bab 4 pengujian analisis butiran

Laporan Praktikum Mekanika Tanah

Kelompok X

Bab 4 Pengujian Analisis Butiran

BAB 4

PENGUJIAN ANALISIS BUTIRAN

(DISTRIBUSI UKURAN BUTIR)

4.1. Analisis Hidrometer/Hydrometer Analysis

4.1.1. Maksud dan Tujuan

Maksud dan tujuan dari analisis hidrometer (hydrometer analysis) ini adalah

untuk menentukan distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter kurang

dari 0,075 mm (lolos saringan No. 200 ASTM) dengan cara pengendapan.

Pengujian ini menggunakan standar ASTM D 422-63.

4.1.2. Dasar Teori

Dari harga berat jenis yang diperoleh dari percobaan Specific Gravity (Gs), kita

menghitung berat isi tanah yaitu :

1. Dengan harga dari tabel dapat diperoleh nilai koreksi meniscus (Cm)

Rumus yang digunakan :

Dimana :

= berat isi butir

Gs = berat jenis butir tanah

= berat jenis air

2. Koreksi miniscus (Cm) ditambahkan pada data hasil pembacaan pelampung

(Ra), sehingga pembacaan pelampung yang telah dikoreksi.

(Rc) = Ra + Cm

Universitas Sebelas Maret Surakarta2008


Kelompok X


3. Berdasarkan suhu pada pengamatan ke t menit, dari tabel diperoleh harga

berat isi air ( ), nilai Ct didapat dari tabel koreksi suhu untuk tiap pembacaan

suhu.

4. Berdasarkan harga Rc dari tabel hasil kalibrasi hidrometer diperoleh nilai L

(panjang pelampung yang berada di dalam air dihitung dari titik berat sampai

permukan air).

4.1.3. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan :

a. Gelas ukur 1000 ml 1 buah

b. Pelampung hidrometer

c. Cawan alumunium, mangkuk, solet

d. Aquades

e. Neraca

f. Oven

g. Stopwatch

h. Termometer

i. Cairan sodium silikat

Gambar 4.1. Alat uji analisis hidrometer (hydrometer analysis)


b

a

c

de

g

f

Keterangan :a. Tabung hidrometer 1000mlb. Pelampung Hidrometerc. Termometerd. Gelas ukur 100mle. Cairan Sodium Silikatf. Cawang. Kompor Listrik


Kelompok X


4.1.4. Benda Uji

Benda uji berupa tanah hasil boring yang telah dioven selama 24 jam pada suhu

110 oC.

4.1.5. Pelaksanaan

1. Mengambil benda uji yang telah dioven sebanyak 60 gram, kemudian diberi

aquades secukupnya dan dipanaskan sampai mendidih.

2. Mencampur benda uji dengan sodium silikat 10 ml dan diaduk hingga merata.

3. Memasukkan campuran dalam gelas ukur dan ditambahkan aquades hingga

volumenya menjadi 1000 ml dan didiamkan selama 24 jam.

4. Mengocok benda uji setelah 24 jam hingga homogen, lalu memasukkan

pelampung hidrometer dan termometer, menghidupkan stopwatch dan memulai

pengukuran.

5. Mencatat hasil pengamatan terhadap pelampung hidrometer dan termometer

dalam tabel, waktu pengamatan pada menit ke-1, 2, 5, 15, 30, 60, 240, dan

1440. Penentuan menit ke-0 adalah pada saat tabung gelas ukur tegak lurus

pada meja kerja (saat mulainya proses pengendapan) sebelum pelampung

hidrometer masuk.



Kelompok X


4.1.6. Data Pengujian

Data pengujian analisis hidrometer disajikan dalam tabel 4.1.

Tabel 4.1. Data pengujian analisis hidrometer

Clock time Elapsed Time Minute/ t (minute)

RaTemperature/T

(o C)

13.57 0 -- 270

13.58 1 40 270

13.59 2 33 270

14.02 5 24 270

14.12 15 18 270

14.27 30 14 270

14.57 60 12 270

17.57 240 11 270

13.57 1440 9 270

4.1.7. Perhitungan

Perhitungan untuk menit ke-1

Merupakan pengisian kolom pada tabel analisis uji hidrometer

Kolom 1 = jam pengamatan

Kolom 2 = menit pengamatan

Kolom 3 = pembacaan skala pada pelampung hidrometer (Ra)

Kolom 4 = perhitungan koreksi Rc = Ra + cm

Gs = 2,65 (dari percobaan Specific Gravity )

= Gs x = 2,56 x 0,99655 (dari tabel untuk T = 270C)

= 2,5512 gram/cm3

Dari harga dengan melihat tabel kita dapat mencari harga koreksi

miniscus (Cm) = 1,02

Rc = Ra + Cm



Kelompok X


= 40 + 1,02

= 41,02

Kolom 5 = pembacaan suhu = 27 0C

Kolom 6 = dari harga Rc akan didapat harga L dengan melihat tabel hidrometer

No. 2, maka harga L = 9,32449

Kolom 7 = L/t = 9,32449/1 = 9,32449

Kolom 8 = = 3,0536

Kolom 9 = harga dapat diketahui dari tabel I untuk T = 270C

= 58

Kolom 10 = diameter , didapat dari (8) x (9)

D = 3,0536 x 0,01258 = 0,0384

Kolom 11 = koreksi suhu (Ct)

Dari tabel didapat Ct = 2

Kolom 12 = R = Rc + Ct = 41,02 + 2= 43,02

Kolom 13 = menghitung nilai M, dengan persamaan:

=

dimana : V = volume = 1000 ml

Ws = berat benda uji = 60 gram

Kolom 14 = perhitungan persentase butir tanah (P)

=

Perhitungan selanjutnya disajikan dalam tabel 4.2.



Kelompok X




Kelompok X Bab 4 Pengujian Analisis Butiran

Tabel 4.2. Hasil pengujian analisis hidrometer

Clock

time

Elapsed

Time

Minute

/ t

(minute)

Reading of

Hydrometer Float Temp

/ T

(o C)

L

(table)L/t Diameter Ct

R

=

(Rc+Ct)

M

P

=

Ra

Rc

=

(Ra+Cm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

13.57 0 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

13.58 1 40 41,02 270 9,3245 9,3245 3,0536 0,01258 0,0384 2 43,02 26,712 114,9

13.59 2 33 34,02 270 10,412 5,206 2,282 0,01258 0,0287 2 36,02 26,712 109,62

14.02 5 24 25,02 270 11,811 2,3622 1,537 0,01258 0,0193 2 27,02 26,712 72,2

14.12 15 18 19,02 270 12,743 0,8495 0,9217 0,01258 0,0116 2 21,02 26,712 56,15

14.27 30 14 15,02 270 13,365 0,4455 0,6674 0,01258 0,00839 2 17,02 26,712 45,46

14.57 60 12 13,02 270 14,64 0,244 0,4939 0,01258 0,00621 2 15,02 26,712 40,12

17.57 240 11 12,02 270 14,81 0,0617 0,2484 0,01258 0,00312 2 14,02 26,712 37,45

13.57 1440 8 9,02 270 15,31 0,0106 0,103 0,01258 0,00129 2 11,02 26,712 29,44



Kelompok X Bab

4 Pengujian Analisis Butiran

4.2. Analisis Saringan/Sieve Analysis


Maksud dan tujuan dari analisis saringan (sieve analysis) adalah untuk menentukan

distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter lebih besar dari 0,075 mm

(tertahan di atas saringan No. 200 ASTM) dengan cara penyaringan. Pengujian ini

menggunakan standar ASTM D 422-63.

4.2.2. Dasar Teori

Secara umum tanah terdiri atas tiga bagian yaitu :

- Butiran

- Air

- Udara

Sifat dan karakteristik tanah banyak tergantung pada ukuran butirannya. Ukuran

butiran menentukan klasifikasi atau jenis tanah tersebut. Untuk butiran kasar dipakai

cara penyaringan (sieving) dalam penentuan ukuran butiran tanah.

Tanah kering oven disaring pada serangkaian saringan dengan ukuran diameter

lobang saringan tertentu dari mulai yang kasar hingga yang halus disusun dari atas

ke bawah. Dengan demikian butiran tanah akan terpisah menjadi beberapa bagian

dengan batas ukuran yang diketahui yaitu sesuai dengan diameter lubang saringan.

Rumus yang digunakan:

Persentase tanah tertahan (% tertahan) =

Persentase tanah lolos (% lolos) = 100% - % tertahan

4.2.3. Alat dan Bahan

1. Satu set saringan ( No. 4, 8, 16, 20, 40, 80, 100, 120,200 )

2. Penggetar saringan/vibrator

3. Neraca dan anak timbangan

4. Sikat halus dan solet



Kelompok X Bab


5. Oven listrik

6. Cawan alumunium

7. Benda uji yang digunakan pada analisis hidrometer

Gambar 4.2. Alat uji analisis saringan (sieve analysis)

4.2.4. Benda Uji

Benda uji berupa tanah hasil boring yang merupakan bagian dari tanah pada

percobaan hidrometer yang tidak lolos atau tertahan di atas saringan No. 200

(diameter butirannya > 0,075 mm).

4.2.5. Pelaksanaan

1. Mencuci benda uji dari percobaan hidrometer dengan saringan No. 200 sampai

bersih.Pencucian dinyatakan bersih apabila air bekas cucian telah jernih.

2. Meletakkan benda uji yang tertahan dalam saringan No. 200 dicawan dan dioven

selama 24 jam pada suhu 110 oC.

3. Menimbang benda uji yang telah dioven selama 24 jam bersama cawannya.

4. Memasukkanbenda uji ke dalam susunan saringan kemudian digetarkan dengan

alat penggetar.

5. Menimbang benda uji yang tertinggal pada setiap saringan.



Kelompok X Bab



Data pengujian analisis saringan disajikan dalam tabel 4.3.

Tabel 4.3. Data pengujian percobaan analisa saringan

SaringanBerat Cawan

+ Benda Uji

Berat Cawan

Berat Benda

UjiNo.Diameter

lobang

(mm) (gr) (gr) (gr)

4 4,75 522,94 522,82 0,12

8 2,36 431,24 429,60 1,64

16 1,18 451,17 450,18 0,99

20 0,85 405,73 405,34 0,39

40 0,425 392,77 391,77 1

80 0,18 360,21 357,56 2,65

100 0,15 353,20 352,06 1,14

120 0,125 333,28 333,25 0,03

200 0,075 390,81 387,70 3,11

PAN --- 249,30 248,47 0,83

4.2.7. Perhitungan

1. Persentase tanah yang tertahan = berat yang tertinggal/berat total x 100%

2. Persentase kumulatif tertahan saringan No. 4, 8, 16, 20, 40, 80, 100, 120, 200.

3. Contoh Perhitungan

(untuk contoh tanah pada saringan No. 4, diameter ayakan 4,75 mm)

a) Berat benda uji mula-mula = 60 gram (pada percobaan hidrometer )

b) Berat benda uji + cawan = 522,94 gram

c) Berat cawan = 522,82 gram

d) Berat benda uji tertahan = 0,12 gram

e) % tertinggal = 1,00925 %



Kelompok X Bab


f) % tertinggal kumulatif = 1,00925 %

g) % lolos = 98,99 %

Perhitungan pengujian analisis saringan selanjutnya disajikan dalam tabel. 4.4.

Tabel 4.4. Perhitungan percobaan analisa saringan

Saringan Berat Cawan

+ Benda Uji Tertahan

Berat Cawan

Berat Benda

Uji Tertahan

Persen Tertahan

Persen Kumulatif Tertahan

Persen Lolos

No. Diameter

(mm) (gr) (gr) (gr) (%) (%) (%)

4 4,75 522,94 522,82 0,12 0,2 0,2 99,8

8 2,36 431,24 429,60 1,64 2,73 2,93 97,07

16 1,18 451,17 450,18 0,99 1,65 4,58 95,42

20 0,85 405,73 405,34 0,39 0,65 5,23 94,77

40 0,425 392,77 391,77 1 1,667 6,897 93,103

80 0,18 360,21 357,56 2,65 4,416 11,313 88,687

100 0,15 353,20 352,06 1,14 1,9 13,213 86,787

120 0,125 333,28 333,25 0,03 0,05 13,263 86,737

200 0,075 390,81 387,70 3,11 5,183 18,446 81,554

PAN --- 249,30 248,47 0,83 1,383 19,829 ---

4.3. Rekapitulasi Analisa Hidrometer dan Analisa Saringan


Maksud dan tujuan dari rekapitulasi ini adalah untuk menentukan klasifikasi tanah

pada lokasi pengambilan benda uji dengan menggunakan hasil pengujian analisis

saringan dan analisis hidrometer. Pengujian ini menggunakan standar

ASTM D 422-63.

4.3.2. Dasar Teori



Kelompok X Bab


Sistem klasifikasi tanah yang digunakan pada praktikum ini adalah sistem klasifikasi

ASTM D 422-63. Pada sistem klasifikasi ini tanah digolongkan berdasarkan

besarnya diameter butiran, yaitu:

1) Berangkal/boulder (> Ø 300 mm)

2) Kerakal/cobbles (Ø 300 mm – Ø 75 mm)

3) Kerikil/gravel (Ø 75 mm – Ø 4,75 mm)

4) Pasir/sand (Ø 4,75 mm – Ø 0,075 mm)

Pasir terbagi dalam:

a. Pasir Kasar : Ø 4,75 mm – Ø 2,00 mm

b. Pasir Sedang : Ø 2,00 mm – Ø 0,425 mm

c. Pasir Halus : Ø 0,425 mm – Ø 0,075 mm

5) Lanau/silt (Ø 0,075 mm – Ø 0,005 mm)

6) Lempung/clay (< Ø 0,005 mm)

Secara garis besar, tanah dibagi dalam dua kelompok yaitu:

a. Tanah berbutir kasar

Untuk menentukan klasifikasi tanah berbutir kasar, dibutuhkan data:

Koefisien Keseragaman (Cu)

Cu =

Koefisien Kelengkungan/Kurvature(Cc)

Cc =

dimana

D10 : diameter butir yang lolos saringan sebanyak 10 %



b. Tanah berbutir halus



Kelompok X Bab


Untuk menentukan klasifikasi tanah berbutir halus dibutuhkan data tambahan

berupa nilai parameter Batas Cair (LL) yang didapatkan dari hasil pengujian

Batas Konsistensi Atterberg.

Selain sistem klasifikasi ASTM, terdapat beberapa sistem klasifikasi yang banyak

digunakan diantaranya seperti terlihat pada tabel 4.5.

Tabel 4.5. Batasan-batasan ukuran berdasarkan sistem

Sistem Klasifikasi

Ukuran Butir (mm)

Kerikil (Gravel)

Pasir (Sand)

Lanau (Silt)

Lempung (Clay)

Diskripsi Detail75 - 4,75 4,75 - 0,075 0,075 - 0,005 < 0,005

ASTM

AASHTO 75 - 2,00 2,00 - 0,075 0,075 - 0,005 < 0,005

USCS 75 - 4,75 4,75 - 0,075Tanah butiran halus (Lanau, lempung)

< 0,075

British Standard (BS)

60 - 2,00 2,00 - 0,06 0,06 - 0,002 < 0,001

USDA - 2,00 - 0,05 0,05 - 0,002 < 0,002


Data yang dibutuhkan untuk menentukan klasifikasi atau jenis tanah adalah hasil

yang diperoleh dari percobaan analisis saringan dan percobaan analisis hidrometer

seperti yang tertulis pada tabel 4.6. dibawah ini:



Kelompok X Bab


Tabel 4.6. Rekapitulasi hasil percobaan analisis saringan dan analisis hidrometer

Hasil Pengujian

Diameter Butiran (D)

Persen Lolos (P)

(mm) (%)

Analisis

Saringan

(sieve

analysis)

4,75 99,8

2,36 97,07

1,18 95,42

0,85 94,77

0,425 93,103

0,18 88,687

0,15 86,787

0,125 86,737

0,075 81,554

Analisis

Hidrometer

(hydrometer

analysis)

-- --

0,0193 72,20,0116 56,150,00839 45,460,00621 40,120,005 39,0744

0,00312 37,450,00129 29,44

4.3.4. Perhitungan



Kelompok X Bab


Berdasarkan rekapitulasi hasil berupa data diameter butiran dan persentase dari

percobaan analisis saringan dan percobaan analisis hidrometer pada tabel 4.6., maka

selanjutnya data tersebut disajikan dalam bentuk grafik hubungan kedua data yang

ketentuan penggambarannya adalah sebagai berikut:

1. Grafik digambar pada sumbu semilogaritma.

2. Sumbu x (absis) merupakan diameter butiran.

3. Sumbu y (ordinat) merupakan persentase lolos.

4. Data-data dari analisis hidrometer dan analisis saringan kemudian diplotkan

ke dalam kertas grafik.

5. Setelah mengetahui tempat kedudukan titik-titik dari data di atas, kemudian

dibuat garis yang menghubungkan titik-titik tersebut, seperti tergambar

pada grafik 4.1.

Grafik 4.1. Distribusi ukuran butiran tanah

Berdasarkan grafik 4.1., maka benda uji yang diuji mempunyai distribusi gradasi

butiran sebagai berikut:

1. Gravel ( > Ø 4,75 mm) = 1,0093 %

2. Sand (Ø 4,75 mm – Ø 0,075 mm) = 18,446 %


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0010,010,1110

Diameter (mm)

4,75 0.075 0,005

Persen Lolos (%)

Gravel ClaySiltSand


Kelompok X Bab


3. Silt (Ø 0,075 mm - Ø 0,005) = 42,4796 %

4. Clay (<Ø 0,005 mm) = 38,0651 %

= 100,00 %

5. Setelah mengetahui tempat kedudukan titik-titik dari data di atas, kemudian

dibuat garis yang menghubungkan titik-titik tersebut, seperti tergambar pada grafik.

Grafik 4.1. Distribusi Ukuran Butiran Tanah

Berdasarkan grafik 4.1., maka benda uji yang diuji mempunyai distribusi gradasi

butiran sebagai berikut:

1. Gravel ( > Ø 4,75 mm) = 1,0093 %

2. Sand (Ø 4,75 mm – Ø 0,075 mm) = 18,446 %

3. Silt (Ø 0,075 mm - Ø 0,005) = 42,4796 %


Gravel ClaySiltSand

4.75 0.075 0.005


Kelompok X Bab


4. Clay (<Ø 0,005 mm) = 38,0651 %

= 100,00 %

4.3.5. Kesimpulan

Berdasarkan rekapitulasi hasil perhitungan di atas dapat disimpulkan:

a. Karena persentase butiran tanah yang berdiameter < 0,075 mm = 80,5447%

dimana > 50%, maka tanah tersebut termasuk dalam jenis tanah berbutir halus.

b. Golongan butiran yang dominan adalah silt.


bab 4 pengujian analisis butiran

Documents