Clay mineral jenis Montmorillonite akan menyebabkan mengembangnya jarak
antara unit lapisan struktur dasar. Kondisi seperti dapat terjadi pada saat kadar air
dalam tanah naik.
Mekanisme menyusut suatu tanah umumnya terjadi karena peristiwa kapiler,
dimana pada penurunan kadar air dalam proses mengering dari tanah akan diikuti
segera dengan kenaikan yang tajam dari tegangan efektif antar butiran. Sebagai
konsekwensinya volume tanah menyusut.
2.5.2. Sifat-sifat Mekanis Tanah Lempung.
2.5.2.1. Pemadatan Tanah (Compaction Test)
Untuk memperoleh tanah dengan kerapatan yang tinggi dan mengeluarkan udara
yang terperangkap diantara pori-pori tanah biasanya dilakukan pemadatan tanah dengan
menggunakan suatu energy mekanis tertentu untuk menghasilkan pemampatan partikel
tanah. Cara mekanis yang digunakan untuk usaha ini ada bermacam-macam. Misalnya
untuk dilapangan energi pemadatan dapat diperoleh dari mesin gilas, alat-alat penumbuk
getaran dan benda-benda berat yang dijatuhkan. Sedangkan dilaboratorium pemadatan
dilakukan dengan menggunakan tenaga penumbuk dinanik.
Tujuan dari pemadatan pada dasarnya adalah untuk memperbaiki sifat teknis massa
tanah. Beberapa keuntungan yang didapat dengan diadakannya pemadatan ini adalah :
1. Memperkecil penurunan.
2. Meningkatkan mutu tanah : memperbaiki daya dukung tanah, menaikkan kuat
geser tanah
3. Memperkecil permeabilitas tanah
1. Prinsip Umum Pemadatan
23
- Tingkat pemadatan tanah di ukur dari berat volume kering (d) tanah yang
dipadatkan.
- Bila air ditambahkan kepada suatu tanah yang sedang dipadatkan, air tersebut
akan berfungsi sebagai unsur pembasah (pelumas) pada partikel-partikel tanah.
- Untuk usaha pemadatan yang sama, berat volume kering dari tanah akan naik
bila kadar air dalam tanah meningkat. Harap dicatat bahwa pada saat kadar air
w = 0, berat volume basah dari tanah adalah sama dengan berat volume
keringnya.
- Bila 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.
- Setelah mencapai kadar air tertentu, adanya penambahan kadar air justru
cenderung menurunkan berat volume kering dari tanah. Hal ini disebabkan
karena air tersebut kemudian menempati ruang-ruang pori dalam tanah yang
sebetulnya dapat ditempati oleh partikel-partikel padat dari tanah.
- Kadar air dimana didapat harga berat volume kering maksimum tanah , akan
didapat kadar air optimim.
Gambar 2.8. Prinsip Umum Pemadatan
2. Pengukuran Pemadatan di Laboratorium
Pertama kali dikembangkan oleh R.R. Proctor tahun 1920-an dengan 4 variabel
a. Pengaruh Energi Pemadatan (Usaha Pemadatan)
b. Pengaruh Jenis tanah
c. Pengaruh Kadar air (w)
d. Berat isi kering (d)
24
Percobaan Pemadatan di Laboratorium
1. Uji Proctor Standar
2. Uji Proctor Modifikasi
1. Uji Proctor Standar (Standard Compaction Test)
- Tanah dipadatkan dalam tabung silinder
- Spesifikasi alat pemadat dan percobaan
Palu = 2,5 kg (5,5 lb)
Tinggi jatuh= 30,5 cm (1 ft)
Jumlah lapisan = 3 lapis
Jumlah tumbukan/lapis = 25
Volume silender = 1/30 ft3
Energi Pemadatan = 592,5 kJ/m3
Jenis tanah = lewat saringan no. 4
Percobaan dilakukan beberapa kali dengan kadar air yang berbeda-beda
Setelah dipadatkan benda uji ditimbang dan diukur kadar air dan berat
volumenya
1.6. Berat volume tanah basah 𝛄𝐛
γb = W
V ……………………..…………………………………. (2-5)
Dimana :
W = berat tanah yang dipadatkan dalam cetakan
V = volume cetakan
1.7. Berat volume tanah kering 𝛄𝐝
γd = Wkering
V =
γb
1+w ………………………………………….(2-6)
γb = W total
V
Dimana :
25
γb = berat volume tanah basah.
γd = berat volume tanah kering
W = berat tanah
V = volume tanah
w = kadar air
Untuk mendapatkan berat volume kering (γd) maksimum, dari hasil pemadatan
dilaboratorium dibuat grafik pemadatan yang berupa hubungan antara kadar air (w) dan
berat volume kering (γd). Pada pemadatan dilaboratorium nilai γd maksimum diperoleh
dari pemadatan dengan kadar air optimum (wopt).
Secara teoritis berat volume kering (γd) maksimum suatu tanah pada kadar air tertentu
dengan pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali (Zero Air Void) dapat
dirumuskan :
γzav = Gs x γw
1+w.Gs ....................................................................... (2-7)
Dimana :
γzav = berat volume pada kondisi ZAV
γw = berat volume air
Gs = berat jenis butiran tanah sampel
e = angka pori
Hubungan antara kadar air dan berat volume kering γd pada proses pemadatan dapat
dilihat pada Gambar 2.9. Dalam keadaan bagaimanapun kurva pemadatan tidak mungkin
memotong kurva Zero Air Void (ZAV).
26
Gambar 2.9. Grafik hubungan kadar air (w %) dan berat volume kering (d,gr/cm3)
27
Gambar 2.10. Alat Uji Proktor Standar
2. Uji Proctor Modifikasi
- Tanah dipadatkan dalam tabung silinder
- Spesifikasi alat pemadat dan percobaan
Palu = 4,5 kg (10 lb)
Tinggi jatuh= 1,5 ft
Jumlah lapisan = 5 lapis
Jumlah tumbukan/lapis = 25
Energi Pemadatan = 2693 kJ/m3
Jenis tanah = lewat saringan no. 4
Percobaan dilakukan beberapa kali dengan kadar air yang berbeda-beda
Setelah dipadatkan benda uji ditimbang dan diukur kadar air dan berat
volumenya
- Peraturan acuan :
AASHTO T 180
ASTM D 1557
28
Gambar 2.12.Pengaruh Energi Pemadatan
29
Gambar 2.13. Kurva Pemadatan dengan Energi Berbeda
2.5.2.2. Californian Bearing Ratio (CBR).
1. CBR Laboratorium
Cara CBR ini pertama kali ditemukan oleh O.J. Porter, kemudian dikembangkan
oleh Californian State Highway Departement sebagai cara untuk menilai kekuatan tanah
dasar.Kemudian cara ini dikembangkan lebih lanjut oleh badan-badan lain terutama oleh
US Army Corps of Engineers.
Percobaan penetrasi CBR dipergunakan untuk menentukan kekuatan atau daya
dukung suatu lapisan perkerasan. Nilai CBR yang didapat dipergunakan untuk
menentukan tebal lapisan perkerasan yang diperlukan diatas suatu lapisan yang nilai CBR
nya telah ditentukan, dengan anggapan bahwa di atas suatu bahan dengan nilai CBR
tertentu, tebal perkerasan tidak boleh kurang dari suatu angka tertentu.
CBR merupakan perbandingan antara beban penetrasi suatu bahan terhadap bahan
standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. Untuk menghitung tebal
perkerasan berdasarkan nilai CBR digunakan grafik-grafik yang dikembangkan oleh
30
berbagai muatan roda kendaraan dan intensitas lalu lintas. Nilai CBR dapat ditentukan
dengan rumus :
a. Untuk nilai tekanan penetrasi sebesar 2,54 mm (0,10 inch) terhadap tekanan penetrasi
standar yang besarnya 70,37 kg/cm2 (1000 psi)
CBR = (P1/70,37) x 100 % (P1 dalam kg/cm2)
Atau
CBR = P1/1000) x 100 % (P1 dalam psi)
b. Untuk nilai tekanan penetrasi sebesar 5,08 mm (0,20 inch) terhadap tekanan penetrasi
standar yang besarnya 105,56 kg/cm2 (1500 psi).
CBR = (P2/105,56) x 100 % (P2 dalam kg/cm2)
Atau
CBR = P2/1500) x 100 % (P2 dalam psi)
Grafik hubungan antara beban dengan penetrasi tidak selalu merupakan suatu garis
lengkung yang mulus seperti halnya pada hasil pemadatan standar. Sehingga untuk
mendapatkan hasil yang tepat maka grafik tersebut harus dikoreksi dan nilai CBR dibaca
dari titik nol grafik setelah dikoreksi.
Kekuatan tanah dasar sangat tergantung pada kadar airnya; makin tinggi kadar airnya
semakin kecil nilai CBR dari tanah tersebut. Walaupun demikian, hal itu tidak berarti
bahwa sebaiknya tanah dasar dipadatkan dengan kadar air yang rendah supaya mendapat
nilai CBR yang tinggi, karena kadar tidak konstan. Setelah pembuatan jalan maka air akan
dapat meresap kedalam tanah dasar, sehingga kekuatannya dan CBR-nya turun sampai
kadar airnya mencapai nilai yang konstan. Untuk memperhitungkan pengaruh air terhadap
kekuatan tanah, maka contoh untuk percobaan CBR direndam di dalam air selama 4 hari
(96 jam) sebelum dilakukan percobaan CBR. Selama masa perendaman ini contoh tanah
diberi beban berbentuk plat yang bulat dipermukaannya, dimana beban plat ini disesuaikan
dengan tekanan yang bekerja dilapangan akibat lapis perkerasan diatasnya. Setelah
perendaman ini percobaan CBR dilakukan seperti biasa dengan beban tadi tetap diatasnya.
31
Pada umumnya contoh tanah yang tidak direndam, nilai CBR nilai CBR –nya sangat
tinggi pada kadar air yang rendah dan makin tinggi
kadar airnya maka makin kecil nilai CBR yang didapat. Sedangkan contoh tanah yang
direndam nilai CBR-nya rendah pada kadar air yang rendah dan makin bertambah kadar
airnya, maka nilai CBR-nya semakin besar sampai mencapai puncak berdekatan dengan
kadar air optimum (Wopt), setelah puncak ini nilai CBR turun lagi
CBR Design
Untuk perencanaan (Design) jalan baru, tebal perkerasan biasanya ditentukan dari nilai
CBR dari tanah dasar yang dipadatkan (Compacted Subgrade). Nilai CBR yang
dipergunakan untuk disebut dengan CBR, yang ditentukan dengan dua factor, yaitu (L.D.
Wesley, 1997 hal. 176) :
1. Kadar air W serat berat isi kering (d) pada wakltu dipadatkan
2. Perubahan kadar air yang mungkin akan terjadi setelah perkerasan selesai dibuat.
Nilai CBR design adalah nilai CBR rencana yang didapatkan pada 95% kepadatan
kering maksimum( max). Dari hasil percobaan tersebut kemudian dibuat grafik hubungan
kepadatan kering maksimum yang diperoleh hasil percobaan pemadatan dengan nilai CBR
yang didapat. Dari grafik tersebut didapatkan nilai CBR pada 95% kepadatan kering
maksimum (dmax) yang dipakai sebagai nilai CBR design dan digunakan pada
perencanaan tebal tipis perkerasan kontruksi jalan raya.
2.5.2.3. Kuat Tekan Bebas [Unconfined Compression Test (UCT)]
Unconfined Compression Test (UCT) adalah merupakan suatu metode pengujian
untuk mendapatkan daya dukung ultimit tanah (qu). Yang diperoleh dalam percobaan
UCT adalah kuat tekan bebas dari tanah yaitu besarnya tekanan axial yang diperlukan
untuk menekan suatu silinder tanah sampai pecah, atau besarnya tekanan yang
memberikan perpendekan tanah sebsar 20% bila tanah tersebut tidak pecah. Dalam hal
ini sifat setempat yang paling penting adalah kekuatannya (keadaan wujudnya) dan istilah-
istilah yang digunakan untuk menerangkan ini, sesuai dengan kekuatan yang bersangkutan
dapat dilihat pada Table 2.5. Benda uji yang digunakan dalam percobaan ini bias tanah asli
maupu tanah pada buatan dengan tinggi 2 sampai 3 kali diameternya.
32
Harga kuat tekan bebas (qu) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
𝐪𝐮=
𝐏
𝐀 𝐤𝐠
𝐜𝐦𝟐 ............................................................................. (2.8)
Dimana :
P = Gaya dari beban yang bekerja ditentukan dari pembacaan arloji ukur cincin
beban
A = Luas penambpangan tanah ( cm2)
Dari percobaan di atas dapat digambarkan grafik hubungan antara regangan dengan
tanah aksial. Tekanan aksial yang maksimum merupakan kuat tekan bebas tanah yang
diperiksa sehingga kuat geser tak terdrainasi [Undrained (Cu)]. Cu dapat dihitung dengan
rumus :
𝐂𝐮 = 𝐪𝐮
𝟐 𝐤𝐠
𝐜𝐦𝟐
………………………………………………(2.9)
Table 2.5.katagori Kekuatan Tanah (Wesley, 1977 hal.19)
Deskripsi Unconfined Compressive Strength
(kg/cm2)
Sangat lunak (very soft)
Luna (soft)
Teguh (firm)
Kenyal (stiff)
Keras (hard)
0,25
0,25-0,50
0,50-0,10
0,10-4,00
≥ 4,00
33
2.6. Stabilisasi Tanah Dasar
Metode stabilisasi tanah (Soil Stabilization) adalah salah satu metode yang
dapat digunakan utnuk meningkatkan mutu tanah dasar sebelum digunakan. Dengan
stabilisasi tanah berarti mencampur tanah dengan suatu bahan tertentu yang berguna untuk
mengubah atau memperbaiki mutu tanah asal, sehingga diharapkan akan diperoleh sifat-
sifat tanah yang lebih baik sesuai dengan yang dikehendaki perencana.
Dengan pengertian lain stabilisasi tanah adalah usaha memodifikasi sifat dan kelakuan
tanah asli dengan menambahkan atau melakukan sesuatu terhadap tanah asli, sehingga
terbentuk sifat dan kelakuan tanah yang lebih baik dan memenuhi syarat.
2.6.1. Prinsip-prinsip Dasar Stabilisasi Tanah
Ada tiga cara perbaikan tanah yang umum dilakukan untuk pekerjaan konstruksi jalan
raya, (Kezdi Arpard, Stabilized Earth Road, 1979, hal.22) yaitu :
a. Cara Mekanis, yaitu perbaikan tanah yang dilakukan tanpa penambahan bahan-
bahan lain. Perubahan sifat-sifat tanah dapat dicapai dengan :
1. Mengurangi volume rongga (membuang udara) dari tanah dengan melakukan
pemadatan.
2. Kadar air yang harus dijaga dalam suartu batas yang konstan, misalnya dengan
drainase.
3. Perbaikan gradasi, yaitu dengan penambahan fraksi tanah yang masih kurang.
b. Cara Fisik, yaitu dengan memanfaatkan perubahan-perubahan fisik yang terjadi
seperti:
1. Hidrasi (proses hidrasi semen yang akan membentuk ikatan antar partikel tanah
sehingga campuran semen dengan tanah akan mengeras).
2. Penyerapan air (absorbsi) seperti yang terjadi pada stbilisasi dengan kapur.
3. Perubahan temperature (seperti pada stabilisasi dengan bitumen, dimana aspal
harus dicairkan terlebih dahulu dengan jalan dipanaskan agar dapat tercampur.
4. Evaporasi/ penguapan (yaitu dengan penguapan emulsi aspal untuk
menguatkan tanah.
c. Cara Kimiawi, yaitu dengan memanfaatkan reaksi-reaksi kimia yang terjadi yang
akan mengakibatkan perubahan sifat-sifat tanah, seperti :
34
1. Pertukaran ion, yaitu dengan menukar reaksi ion antar butir-butir tanah.
2. Presefikasi/pengendapan yaitu dengan mncampur dua macam campuran
sehingga akan menghasilkan suatu campuran yang baru yang dapat
menimbulkan pemadata pada tanah.
3. Polimerisasi/ perubahan bentuk molekul, yaitu dalam kondisi tertentu beberapa
zat sederhana dicampur, sehingga akan memebentuk zat baru yang memliki
molekul yang lebih besar dan menimbulkan pengaruh pada stabilisasi.
2.6.2 Metode Stabilisasi Tanah
Pada konstruksi jalan raya, perbaikan tanah dasar merupakan stabilisasi tanah dangkal,
hal ini memungkinkan digunakannya berbagai macam metode perbaikan, misalnya
ditinjau dari segi teknik pencampuran. Metode perbaikan tanah yang lazim digunakan
pada konstruksi jalan raya antara lain dapat dilakukan dengan (Suyono Sosrodarsono,
1984 hal.258) :
1. Metode pencampuran terpusat : yaitu tanah tersebut dicampur dengna bahan
stabilisasi pada suatu tempat, kemudian baru diangkat ke tempat pekerjaan.
Kemudian dilakukan pemadatan, untuk itu diperlukan mesin pencampur.
2. Metode pencampuran dalam galian : yaitu bahan stabilisasi dicampur dengan tanah
pada lubang galian tanah, kemudian diangkut ke tempat pekerjaan. Bahan
stabilisasi dapat dipancangkan ke dalam tanah dalam bentuk tiang kemudian digali
bersama-sama dan dicampur, atau bahan stabilisasi itu ditaburkan di atas tanah
sehingga pada penggalian terjadi pencampuran.
3. Metode pencampuran di tempat pekerjaan : yaitu tanah dihamparkan di tempat
pekerjaan, kmudian ditaburi bahan stabilisasi dan dicampur, atau tanah yang akan
distabilisasikan itu digaruk dan dicampur dengan bahan stabilisasi.
Selain dari teknik pencampurannya, metode lain yang juga perlu diperhatikan
adalah dari macam campurannya, hal ini terutama pada stabilisasi dengan campuran arang
kayu, dimana bahan campuran tersebut apakah mudah larut dalam air atau tidak. Macam
bahan campuran tersebut dapat berupa :
a. Larutan, dalam arti campuran tersebut dilarutkan dalam air, baru kemudian
dicampur dengan tanah yang distabilisasi.
35
b. Butiran, dalam arti campuran tersebut masih dalam keadaan butiran dicampur
dengan tanah yang akan distabilisasikan kemudian diberi air, baru diaduk.
Stabilisasi tanah dapat terdiri dari salah satu tindakan berikut (Joseph E. Bowles,
1986 hal. 216) :
1. Menambah kerapatan tanah.
2. Menambah material yang tidak aktif sehingga mempertinggi kohesi dan atau tahanan
geser yang timbul.
3. Menambah material untuk menyebabkan perubahan-perubahan kimiawi dan fisis dari
material tanah.
4. Merendahkan muka air tanah (drainase tanah)
5. Mengganti tanah yang buruk dengan tanah yang baik.
2.7. Stabilisasi Tanah Dengan Bahan Stabilia
Bahan Stabilia merupakan bahan kimia yang berbentuk cair dan larut dalam air
(PT. Olah Bumi Mandiri,1994). Sabilisasi tanah dengan Stabilia terdiri atas Stabilia-01
sebagai super Floculant dan Stabilia-02 yang berfungsi sebagai cross-link agent. Bahan
Stabilia-01 berbentuk sangat kental seperti gel tidak berwarna, sedangkan bahan Stabilia-
02 berwarna kuning muda dan sedikit kental.
Fungsi dan mekanisme kerja dari Stabilia adalah sebagai berikut :
1. Stabilia-01 menonrekifkan partikel tanah dan membuat jaringan untuk mengikat
partikel tanah tersebut menjadi agregat.
2. Mereaktifkan agregat tanah sehingga siap diikat menjadi gumpalan yang lebih
besar dan stabil.
3. Stabilia-02 mengikat air disekeliling partikel tanah mencapai kondisi ideal
sehingga menurunkan sensitifitasnya terhadap air.
4. Secara bersamaan Stabilia-02 juga membenuk jala-jala tulangan yang mengikat
kuat agregat tanah pada proses kompaksi.
5. Partikel yang telah distabilisasi diubah secara kimiawi menjadi ikatan partikel yang
stabil dan kedap terhadap air, sehingga akan meningkatkan daya dukung tanah
tersebut.
36
Jadi bahan Stabilia ini potensial sekali sebagai bahan stabilisasi tanah yang baik.
Terlebih lagi bahwa bahan Stabilia ini merupakan satu-satunya bahan produk “Made in
Indonesia” sendiri. Semua bahan kimia lainnya untuk stabilisasi tanah adalah buatan luar
negeri, seperti misalnya DUSTEX, GEOSTA, BASE SEAL, CONSOLID +
CONVERSEX, RRP ASPAL, EMULSI . Jadi harga Stabilia relative sangat murah
dibandingkan dengan produk-produk jenis lainnya.
Akan tetapi, karena bahan Stabilia ini masih baru dipasarkan, penelitian tentang bahan
Stabilia ini juga masih sangat kurang. Pratama (1995) memberikan satu-satunya hasil
penelitian tentang Stabilia ini yang intinya menunjukkan penurunan harga PI dengan
kenaikan kadar Stabilia, serta besarnya pengaruh perubahan kadar air dengan kedalaman
lapisan akibat genangan air (perendaman) diatas permukaan benda diujinya. Pratama
(1995) melakukan pencampuran dengan Stabilia sampai dengan kadar 0,5% dan
didapatkan penurunan LL (Liquid Limit = Batas Cair) relative sedikit, yakni dari sekitar
50% menjadi sekitar 44% untuk kadar Stabilia 0,5%. Pada kadar yang sama kadar PI (=
Plasticity Index) tanah berkurang dari sekitar 26 menjadi sekitar 22, semuanya untuk masa
pemeraman 28 hari. Untuk pengujian kokoh tekan pada tanah yang dipadatkan dengan
Modified Proctor, pencanpuran dengan bahan Stabilia memberikan kenaikan yang cukup
berarti, jauh diatas harga yang dihasilkan oleh bahan-bahan stabilisasi kimia lainnya,
produk luar negeri, seperti DUSTEX dan BASE SEAL. Kalau bahan kimia lain praktis
tidak memberikan kenaikan kokoh tekan yang berarti, tetapi bahan Stabilia memberikan
kenaikan antara 2 sampai 3 kali lipat kokoh tekan tanah aslinya (kenaikan terbesar untuk
kadar Stabilia 0,5 % dan lama pemeraman 28 hari).
Dari hasil perendaman benda uji tanah di dalam air selama 24 jam oleh Pratama (1995)
dapat disimpulkan bahwa pencampuran dengan bahan Stabilisasi dapat mengurangi besar
swelling secara cukup berarti, dan Stabilia menghasilkan nilai swelling rata-rata yang
terkecil bila dibandingkan dengan DUSTEX maupun BASE SEAL. Juga lapisan tanah
setelah distabilisasi menjadi lebih kedap terhadap air, dengan tebal penetrasi/pengaruh air
setelah perendaman 24 jam adalah antara 1 ½ sampai 3 cm.
Tetapi hasil dari Pratama (1995) masih dianggap sangat kurang antara lain tentang
kadar bahan optimal, dan kenaikan kekuatan tanah dengan adanya bahan Stabilia. Masih
perlu studi dengan kelanjutan dengan jumlah sample yang lebih banyak agar didapatkan
37
sifat-sifat dan kriteria pencampuran dengan bahan Stabilia yang perlu bagi perencanaan di
lapangan. Suatu penelitian yang komprehensif diharapkan dapat memberikan jawaban atas
masalah-masalah tersebut di atas.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Umum
Karena semua lokasi di Desa Pejaten mempunyai jenis tanah yang sama maka lokasi
pengambilan sampel tanah telah dianggap dapat mewakili jenis tanah Desa Pejaten secara
keseluruhan. Pengambilan sampel tanah ini dilakukan sampai dengan kedalaman 1,50
meter. Karena untuk subgrade konstruksi jalan berada pada kedalaman 50-100 cm (Silvia
Sukirman, 1992, hal.14). di mana sampel yang diambil ada dua (2) jenis yaitu sampel
tanah asli atau tidak terganggu (undisturb sample) dan sampel tanah yang terganggu
(disturbed sample).
3.2. Tahapan Penelitian.
Dalam penyelesaian penelitian ini ada beberapa tahapan kegiatan yang dilakukan
untuk dapat mencapai sasaran tujuan yang diinginkan. Dari persiapan proses awal sampai
dalam penyusunan laporan memerlukan waktu yang cukup panjang sampai terbentuknya
suatu karya tulis ilmiah.
3.2.1 Studi Literatur
38
Studi literature bertujuan untuk mengkaji hubungan antara variable-variabel yang
akan diteliti dengan mempelajari teori-teori yang ada. Dari studi literatur akan dapat
ditarik kesimpulan yang bersifat sementara.
Pengumpulan materi berupa literature-literatur yang digunakan sebagai
pedoman/acuan maupun masukan dalam penyusunan , meliputi dua tahap yaitu :
a. Pengumpulan literature-literatur pada waktu penyusunan proposal
b. Pengumpulan literature-literatur pada waktu penyelesaian penelitian.
Dalam hal ini beberapa literature didapat dari Perpustakaan Fakultas Teknik
Universitas Udayana, Perpustakaan Universitas Udayana, Instansi Pemerintah
(Departemen Pekerjaan Umum), beberapa sumber lainnya.
3.2.2 Observasi Lapangan
Pemilihan lokasi yang dipakai sebagai tempat untuk pengambilan sampel,
dilakukan melalui pengamatan sampel dengan beberapa pertimbangan. Setelah ditentukan
suatu lokasi yang pasti sebagai tempat pengambilan sampel, kemudian dilanjutkan
observasi dan pengamatan lapangan pada setiap lokasi. Hal ini bertujuan untuk dapat
menentukan suatu titik pengambilan sampel tanah yang dapat mewakili kondisi umum di
lokasi tersebut secara keseluruhan.
3.2.3. Waktu Penelitian di Laboratorium
Setelah tanah dalam jumlah tertentudiperoleh dilapangan, selanjutnya dilakukan
pengujian dilaboratorium. Pengujian benda uji meliputi :
a. Pengujian Kadar Air (w)
b. Berat Jenis Spesifik (Gs)
c. Berat Volume Tanah Basah (b)
d. Berat Volume Tanah Kering (d)
e. Gradasi Butiran Tanah (Analisa Saringan dan Analisa Hidrometer)
f. Batas- batas Atterberg.
g. Tes Pemadatan
h. CBR
i. Tes Kuat Tekan Bebas (UCT)
39
Percobaan dalam penelitian ini dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Universitas Udayana.
3.2.4 Waktu Penyusunan Laporan
Setelah selesai dalam penelitan di laboratorium dan terkumpulnya data-data yang
diperlukan, baik yang diperoleh dari observasi lapangan maupun penelitan laboratorium,
dilanjutkan dengan penyusunan laporan. Penyusunan laporan dimulai dengan mengolah
data yang didapat, menulis laporan sampai pada proses penjilidan laporan.
3.3 Pemilihan lokasi dan Pengambilan Sampel
3.3.1 Pemilihan Lokasi
Lokasi yang ditetapkan sebagai tempat dalam pengambilan sampel dilakukan
setelah selesai mengadakan observasi lapangan. Hal ini bertujuan dapat menentukan suatu
lokasi dimana sampel tanah yang dipakai telah dapat mewakili jenis tanah dari setiap
lokasi tersebut.
3.3.2 Pengambilan Sampel
Dalam pengumpulan data yang diperlukan, dilakukan penelitian melalui percobaan-
percobaan di laboratorium sesuai dengan sampel yang dipakai. Sedangkan pengambilan
sampel tanah dilakukan di Desa Pejaten Kabupaten Tabanan Penelitian lokasi pada
daerah/desa ini dilakukan berdasarkan atas kesimpulan dari penelitian yang pernah
dilakukan sebelumnya, dimana seluruh lokasi di Desa Pejaten, Tabanan mempunyai jenis
tanah yang sama yaitu jenis tanah liat dengan warna coklat agak kemerah-merahan dengan
plastisitas dan kembang susut tinggi .Disampng faktor lain yang mendukung adalah
berdasarkan pengamatan langsung secara visual di lapangan, dimana pada ruas-ruas jalan
yang ada di Desa Pejaten banyak yang bergelombang, retak-retak dan berlubang.
Berdasarkan data yang ada maka penulis mempunyai asumsi bahwa tanah di Desa Pejaten
mempunyai daya dukung yang rendah bila digunakan sebagai subgrade jalan.
3.3.2.1 Sampel Tanah Asli (Undisturbed Sample)
Contoh tanah asli dapat diambil dengan memakai tabung contoh. Dalam penelitian ini
sampel tanah diambil dengan membuat lubang segi empat dengan ukuran 1,5 m x 1,5 m
40
sampai pada kedalaman 1,5 meter di bawah permukaan tanah. Sampel diambil dengan
memasukkan tabung contoh ke dalam tanah dengan jalan dipukul, kemudian tabung
contoh diangkat dan kedua ujungnya ditutup rapat dengan plastic serta celah-celah pada
penutupnya diberi lapisan lilin. Hal ini untuk mencegah terjadinya penguapan air dari
dalam sampel.
3.3.2.2 Sampel Tanah Tidak Asli (Disturbed Sample)
Sampel tanah tidak asli diperlukan apabila penggunaan tanah memang tidak dalam
keadaaan aslinya, sehingga sedikit usaha-usaha yang diperlukan untuk melindungi struktur
asli dari sampel tersebut.
Dalam penelitian ini sampel tanah tidak asli diambil dengan menggunakan cangkul dan
sekop kemudian dimasukkan ke dalam karung dan diikat. Meskipun merupakan sampel
tanah tidak asli dilakukan juga usaha sederhana untuk melindungi sampel ini dari
perubahan-perubahan yang terlalu drastis (seperti hujan dan panas matahari) agar tidak
terlalu jauh perbedaan struktur dan komposisinya dengan secepatnya membawa sampai ke
laboratorium.
3.4 Penelitian Laboratorium
Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam melaksanakan penelitian di
laboratorium adalah sebagai berikut:
3.4.1 Persiapan Bahan.
Pada pelaksanaan penelitian di laboratorium, masing-masing bahan mendapatkan
perlakuan yang berbeda-beda, sesuai dengan tujuan dari penelitian yang ingin dicapai.
Dalam hal ini bahan dapat dibedakan atas dua (2) jenis yaitu :
a. Bahan pertama dalam hal ini tanah asli tidak dilakukan pencampuran dengan
Stabilia
b. Bahan kedua merupakan sampel tanah diambil dari lapangan (disturbed sample)
dan dikeringkan (kering udara). Tanah yang telah kering diayak sesuai dengan
kebutuhan kemudian dicampur dengan Stabilia, dengan prosentase (%) kadar
pencampuran yang bervariasi.
3.4.2.Pembuatan Benda Uji
41
Benda uji dari bahan sampel tanah yang tidak asli (disturbed sample) dibuat dengan
penambahan campuran arang kayu dengan prosentase (%) penambahan campuran
masing-masing : 0%, 0,2%,0,4%, 0,6%, 0,8% dan 1% terhadap berat kering tanah. Di
mana untuk setiap prosentase (%) penambahan Stabilia dibuat tiga (3) buah benda uji.
3.4.3. Cara Pelaksanakan di Laboratorium
3.4.3.1.Penelitian Sifat Fisis Tanah.
1.Kadar Air Tanah Asli (w %).
Tujuan :
Menghitung prosentase air yang dikandung tanah
Benda Uji :
Sampel yang digunakan adalah sampel yang tidak terganggu (undisturbed sample)
seberat 100 gram.
Cara pelaksanaan :
Cawan dibersihkan dan ditimbang beratnya.
Sampel yang telah dipersiapkan dikeluarkan dari tabung dan diambil kurang
lebih 100 gram dimasukkan kedalam cawan, kemudian beratnya ditimbang.
Dalam keadaan terbuka cawan yang berisi tanah dioven selama 16-24 jam atau
sampai terjadi berat konstan.
Cawan kemudian didinginkan dalam desikator; setelah dingin kemudian
beratnya ditimbang.
2.Percobaan Berat Jenis (Gs)
Tujuan :
Menentukan harga berat jenis (specific gravity) dari suatu contoh tanah.. Berat
jenis tanah adalah perbandingan antara berat butir tanah dengan berat air suling
dengan isi yang sama pada suhu tertentu.
Benda Uji :
Sampel yang akan diselidiki dikeringkan dalam oven selama 24 jam, kemudian
ditumbuk dan disaring dengan saringan No.4
Cara Pelaksanaan :
Piknometer dibersihkan dari kotoran dan dikeringkan kemudian ditimbang.
42
Tanah dengan berat lebih kurang 10 gram dimasukkan kedalam piknometer
kemudian ditimbang.
Piknometer yang berisi air dan tanah direbus untuk mengeluarkan udara yang
terperangkap diantara butir tanah, kemudian didinginkan dalam desikator.
Piknometer ditambah air sampai penuh dan ditutup. Bagian luar piknometer
dikeringkan dengan kain kering kemudian piknometer berisi tanah dan air
ditimbang. Air dalam piknometer diukur suhunya dan dicatat.
Piknometer dikosongkan dan dibersihkan kemudian diisi air sampai penuh dan
ditutup. Diluarnya dikeringkan dengan kain kemudian piknometer yang penuh
air ditimbang.
3. Percobaan Batas Cair (Liquid Limit)
Tujuan :
Untuk menentukan kadar air tanah pada keadaan batas peralihan antara cair dan
keadaan plastis.
Benda Uji :
Contoh tanah yang disediakan adalah lebih kurang 100 gram dan disaring lewat
saringan No.40. bila tanah mengandung butiran kasar, mula-mula dikeringkan
dalam suhu udara secukupnya, sampai dapat disaring. Gumpalan-gumpalan tanah
dipecahkan dengan cara ditumbuk dalam mortar dengan penumbuk berkepala karet
sehingga butir-butirnya tidak rusak.
Persiapan Alat :
Alat Cassagrande yang akan digunakan diperiksa apakah alat dapat bekerja
dengan baik.
Apabila pegangan diputar, mangkok akan terangkat setinggi 1 cm dihitung dari
pegangan pemberat.
Cara Pelaksanaan :
Contoh tanah diletakkan dalam porselen dan dicampur secara merata dengan
air suling kira-kira 15-20 ml.
Contoh tanah yang telah dicampur tadi diletakkan pada cawan Cassagrande
sedemikian rupa sehingga permukaan tanah rata dan dibuat mendatar dengan
43
ujung terdepan tepat pada ujung terbawah mangkok.dengan demikian tebal
tanah bagian terdalam akan setebal 1 cm.
Buat alur lurus pada garis tengah mangkok dengan pembarut (grooving tool),
sehingga terpisah menjadi dua bagian yang simetris.
Dengan bantuan alat pemutar, cawan diangkat dan diturunkan dengan
kecepatan 2 putaran per detik sampai kedua bagian tanah bertemu sepanjang
12,7 mm dan jumlah pukulan yang didapat dicatat.
Sebagaian contoh tanah diambil dan diperiksa kadar airnya.
Pada percobaan pertama, jumlah pukulan yang diperlukan antara 30 sampai 40
kali, tambahkan air sedikit demi sedikit dan aduk rata.
Percobaan diatas diulangi beberapa kali sehingga diperoleh 4 buah data
hubungan antara kadar air dan jumlah pukulan diantara 30 dan 40 pukulan
dengan masing-masing selisihnya hampir sama.
Dari data tersebut dibuat flow curve yang merupakan hubungan antara kadar
air dan jumlah pukulan yang digambarkan dalam sebuah grafik, dimana kadar
air sebagai absis dan jumlah pukulan sebagai ordinat. Tarik garis lurus
penghubung dari titik-titik yang diperoleh. Batas cair tanah adalah kadar air
tanah yang diperoleh pada pemotongan garis penghubung tersebut dengan garis
vertical pada 25 kali pukulan
4. Percobaan Batas Plastis
Tujuan :
Untuk mencari kadar air suatu tanah dalam keadaan plastis
Benda Uji :
Karena merupakan lanjutan dari pengujian batas cair, maka sampel diambil dari
campuran pada pengujian batas cair sebanyak kira-kira 8 gram. Bila selama
pengujian batas cair sampel terlalu kering maka ditambahkan air dan dicampur
kembali sampai merata.
Cara Pelaksanaan :
Contoh tanah diletakkan pada cawan porselin ditambahkan air sedikit demi
sedikit dan diaduk sampai rata
44
Ambil contoh tanah yang sudah homogen kurang lebih 8 gram dan dibuat
gulungan tanah di atas pelat kaca sampai mencapai batang-batangan dengan
diameter 3 mm. Bila belum mencapai 3 mm sudah putus, maka sampel terlalu
keering sehingga harus dicampur lagi dengan air. Bila telah mencapai 3 mm
tetapi belum menunjukkan retak-retak maka sampel terlalu basah dan perlu
dikeringkan dengan jalan didiamkan atau diaduk-aduk dalam cawan
pencampur.
Contoh tanah yang sudah menunjukkan retak-retak pada diameter 3 mm
menandakan tanah tersebut dalam keadaan plastis.
Ambil contoh taanh tersebut dan periksa kadar airnya.
5. Indek Plastisitas (IP)
Penelitian indek plasisitas merupakan kelanjutan dari penelitian batas cair (LL)
dan batas plastis (PL). dengan diketahui batas cair dan batas plastis maka secara
langsung dapat ditentukan indek plastisitasnya, dimana indek plastisitas adalah
selisih antara batas cair dan batas plastis (IP=LL-PL).
6. Percobaan Batas Susut (SL)
Tujuan:
Untuk menentukan batas susut tanah
Benda uji :
Contoh tanah yang disediakan adalah lebih kurang 30 gram dan disaring lewat
saringan no. 40. Bila tanah mengandung butir-butir kasar, mula-mula dikeringkan
dalam sushu udara secukupnya, sampai dapat disaring. Gumpalan-gumpalan tanah
dipecah dengan ditumbuk dalam mortar dengan penumbuk berkepala karet
sehingga butir-butirnya tidak rusak.
Cara Pelaksanaan:
Letak contoh tanah di atas porselin dan diaduk secara merata dengan air
destilasi, sehingga mengisi semua pori-pori tanah dan jangan sampai ada udara
yang terperangkap di dalamnya. Banyaknya air sedemikian sehingga bila benda
uji berupa tanah plastis kadar air lebih 10% dari batas cair, sedangkan bila
45
benda uji berupa tanah kurang plastis buatlah sehingga konsistensi tanah
sedikit di atas batas cair.
Cawan susut dibersihkan dan ditimbang, kemudian tentukan volume cawan
susut dengan cara menaruh cawan dalam mangkok porselin isi dengan air raksa
sampai penuh. Tekan dengan pelat gelas rata di atas permukaan cawan jaga
dengan ada udara terperangkap. Bersihkan air raksa melekat di luar cawan,
pindahkan air raksa pada mangkok lain dan tentukan beratnya. Tentukan
beratnya. Volume cawan sama dengan batas air raksa dibagi berat jenisnya.
Oles tipis bagian dalam cawan dengan vaselin atau pelumas. Isilah cawan
dengan tanah batas yang telah disiapkan kira-kura sepertiga volumenya dan
letakkan ditengahnya. Cawan dipukul-pukulkan pada bidang yang kokoh
sehingga tanah mengisi sudut-sudut cawan. Tambahkan tanah dipukul-pukul
sehingga terisi penuh sampai tepi atas, lalu ratakan dengan pisau perata dan
hapuskan tanah yang melekat diluar cawan sehingga volume tanah sama
dengan volume cawan.
Cawan yang berisi tanah basah kemudian ditimbang, lalu dibiarkan tanah
mengering di udara sampai warnanya berubah dari tua menjadi muda.
Kemudian cawan berisi tanah dimasukkan dalam oven dengan temperature
105o
-110oC selama 24 jam. Dinginkan tanah dalam desikator dan setelah itu
ditimbang.
Tentukan volume tanah kering dengan cara keluarkan tanah kering dari cawan
dan celupkan dalam mangkok gelas yang diisi air raksa sampai melimpah.
Tempatkan mangkok dalam cawan porselin dan tekan tanah dengan pelat gelas
berpaku tiga secara hati-hati diatas mangkok. Pindahkan air raksa yang tumpah
dalam satu mangkok dan tentukan berat air raksa itu. Volume tanah kering
sama dengan berat air raksa dibagi berat jenisnya.
Lakukan percobaan di atas untuk campuran tanah dengan beberapa variasi (%)
kadar penyampur arang kayu yang telah ditentukan.
7. Percobaan Gradasi Butiran (Analisa Ukuran Butir)
Analisa ukuran butir dilakukan dengan dua cara yaitu :
a. Analisa Tanah yang Berbutir Kasar.
46
Tujuan :
Untuk menentukan pembagian tanah dengan memakai saringan.
Benda Uji :
Benda uji diambil dari alat pemisah contoh
Pelaksanaan :
Benda uji yang telah dipersiapkan dioven dengan suhu 1050 – 110
0 atau suhu
kamar sampai beratnya konstan.
Saring benda uji dengan saringan yang telah disusun sesuai dengan ukuran
diatas.
Saringan digoyangkan dengan mesin penggerak selama kurang lebih 15 menit.
Timbang berat tanah yang tertahan diatas masing-masing saringan
Prosentase berat benda uji yang tertahan diatas masing-masing saringa dihitung
terhadap berat total benda uji.
b. Analisa Hidrometer untuk Tanah yang Berbutir Halus
Tujuan :
Menetukan pembagian butir tanah yang lewat saringan No.200
Benda Uji :
Contoh tanah yang lewat saringan No.200
Pelaksanaan :
Contoh tanah ditimbang seberat 50 gram, kemudian dicampur air suling yang
telah dicampur dengan Reagen Sodium Hexametaphospate dan didiamkan
lebih kurang 16 jam.
Setelah perendaman campuran dituangkan kedalam mixer dan dikocok selama
kurang lebih 10 menit agar butir-butirnya terpisah.
Setelah pengocokan selesai campuran dituangkan kedalam tabung gelas ukur
dan ditambahkan air suling sampai mencapai 1000 ml. kemudian tutup bagian
atas tabung dengan sumbat kemudian dikocok dengan cara membolak-
balikkannya.
Setelah dikocok 30 detik masukkan tabung kedalam bak perendam yang suhu
airnya telah diatur agar suhunya konstan, kemudian hidrometer dimasukkan
kedalam suspensi dan siapkan stop-watch.
47
Lakukan pembacaan hidrometer pada waktu 15 detik, 30 detik, 30 detik, 1
menit, dan tanpa memindahkan hidrometer.
Setelah pembacaan 2 menit pertama selesai, pindahkan hidrometer kedalam
tabung yang berisi air suling yang telah disiapkan dan dilakukan pembacaan
hidrometer.
Untuk pembacaan selanjutnya, hidrometer dimasukkan tepat sebelum
pembacaan dimulai yang dilakukan pada waktu 5, 15, 30, 60, 120, 240, dan
1440 menit. Catatlah setiap perubahan temperature pada suspensi.
Setelah pembacaan terakhir tuangkan suspensi kedalam saringan No.200 dan
dicuci dengan air sampai air yang lewat saringan jernih, kemudian tanah yang
tertahan diatas saringan No.200 dioven dan dilakukan analisa saringan.
Perhitungan :
Faktor air Higroskopis yaitu perbandingan antara berat contoh tanah yang
dioven dengan berat contoh tanah kering udara yang dihitung terlebih dahulu.
Berat kering oven contoh tanah yang digunakan untuk tes hidrometer dengan
mengalikan berat tanah kering udara dengan factor air Higroskopisnya.
Berat total contoh tanah yang diwakili oleh contoh tanah yang dites dihitung
dengan pembagi berat kering oven contoh tanah dengan prosentase bagian
yang lewat saringan kemudian dikalikan 100.
Prosentase tanah yang tertinggal dalam suspensi dihitung dengan rumus :
P =R x a
Wx 100
Dimana :
P = prosentase berat tanah yang tinggal dalam suspensi
R = pembacaan hidrometer yang telah dikoreksi
W = berat total contoh tanah kering yang diperiksa
a = angka koreksi
Diameter butir tanah dihitung dengan rumus :
D = K L
T
48
Dimana :
K = harga konstanta berdasarkan temperature suspensi dan berat jenis tanah
L = jarak vertikal dari kedalaman dimana berat jenis suspensi diukur yang
dipengaruhi oleh hidometer, ukuran silinder dan berat jenis suspensi
T = waktu pembacaan terhadap waktu mulainya sedimentasi (dalam menit)
3.4.3.2. Penelitian Sifat Mekanik Tanah
1. Percobaan Pemadatan (Compactiont Test)
Tujuan :
Untuk menentukan hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah dengan
jalan memadatkan dalam cetakan silinder yang berukuran tertentu.
Benda Uji :
Contoh tanah, dikeringkan sampai kering udara atau dioven sampai suhu
60o, bagian yang tertahan disingkirkan. Jumlah contoh tanah, dan bahan
Stabilia yang digunakan ± 13,50 kg setiap percobaan.
Contoh tanah dicampur dengan bahan Stabilia dengan variasi prosentase
penambahan 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8%, 1,0%, dari berat tanah kering
udara. Kemudian campuran itu disimpan dan dimasukkan kedalam kantong
plastik.
Pelaksanaan :
Tanah dimasukkan dalam sebuah cetakan silinder. Selama percobaan di
laboratorium, cetakan itu dikelem pada sebuah plat dasar dan diatasnya
diberi perpanjangan (juga berbentuk silinder).
Kemudian tanah dicampur air dengan kadar air yang berbeda-beda dan
kemudian dipadatkan dengan menggunakan penumbuk khusus.
Pemadatan tanah tersebut dilakukan dalam 3 (tiga) lapisan (dengan tebal
tiap lapisan kira-kira 2,5 cm) dan tiap lapisan ditumbuk dengan 25 kali
tumbukan.
Silinder beserta benda ujinya ditimbang beratnya, sehingga didapatkan
berat benda uji dalam keadaan basah.
49
Benda uji didalam silinder dikeluarkan dan diambil bagian bawah, tengah,
dan bagian atas untuk dicari kadar airnya. Kadar air yang digunakan dalam
perhitungan adalah kadar air rata-rata dari ketiganya.
Percobaan dilakukan beberapa kali dengan kadar air yang berbeda-beda
Setelah dipadatkan benda uji ditimbang dan diukur kadar air dan berat
volumenya
Untuk setiap percobaan , berat volume basah, γb dari tanah yang dipadatkan
tersebut dapat dihitung sebagai berikut :
γb = W
V
Dimana :
W = berat tanah yang dipadatkan dalam cetakan
V = volume cetakan
Bila kadar air tersebut diketahui, berat volume kering γd dari tanah tersebut
dapat dihitung sebagai berikut :
γd = Wkering
V =
γb
1+w
Dimana :
γb = berat volume tanah basah.
γd = berat volume tanah kering
W = berat tanah
V = volume tanah
w = kadar air
Untuk mendapatkan berat volume kering (γd) maksimum, dari hasil
pemadatan dilaboratorium dibuat grafik pemadatan yang berupa grafik
hubungan antara kadar air (w) dan berat volume kering (γd). Dari
pemadatan dilaboratorium nilai γd maksimum dan kadar air optimum (wopt)
didapat.
50
Secara teoritis berat volume kering (γd) maksimum suatu tanah pada
kadar air tertentu dengan pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali
(Zero Air Void) dapat dirumuskan :
γzav = Gs x γw
1+w.Gs
Dimana :
γzav = berat volume pada kondisi ZAV
γw = berat volume air
Gs = berat jenis butiran tanah sampel
e = angka pori
2. Kuat Tekan Bebas
Tujuan :
Dimaksudkan untuk menetukan besarnya kekuatan tekan bebas contoh tanah
Benda Uji
Benda uji didapat dari pemadatan standard pada kadar air optimum. Tanah
yang telah dipadatkan tersebut dikeluarkan dari cetakan lalu diiris-iris dengan
pisau sampai dengan diameter tertentu.
Pelaksanaan :
Benda uji ditimbang kemudian diletakkan pada mesin tekan bebas secara
centris
Jarum arloji tegangan dan arloji regangan diatur pada angka nol
Pembacaan beban dilakukan pada regangan (0,5-2)% per menit
Percobaan ini dapat dilakukan terus sampai benda uji mengalami
keruntuhan, keruntuhan ini dapat dilihat dari makin kecilnya
bebanwalaupun regangan semakin besar
Jika regangan mencapai 20% tetapi benda uji belum runtuh maka pekerjaan
dihentikan
3. Percobaan Penentuan nilai CBR Tanah
51
Tujuan :
Untuk menentukan nilai CBR tanah yang dipadatkan pada kadar air optimum
Benda uji :
Benda uji harus dipersiapkan sesuai dengan cara pemeriksaan pemadatan.
Benda uji dimasukkan ke dalam kantong plastik dan direndam selama 24 jam.
Pelaksanaan :
Mol dipasang pada keping alas dan ditimbang beratnya (disiapkan tiga
buah mold).
Piringan pemisah dipasang di atas plat dasar dan di atasnya diletakkan
kertas filter
Bahan dipadatkan didalam cetakan sesuai dengan daya pemadatan yang
diberikan pada percobaan pemadatan yaitu sebanyak lapisan dengan jumlah
tumbukkan sebagai berikut :
Mold I : 10 tumbukan
Mold II : 25 tumbukan
Mold III : 56 tumbukan
Pemeriksaan kadar airnya dengan mengambil sampel yang telah dipadatkan
Pelat penyambung dilepaskan dan sisa benda uji diratakan dengan pisau
perata. Lubang-lubang yang mungkin terjadi ditambal dan kemudian
piringan pemisah dikeluarkan, mold dibalik serta dipasang kembali pada
keeping alas dan ditimbang beratnya.
Pelat pengembang dipasang di atas kertas filter kemudian keping beban
seberat 4,5 kg atau sesuai dengan keadaan bebas perkerasan dipasnag.
Mold beserta beban direndam didalam bak bak perendaman yang diisi air
sehingga air dapat meresap bebas dari bawah maupun dari atas. Kemudian
dipasang tripod dan perlengkapan untuk pembacaan pengembangan dan
dicatat pembacaan awal pada arloji ukur. Biarkan benda uji dalam keadaan
terendam untuk mengembang selama 96 jam dan selama itu permukaan air
harus dibuat tetap. Catatlah pengembangan atau perubahan pembacaan
arloji ukur pada waktu 0, 1, 2, 4. 8, 12, 24, 36, 72, 96 jam..
52
Setelah 96 jam ambilah tripod pemegang arloji ukur dan dikeluarkan
silinder dari air. Tiriskan selama kurang lebih 15 menit agar air di dalam
tanah mengalir kemudian timbang dan catat berat benda uji beserta silinder.
Prosedur penetrasi :
Pertama-tama letakkan keping beban di atas benda uji untuk mencegah
mengembangnya benda uji pada bagian lubang keping pemberat. Kemudian
mold ditempatkan pada mesin penetrasi dan aturlah piston penetrasi agar
menempel pada benda uji tepat ditengah-tengah (pada lubang keping
beban).
Penetrasi diatur pada permukaan benda uji sehingga arloji beban
menunjukkan beban permukaan sebesar 4,5 kg, kemudian kedua arloji
dinolkan. Beban awal ini diperlukan untuk membuat kedudukan yang tepat
dari piston.
Keping beban ditambahkan untuk menghasilkan beban yang sama dengan
yang diberikan pada saat perendaman. Beban diberikan dengan kecepatan
penetrasi 1,27 mm per menit.
Pencatatan pembacaan arloji dilakukan pada penetrasi sebagai berikut :
0,64 mm (0,025 in) 4,4 mm (0,175 in)
1,27 mm (0,050 in) 5,0 mm (0,200 in)
1,90 mm (0,075 in) 6,4 mm (0,250 in)
2,50 mm (0,100 in) 7,5 mm (0,300 in)
3,20 mm (0,125 in) 10,5 mm (0,400 in)
3,80 mm (0,150 in) 12,7 mm (0,500 in)
Beban dilepaskan dan mold diangkat, benda uji dikeluarkan dari silinder
dan ambilah bagian atas, tengah dan bawah benda uji untuk diperiksa kadar
airnya.
Setelah tes penetrasi dilakukan, didapat beban penetrasi (berdasarkan
kalibrasi proving ring). Dari hubungan beban dan penetrasi ini dapat dibuat
suatu kurva hubungan beban dan penetrasi di dalam kertas millimeter blok.
Untuk mendapatkan beban penetrasi yang mendekati sebenarnya, titik nol
pada kurva yang didapat perlu dikoreksi bila garis kurvanya kurang bagus.
Kemudian pembacaan dimulai dari nol yang sudah dikoreksi.
53
Perhitungan nilai CBR ditentukan dari nilai beban yang sudah dikoreksi
pada penetrasi 2,5 mm (0,1 in) dan 5 mm (0,2). Nilai beban ini dibagi
dengan beban standar 6,98 Mpa (1000 psi) dan 10,34 Mpa (1500 psi).
Masing-masing perbandingan ini dikalikan dengan 100 untuk mendapatkan
nilai CBR dalam persen. Nilai CBR yang dipilih adalah nilai CBR pada
penetrasi 2,5 mm (0,1 in). Jika nilai CBR pada penetrasi 5 mm (0,2 in)
lebih besar, maka percobaan harus diulangi dan bila ternyata pada
pengulangan mendapatkan hasil yang sama maka nilai CBR pada penetrasi
5 mm (0.2 in) harus digunakan.
54
Gambar 3.1. Diagram Kerangka Tahapan Penelitian
GAGASAN
(IDE)
JUDUL :
PENGGUNAAN BAHAN STABILIA UNTUK MENINGKATKAN DAYA DUKUNG LAPISAN TANAH DASAR (SUBGRADE) DI DESA
PEJATEN
STUDI
LITERATUR
OBSERVASI
LAPANGAN
PENGAMBILAN
CONTOH TANAH
PEKERJAAN
LABORATORIUM
ANALISA DATA
KESIMPULAN
DAN SARAN
55
Gambar 3.2. Diagram Kerangka Analisa Penelitian
PERSIAPAN
PENGAMBILAN CONTOH
TANAH (SAMPEL)
PEMERIKSAAN
- GRADASI BUTIRAN TANAH
- BERAT JENIS (Gs)
- KADAR AIR (w)
- BERAT VOLUME TANAH BASAH (b)
- KONSISTENSI ATTERBERG
- UJI PEMADATAN
- CBR
- UCT
STABILIA
PENCAMPURAN
(MIXING)
PROSENTASE CAMPURAN
0%,0,2%, 0,4%,0,6%,0,8%, 10%
PEMERIKSAAN
- BERAT JENIS (Gs)
- KONSISTENSI ATTERBERG
- KADAR AIR
- BERAT VOLUME TANAH
- UJI PEMADATAN STANDAR
- UJI CBR
- UJI UCT
HASIL
ANALISA
KESIMPULAN
56
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Sifat Fisik dan Mekanis Tanah
Karakteristik teknis yang dimiliki tanah asli dan tanah dengan campuran Stabilia,
dapat diidentifikasikan dengan melakukan percobaan penelitian di laboratorium mengikuti
prosedur percobaan yang ada dalam Buku Manual Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik Unud.
Adapun parameter yang ditentukan dalam menentukan sifat-sifat fisik dan
mekanik tanah adalah : kadar air (w %), berat volume tanah basah γb , berat volume
tanah kering γd , berat jenis (Gs), batas-batas Atterberg, tes kepadatan, CBR, dan tes
kuat tekan bebas (UCT), serta gradasi butiran tanah (analisa hidrometer dan analisa
saringan).
Nilai dari semua parameter sifat fisik dan mekanik tanah lempung Pejaten yang
dicampur dengan Stabilia,sebagai bahan stabilisasi tanah dasar untuk subgrade dapat
dilihat pada Tabel 4.1.
4.1.1 Sifat Fisik Tanah
4.1.1.1 Kadar Air Tanah Asli ( w ) %
Kadar air tanah ini berhubungan erat dengan derajat kekerasan dari tanah tersebut. Bila
kadar air tanah rendah, maka diperlukan suatu daya pemadatan yang besar, sebaliknya bila
kadar air tanah tinggi, biarpun daya pemadatan ditambah maka hal ini tidak berarti tanah
akan menjadi lebih padat karena dalam hal ini volume pori sudah menjadi jenuh oleh air.
Sehingga meskipun dengan mempertinggi daya pemadatan butir-butir tanah tidak mungkin
menjadi lebih padat.
Dalam penelitian laboritorium ini, tanah asli Desa Pejaten, Tabanan memiliki
kadar air pada rentang 57,61 % sampai 58,32% dengan kadar air rata-rata 57,59% seperti
terlihat ada Tabel 4.1.Dengan kadar air tanah yang tinggi (57,94%) maka tanah asli
Pejaten bila akan digunakan sebagai subgrade jalan perlu dilakukan stabilisasi tanah.
Karena bila hanya dilakukan dengan cara menambah daya pemadatan, butir-butir tanahnya
tidak mungkin akan menjadi lebih padat.
57
Table 4.1. Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Tanah
No PARAMETER
TANAH
TANAH
ASLI
SAMPEL TANAH
LEMPUNG PEJATEN + STABILIA
0% 0,2% 0,4% 0,6% 0,8% 1,0%
A SIFAT FISIK TANAH
1 Kadar Air (w,%) 57.94 25.00 23.00 21.00 19.00 21.00 22.00
2 Berat Vol.Tanah Basah
(gr/cm3)
1,601 1.613 1.648 1.634 1.618 1.621 1.610
3 Kadar Pori (n, %) 59.827 51.54 47.244 46.172 45.051 45.172 45.069
4 Angka Pori (e, %) 1.490 1.064 0.896 0.858 0.820 0.824 0.820
5
Berat Vol. Kering
γd ,gr/cm3
1.067 1.290 1.340 1.350 1.360 1.340 1.320
6 Berat Jenis (Gs) 2.662 2.662 2.540 2.508 2.475 2.444 2.403
7 Batas Cair (LL), % 83.00 82.00 75.90 68.50 60.80 59.50 57.00
8 Batas Plastis (PL), % 32.440 36.96 41.27 48.72 51.05 52.15 52.75
9 Indeks Plastis (IP), % 50.560 45.04 34.63 19.78 9.70 7.35 4.25
10 Batas Susut (SL), % 18.980 20.47 23.55 24.70 25.85 27.00 28.15
B SIFAT MEKANIS TANAH
1. CBR Laboratorium, %
10 Tumbukan 4.00 4.33 5.17 5.50 5.33 5.17
25 Tumbukan 5.67 6.17 7.17 7.33 7.33 6.50
56 Tumbukan 6.00 7.17 9.00 9.00 8.83 6.67
2 CBR Design, (%) 4.50 5.00 7.20 7.40 6.90 5.80
3 UCT (kg/cm2) 2.20 3.20 3.30 3.80 3.70 3.60
58
Berdasarkan dari hasil penelitian yang diperoleh (Tabel 4.1), di mana akibat dari
penambahan Stabilia,terhadap tanah lempung Pejaten, kadar air yang didapat cenderung
menurun/mengecil dari kadar air tanah aslinya. Ini berarti apabila jenis tanah Pejaten
distabilisasi dengan Stabilia, derajat kekerasan dari tanahnya akan menjadi lebih besar,
dalam arti tanah tersebut akan menjadi lebih padat.
4.1.1.2 Berat Volume Tanah Basah ( γb)
Berat volume tanah basah merupakan suatu hubungan berat volume, yang berguna
dalam menentukan sifat fisik tanah seperti : angka pori (e), porositas (n), dan derajat
kejenuhan (Sr). Berdasarkan hasil penelitian laboratorium untuk tanah asli Pejaten berat
volume tanah basah terletak antara rentang 1,57 gr/cm3 sampai 1,62 gr/cm
3 dengan nilai
rata-rata 1,601 gr/cm3.
Dari hasil penelitian berat volume tanah basah (𝛄b) ini, didapat angka pori (e)
untuk tanah asli sebesar 1,490 dan porositas/ volume pori (n)-nya sebesar 59,827 %.
Dimana setelah tanah Pejaten dicampur dengan Stabilia, terlihat bahwa angka pori (e) dan
volume pori (n)-nya menurun dari nilai (e),dan (n) tanah aslinya. Berarti tanah Pejaten
setelah dicampur dengan Stabilia, tanahnya menjadi lebih padat karena air yang mengisi
pori-pori tanah telah didorong keluar oleh mineral dari Stabilia. Dan pori-pori itu sekarang
diisi oleh mineral campuran tersebut, sehingga volume porinya menjadi berkurang.
4.1.1.3 Pengaruh Penambahan Campuran Stabilia, terhadap Berat Jenis spesifik (Gs)
Dari hasil penelitian laboratorium mengenai berat jenis tanah (Gs) untuk tanah asli
Pejaten didapat nilai berat jenisnya pada rentang 2,636 dan 2,687 dengan berat jenis (Gs)
rata-rata sebesar 2,662. Dimana setelah tanah Pejaten dicampur dengan Stabilia, berat
jenis tanahnya cenderung menurun dari berat jenis tanah aslinya (Tabel 4.1). Berat jenis
spesifik (Gs)-nya menurun sejalan dengan bertambahnya kandungan campuran Stabilia,
hal ini terjadi karena Stabilia,sebagai bahan pencampur mempunyai nilai berat jenis
spesifik (Gs) yang lebih kecil dan mineral lempung, khususnya mineral lempung Pejaten,
yang termasuk mineral lempung inorganik/anorganik. Jadi dengan bertambahnya
prosentase penambahan Stabilia, ini berarti akan mengurangi mineral lempung itu sendiri
sehingga akan mengakibatkan berkurangnya nilai berat jenis tanah itu sendiri.
59
4.1.1.4 Pengaruh Penambahan Stabilia terhadap Nilai-nilai Konsistensi Atterberg
Tanah Pejaten
Penambahan prosentase Stabilia,terhadap tanah lempung akan menyebabkan
terjadinya ikatan antar partikel tanah lempung dengan partikel Stabilia, sehingga pori-pori
tanah akan terisi atau tertutup oleh partikel Stabilia, yang akan menjadikan tanah lempung
menjadi kurang sensitif terhadap perubahan kadar air.
Ikatan antar partikel tanah ini akan menyebabkan terbentuknya partikel-partikel yang
lebih besar, sehingga specific suface (Ss) menjadi semakin kecil. Bila specific surface
semakin kecil, maka batas cair (LL) bertambah kecil juga (Muhunthan, 1991). Dari Tabel
4.1 terlihat dimana harga batas cair (LL) menurun, batas plastis (PL) meningkat dan
indeks plasisitas (IP) cenderung menurun dengan adanya penambahan Stabilia. Ini berarti
bahan Stabilia dapat mengurangi plastsitas dari tanah lempung tersebut. Apabila plastisitas
suatu tanah bertambah kecil, berarti tanah tersebut semakin padat.
Dengan berkurangnya nilai plastisitas tanah lempung maka beberapa sifat lempung
yang kurang menguntungkan dipandang dari segi mekanis seperti kembang susut dapat
diperbaiki. Karena sesuai dengan sifat-sifat konsistensi dari tanah, di mana semakin besar
harga (IP) maka rentang dimana tanah berada dalam keadaan plastis akan semakin besar
juga. Sedangkan sifat plastisitas tanah selalu berhubungan dengan kadar air atau tanah
semakin rentan terhadap perubahan kadar air
4.1.1.5 Gradasi Butiran Tanah
1. Analisa Saringan
Penelitian analisa saringan (Sieve analisis) dilakukan sebanyak dua kali, dengan hasil
gradasi yang diperlihatkan Prosentase lolos ayakan no.10 (2,00 mm) adalah 100%
Prosentase lolos ayakan no.200 (0,075 mm) berkisar antara 93,378% sampai
96,078% dengan rata-rata 94, 728%.
Berdasarkan data-data di atas, menurut AASHTO 1982, M-145 dimana butiran
yang lolos saringan no.200 lebih dari 35%, maka tanah tersebut termasuk material
butiran halus dan apabila kurang dari 12% lolos saringan no.200 perlu didapatkan Cc
dan Cu untuk menentukan tanah tersebut bergradasi baik atau bergradasi buruk. Nilai
60
koefisien gradasi (Cc) dan nilai koefisen keseragaman (Cu) tidak perlu dicari, karena
diameter butir sampel tanah yang lolos saringan no.200 lebih dari 12% (Bowls, 1986).
2. Analisa Hidrometer
Berdasarkan analisa saringan di mana lebih dari 50% tanah tersebut lolos saringan
no. 200, maka untuk mennetukan ukuran butirnya dilakukan dengan analisa hidrometer.
Dalam penelitian ini telah dilakukan tes analisa hidrometer dengan hasil seperti :
yaitu :
27,5% berat dengan diameter < 0,002 mm berupa lempung (clay)
70% berat dengan diameter 0,002 < < 0,074 mm berupa lanau
2,5% berat tanah tersebut berupa pasir.
4.1.1.6 Sistem Klasifikasi Tanah
1. Sistem Klasifikasi AASHTO
Bila sistem klasifikasi ini diterapkan pada tanah, maka didapat sebagai berikut :
Prosentase lolos ayakan nomor 10 (2,00 mm) adalah 100%
Prosentase lolos ayakan nomor 40 (0,425 mm) adalah 100%
Prosentase lolos ayakan nomor 60 (0,250 mm) adalah 99,736%
Prosentase lolos ayakan nomor 140 (0,106 mm) adalah 98,267%
Prosentase lolos ayakan nomor 200 (0,075 mm) adalah 94,728%
Indeks Plastisitas (IP) 50,56 %
Batas Cair (LL) 83,0%
Dengan melihat sistem klasifikasi AASHTO pada Table 2.2, dimana IP > LL-30,
maka tanah tersebut termasuk A-7-6 (bahan yang terdiri dari tanah lempung dan dari
segi penilaian sebagai bahan subgrade termasuk cukup sampai buruk). Untuk dapat
membedakan kemampuan memikul beban roda dari jenis tanah yang satu dengan yang
lainnya dengan kelompok tanah, maka perlu dicari nilai Indeks Kelompok [Group
Indeks (GI)]. Bila dihitung group indeks dengan rumus maka didapatkan :
GI= (F-35)[0,2+0,005(LL-400] + 0,01(F-15) (IP-10)
GI=(94,728-35)[0,2+0,005(83,00-40)] + 0,0(94,728-15)(50,56-10)
GI= 57,125
= 57
61
Dimana :
F = prosentase butiran tanah yang lolos saringan no.200
LL = batas cair taanh (liquid limit)
IP = indeks plastisitas tanah (Plasticity Index)
Group Indeks (GI) digunakan sebagai patokan umum untuk kemampuan daya
dukung tanah. Makin besar nilai indeksnya, maka tanah tersebut makin buruk. Dengan
group indeks = 57 maka dengan system AASTHO tanah Pejaten diklasifikasikan menjadi
A-7-6.
2. Sistem Klasifikasi USCS (Unified Soil Classification System)
Untuk menentukan jenis tanah dengan sistem USCS, maka diperlukan data analisa
ukuran butiran, batas cair (LL) dan indeks plastisitas (IP). Berdasarkan percobaan yang
telah dilaksanakan, didapatkan data-data sebagai berikut :
Prosentase lolos ayakan nomor 200 (0,075 mm) adalah 94,728 %
Indeks plastisitas (IP) 50,56%
Batas Cair (LL) 83,00%
Dari Gambar Plasticity Chart jenis tanah digambarkan di atas garis A, dan juga di
atas garis dengan LL > 50%, maka jenis tanah Pejaten termasuk jenis tanah lempung
inorganik/ unorganik dengan plastisitas tinggi (CH).
4.2 Sifat Mekanis Tanah
Dalam penelitian ini, sifat-sifat mekanis tanah dilakukan terhadap sampel tanah
ditambah Stabilia dengan prosentase penambahan yang bervariasi. Adapun parameter
yang ditentukan adalah test kepadatan standar,CBR, dan test kuat tekan bebas (UCT).
Harga dari masing-masing parameter tersebut disajikan dalam Tabel 4.1.
Tingkat kepadatan suatu sampel tanah dapat ditentukan dari berat volume kering (d )
sampel tanah yang dipadatkan. Bila kadar air sutau sampel tanah rendah maka tanah itu
keras, kaku dan sukar dipadatkan. Bila kadar air ditambah maka air itu akan berfungsi
sebagai pelumas, sehingga tanah tersebut akan lebih mudah dipadatkan dimana setelah
62
dipadatkan ruang pori antar butir akan menjadi lebih kecil. Pada suatu nilai kadar air
tertentu, angka pori akan menjadi lebih rendah, yaitu tanah menjadi paling padat. Kadar
air ini adalah kadar air yang paling cocok untuk daya pemadatan yang disebut dengan
kadar air optimum (woptimum).
Dalam penelitian pemadatan ini dilakukan terhadap tanah yang dicampur dengan
Stabiliadengan prosentase bervariasi dimana masing-masing sampel dilakukan lima kali
percobaan dengan kadar air yang berbeda-beda untuk mendapatkan berta volume kering
maksimum (d) serta kadar air optimum (woptimum). Dari data tersebut dapat dibuat kurve
hubungan antara kadar air dengan kepadatan. Dari kurve tersebut dapat dilihat bahwa
makin bertambah kadar air, maka kepadatan yang dicapai akan cenderung meningkat,
sampai pada kadar air tertentu dimana kepadatan mencapai maksimum (Maximum Dry
Density) dan bila penambahan air masih tetap dilakukan maka tingkat kepadatan akan
menurun. Nilai-nilai berat volume kering maksimum (d) dan kadar air optimum (wopt),
sebesar 19% dan berat volume kering maksimum (d) 1,360 gr/cm3. Hal ini menunjukkan
bahwa penambahan arang kayu dapat meningkatkan tingkat kepadatan tanah, hal ini
disebabkan karena partikel-partikel tanah terikat satu sama lainnya akibat adanya Stabilia
sehingga terbentuk suatu kesatuan tanah yang lebih padat.
4.2.2.Pengaruh Penambahan Stabilia terhadap Nilai CBR Laboratorium, CBR Design dan
Nilai Kuat Tekan Bebas (UCT)
4.2.2.1 CBR Laboratorium
Dalam penelitian ini untuk masing-masing campuran dilakukan satu kali
penelitian dan masing-masing penelitian menggunakan tiga buah mold CBR dengan daya
pemadatan yang meningkat (10 pukulan, 25 pukulan, dan 56 pukulan). Data dari hasil
penelitian, tersebut dapat digambarkan grafik hubungan antara nilai CBR dengan nilai
prosentase penambahan arang kayu pada masing-masing pukulan, seperti Gambar 4.3
Berdasarkan Grafik pada Gambar 4.3,dapat diketahui bahwa nilai CBR akan
mengalami perubahan apabila terjadi penambahan kadar Stabilia pada tanah, dimana nilai
CBR akan meningkat dengan bertambahnya kadar campuran Stabilia. Disamping itu
menigkatnya nilai CBR tanah adalah akibat dari energi atau jumlah pukulan pada
pemadatan yang lebih tinggi, artinya nilai CBR semakin tinggi dengan menambahnya
energi pukulan. Pada dasarnya daya dukung tanah ditentukan oleh kekuatan gesernya.
63
Makin padat tanah maka kekuatan geser tanah semakin tinggi, sehingga daya dukung
tanah akan makin bertambah pula.
Meningkatnya nilai CBR akibat naiknya prosentase campuran Stabilia, hal ni
disebabkan karena partikel-partikel tanah terikat antara satu dengan yang lainnya akibat
adanya Stabilia,sehingga terbentuk satu kesatuan tanah yang lebih kuat. Nilai CBR terus
bertambah sampai pada kadar Stabilia 6%, kemudian nilai CBR menurun sampai kadar
campuran 1,0% Stabilia,. Hal ini disebabkan karena pemakaian Stabilia yang melebihi
kadar optimum, sehingga menyebabkan butiran tanah menjadi seragam. Apabila suatu
jenis tanah mempunyai bentuk butiran yang seragam, hal itu akan menyebabkan kekuatan
dari campuran tanah menjadi lebih lemah. Sedangkan meningkatnya nilai CBR akibat
jumlah pukulan yang meningkat pada pemadatan tanah, hal ini disebabkan karena dengan
energi pemadatan yang lebih tinggi, maka volume pori tanah akan semakin kecil dan tanah
semakin padat, sehingga bidang kontak antar butiran tanah semakin tinggi yang
menyebabkan tegangan efektif ( 𝜎’) dari tanah menjadi semakin besar
4.2.2.2 CBR Design
Nilai CBR design digunakan dalam menentukan tebal perkerasan jalan. Untuk
mendapatkan nilai CBR design yang merupakan nilai gaya dukung dari sampel tanah,
maka harus diketahui lebih dahulu kadar air optimum (wopt) dan kepadatan kering
maksimum (𝛄d.max) dari sampel tanah yang akan diteliti. Nilai kadar air optimum (wopt)
dan kepadatan kering maksimum (𝛄d.max) diambil dari data pemadatan standar yang telah
dilaksanakan terlebih dahulu.
Nilai CBR design adalah nilai CBR laboratorium pada (95% 𝛄d.max,) dimana nilai ini
merupakan daya dukung material tersebut. Nilai CBR laboratorium untuk mendapatkan
nilai CBR design dapat dilihat pada Tabel 4.1, dilihat bahwa tanah dengan campuran
stabilia 0% dengan (95% x 𝛄d.max), diperoleh nilai CBR designnya yaitu 4,50%.
Sedangkan pada tanah dengan penambahan prosentase stabilia yang optimum (6%
stabilia) dengan (95%x 𝛄d.max) diperoleh nilai CBR design adalah 7,4%.
4.2.2.3 Test Kekuatan Tekan Bebas [Unconfined Compression Test (UCT)]
Penentuan nilai UCT ini dilakukan untuk mengetahui besarnya gaya dukung ultimit
(qu) dari masing-masing campuran tanah dengan stabilia. Data-data hasil perhitungan dan
64
grafik selengkapnya dapat dilihat pada Table 4.1. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa
dengan penambahan prosentase campuran stabilia sampai pada kadar 6%, dengan kadar
air yang sama menyebabkan meningkatnya harga kuat tekan bebas tanah (qu) sampai
puncaknya yaitu sebesar 3,8 kg/cm2 , kemudian menurun sampai pada kadar campuran
1% stabilia.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini serta didasarkan atas
data-data hasil penelitian yang diperoleh selama dilaboratorium sampai dengan analisa
data dan pembahasan yang diuraikan ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Terjadi penurunan nilai Batas Cair (LL) dan peningkatan nilai Batas Plastis (PL) yang
mengakibatkan semakin kecilnya nilai Indeks Plastis (IP), sehingga mengakibatkan
kembang susut dari tanah tersebut akan bertambah kecil juga, atau tanah lempung
Pejaten menjadi kurang sensitif terhadap pengaruh perubahan kadar air. Ini berarti
Plastisitas dari tanah lempung Pejaten yang distabilisasi stabilia akan berkurang.
Berkurangnya Plastisitas dari tanah berarti tanah tersebut semakin padat. Demikian pula
terjadinya peningkatan nilai Batas Susut (SL) pada tanah lempung Pejaten yang
distabilisasi denga stabilia. Dan terus mengalami peningkatan mengikuti peningkatan
prosentase bahan campuran. Penambahan prosentase campuran tabilia dapat
meningkatkan berat volume kering (d) tanah dan menurunkan kadar air optimum
(wopt). Ini berarti antara tanah dengan campuran stabilia terjadi proses sementasi yang
65
menyebabkan tanah menjadi lebih padat. Berat volume kering maksimum (dmaks) yang
didapatkan pada campuran stabilia 6% adalah sebesar 1,360 gr/cm3
dengan kadar air
optimum (wopt) sebesar 19%.
2. Pada test CBR, dengan penambahan kadar campuran stabilia 6% dengan energi
pemadatan sebanyak 56 pukulan, mendapatkan nilai CBR Design tertinggi yaitu
7,40% sehingga memenuhi syarat minimum CBR Design (menurut Bina Marga yaitu
sebesar 6%). Nilai kuat tekan bebas (qu) dari tanah Pejaten setelah dicampur dengan
campuran stabilia mencapai peningkatan dengan puncaknya pada kadar campuran
arang kayu 6%, yaitu sebesar 3,8 kg/cm2.Jadi untuk mencapai nilai-nilai karakteristik
tanah yang optimal diperlukan penambahan stabilia sebesar 6% dari berat kering tanah
lempung Pejaten, Tabanan.
66
5.2 Saran-Saran
Berkaitan dengan penelitian yang penulis lakukan mengenai tanah Pejaten yang
distabilisasi dengan stabilia, penulis sarankan :
1. Untuk penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan stabilisasi tanah
dengan menggunakan bahan stabilia agar dilakukan penelitian terhadap
komposisi kimia bahan stabilia serta reaksinya dalam campuran tanah
2. Dengan melihat tanah Pejaten yang merupakan jenis campuran tanah liat dan
lempung berlanau, maka perlu juga diteliti penggunaan stabilisasi tanah dengan
memakai campuran stabilia terhadap penurunan lapisan tanah (consolidation
Settlement).
67
DAFTAR PUSTAKA
1. A.Kezdi, “Stabilized Earth Road”, Elsevier Scentific Publishing Company, New York,
1979.
2. Braja M. Das, ”Mekanika Tanah (Prinsip - Prinsip Reakayasa Geoteknis)”,Penerbit
Erlangga,1993.
3. Djoko Untung Soedarsono, “Konstruksi Jalan Raya”, Badan Penerbit Pekerjaan
Umum,1993.
4. G. Djamiko Soedarmo, S.J.Edy Purnomo,” Mekanika Tanah I”, Penerbit Kanisius,
Yogyakarta,1997.
5. Ida Bgs. Ag. Dharmanegara, 1997, ”Studi Kasus Pekerja Pendatang di Industri Genteng
Rakyat Desa Pejaten Tabanan” , UGM Yogyakarta.
6. Joseph E. Bowles, “Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah,( Mekanika Tanah)”, Penerbit
Erlangga,1991.
7. L.D.Wesley,”Mekanika Tanah”,Badan Penerbit Pekerjaan Umum,1997.
8. Pentunjuk Perencanaan Tebal Lentur Jalan Raya dengan Metode Analisa Komponen,
Departemen Pekerjaan Umum,1987.
9. Shirley L.H., “Geoteknik dan Mekanika Tanah (Penyelidikan Lapangan &
Laboratorium”, Penerbit Nova Bandung,1987.
10.Silvia Sukirman,”Perkerasan Lentur Jalan Raya”, Penerbit Nova Bandung,1992.