1

LAPORAN HIBAH PENELITIAN KETEKNIKSIPILAN

PENGARUH PEMERAMAN TERHADAP

KARAKTERISTIK TANAH LEMPUNG EKSPANSIF

YANG DITAMBAHKAN SEMEN DAN ABU SEKAM

PADI SEBAGAI SUBGRADE JALAN

Nama Peneliti :

I Nyoman Aribudiman, ST, MT.

Ir. IGN Wardana, MT.

Ir. Tjok. Gde Suwarsa Putra, MT.

Ir. AAKN Tjerita, MSc

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik

Universitas Udayana

2015

Dibiayai dari :

Dana DIPA BLU Universitas Udayana Tahun Anggaran 2015

Dengan Surat Perjanjian Kontrak : Nomor

2623/UN14.1.31/PN/SPK/2015

Tanggal 27 Juli 2015

2

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat-

Nya penulisan Laporan Penelitian Hibah Ketekniksipilsn dengan Judul “Pengaruh

Pemeraman Terhadap Karakteristik Tanah Lempung Ekspansif yang Ditambahkan

Campuran Semen dan Abu Sekam Padi sebagai Subgrade Jalan” dapat

diselesaikan.

Tim peneliti mengucapkan terima kasih kepada Bapak Rektor Universitas

Udayana, Bapak Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana dan Bapak Ketua

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana, yang telah

memfasilitasi penelitian ini.

Tim peneliti menyadari bahwa tidak ada sesuatu yang sempurna, oleh karena

itu kritik dan saran untuk kelengkapan dan perbaikan laporan penelitian ini sangat

diharapkan.

Hormat kami

Tim Peneliti

3

ABSTRAK

Lempung merupakan tanah yang ekspansif sehingga sering menimbulkan

permasalahan di konstruksi bangunan sipil, karena memiliki daya dukung rendah,

plastisitas tinggi, dan kembang susut yang tinggi pada saat tanah tersebut

mengandung air. Oleh karena itu kelemahan-kelemahan tanah tersebut haruslah

dikurangi dengan cara menstabilisasi dan melakukan pemeramam. Pada penelitian

ini akan dilakukan pemeraman selama 4 hari terhadap tanah yang dicampur

dengan menggunakan campuran semen dan abu sekam padi dengan perbandingan

3:2 (tiga semen dan dua abu sekam padi) yang ditambahkan sebesar 0%, 8%, dan

16% terhadap berat kering tanah lempung ekspansif.

Dari hasil penelitian diperoleh nilai indek plastis tanah di daerah Munggu

sebesar 52,69%, potensi pengembangan termasuk ke dalam high swelling

potential, jenis tanah di daerah Munggu berdasarkan ukuran butir termasuk ke

dalam tanah lempung berlanau. Pengaruh pemeraman pada penambahan 0%

campuran semen dan abu sekam padi kadar air optimumnya meningkat sebesar

11,15%, sedang berat volume keringnya meningkat 8,328%, kuat tekannya

meningkat sebesar 3,837%, sudut geseknya meningkat sebesar 16,667%,. Untuk

penambahan 8% campuran semen dan abu sekam padi kadar air optimumnya

meningkat sebesar 7,744%, sedang berat volume keringnya meningkat 13,151%,

kuat tekannya meningkat sebesar 5,213%, sudut geseknya meningkat sebesar

16,667%,. Untuk penambahan 16% campuran semen dan abu sekam padi kadar

air optimumnya meningkat sebesar 6,977%, sedang berat volume keringnya

meningkat 2,892%, kuat tekannya meningkat sebesar 2,082%, sudut geseknya

meningkat sebesar 16,667%, sedangkan kohesinya meningkat sebesar 2,081%.

Secara keseluruhan pemeraman yang dilakukan pada tanah yang dicampuran

semen dan abu sekam padi dengan perbandingan 3:2 (tiga semen dan dua abu

sekam padi) mampu memperbaiki sifat fisik maupun mekanis tanah lempung di

daerah Munggu.

Kata kunci: lempung ekspansif, semen, abu sekam padi.

4

DAFTAR ISI

JUDUL ........................................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................ ii

ABSTRAK .................................................................................................. iii

DAFTAR ISI ............................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. vi

DAFTAR TABEL ...................................................................................... vii

DAFTAR NOTASI ................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 3

1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................. 3

1.5 Batasan Penelitian .................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Tanah .................................................................................... 4

2.2 Lempung dan Mineral Penyusunnya ...................................................... 5

2.2.1Kaolinite ........................................................................................ 7

2.2.2Montmorillonite............................................................................. 8

2.2.3Illite ............................................................................................... 9

2.3 Tanah Ekspansif .................................................................................. 10

2.4 Identifikasi Tanah Ekspansif ............................................................... 11

2.4.1Identifikasi Mineralogi ................................................................ 11

2.4.2Cara Tidak Langsung .................................................................. 11

2.4.3Cara Langsung ............................................................................ 12

2.5 Sifat Fisik Tanah Ekspansif ................................................................ 12

2.5.1 Ukuran Butiran .......................................................................... 12

2.5.2 Kadar Air Tanah (Water Content)............................................. 13

2.5.3 Berat Jenis Tanah (Specific of Gravity) .................................... 13

2.5.4 Angka Pori (Void Ratio)............................................................ 14

2.5.5 Porositas (Porocity) ................................................................... 15

5

2.5.6 Derajat Kejenuhan (Degree of Saturation) ............................... 16

2.5.7 Spesific Surface ......................................................................... 20

2.6 Sifat Mekanik Tanah Ekspansif .......................................................... 27

2.6.1 Pemadatan Tanah ...................................................................... 20

2.6.2 Percobaan Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) 23

2.8 Abu Sekam Padi .................................................................................. 24

2.9 Semen .................................................................................................. 26

BAB III METODE DAN PELAKSANAAN

3.1Umum ..................................................................................................... 30

3.2 Identifikasi Masalah ............................................................................. 30

3.3Studi Literatur ......................................................................................... 30

3.4 Pemilihan Lokasi ................................................................................. 31

3.5 Persiapan Alat dan Bahan ................................................................... 31

3.6 Metode Pengambilan Sampel .............................................................. 31

3.6.1 Sampel Tanah Tidak Terganggu (Undisturbed Sample) ........... 31

3.6.2 Sampel Tanah Terganggu (Disturbed Sample) ......................... 32

3.7 Metode Penelitian di Laboratorium .................................................... 32

3.7.1 Persiapan Bahan ........................................................................ 32

3.7.2 Pembuatan Benda Uji ................................................................ 33

3.7.3 Cara Pelaksanaan di Laboratorium ........................................... 33

3.7.3.1 Pemeriksaan Kadar Air .............................................. 33

3.7.3.2 Pemeriksaan Gradasi Butiran ..................................... 34

3.7.3.3 Pemeriksaan Berat Jenis (Gs)..................................... 37

3.7.3.4 Pemeriksaan Berat Volume Tanah ............................. 38

3.7.3.5 Pemeriksaan Batas Cair.............................................. 38

3.7.3.6 Pemeriksaan Batas Plastis .......................................... 40

3.7.3.7 Pemeriksaan Batas Susut............................................ 41

3.7.3.8 Pemeriksaan Pemadatan Standar................................ 42

3.7.3.9 Pemeriksaan Kuat Tekan Bebas (UCT) ..................... 44

3.6 Analisis Data ....................................................................................... 45

3.7 Kerangka Penelitian ............................................................................ 46

6

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum ................................................................................................... 48

4.2 Kadar Air Tanah ................................................................................... 48

4.3 Gradasi Butiran (Analisis Ukuran Butir) .............................................. 51

4.4 Berat Jenis (Spesific gravity) .............................................................. 51

4.5 Batas-batas Atterberg.......................................................................... 52

4.5.1 Batas Cair (Liquid Limit) .................................................................. 52

4.5.2 Batas Plastis (Plastic Limit) .............................................................. 53

4.5.3 Batas Susut (Shrinkage Limit) .......................................................... 54

4.5.4 Indeks Plastis .................................................................................... 55

4.6 Pemadatan Tanah ................................................................................ 56

4.7 Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ........................... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan ............................................................................................. 60

5.1.1 Karakteristik Tanah Ekspansif di Sekitar Jalan Raya Munggu Ruas

Jalan Canggu – Tanah Lot .................................................................. 60

5.1.2 Pengaruh Pemeraman terhadap tanah lempung yang dicampur

Semen dan Abu Sekam Padi dengan Proporsi Campuran 3:2 (Tiga

untuk Semen dan Dua untuk Abu Sekam Padi) terhadap Sifat-sifat

Tanah Ekspansif .................................................................................. 61

5.2 Saran .................................................................................................... 62

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 63

LAMPIRAN

7

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Konstruksi bangunan sipil seperti gedung, rumah tinggal, jalan raya,

jembatan, bendungan dan sebagainya dibangun diatas tanah sehingga tanah

merupakan material yang berperan penting dalam suatu pekerjaan konstruksi

bangunan sipil, Oleh karena itu diperlukan penguasaan yang lebih mendalam

mengenai masalah perilaku tanah, sehingga dapat diketahui sifat fisik dan mekanis

dari suatu jenis tanah yang akan digunakan sebagai lapisan bawah dari suatu

konstruksi bangunan sipil. Namun kenyataan dilapangan seringkali dijumpai

tanah yang tidak layak dipakai dalam pelaksanaan proyek konstruksi, seperti tanah

lempung. Tanah lempung sebenarnya dapat digunakan sebagai dasar suatu

bangunan, namun kenyataan dilapangan jarang yang memakai tanah lempung

sebagai dasar suatu bangunan, karena tanah lempung merupakan tanah yang

memiliki daya dukung rendah, sangat berpotensi mengalami pengembangan dan

penyusutan yang sangat besar, jika kadar air bertambah, tanah lempung akan

mengembang. Sebaliknya, jika kadar air turun sampai dengan batas susutnya,

tanah lempung akan mengalami penyusutan yang cukup tinggi, sifat kembang

susut yang besar dari lapisan tanah dasar inilah yang dapat menimbulkan

kerusakan pada konstruksi bangunan sipil yang berada diatasnya, seperti rumah

mengalami retak-retak atau jalan yang mengalami penurunan atau keretakan.

Berdasarkan kondisi diatas maka diperlukan suatu perilaku khusus terhadap

tanah dasar yang berdaya dukung rendah dan mempunyai sifat kembang susut

yang besar. Perlakuan untuk meningkatkan stabilitas dan kapasitas daya dukung

tanah dasar tersebut sering disebut dengan stabilisasi tanah. Ada bermacam-

macam metode stabilisasi tanah misalnya dengan cara mekanis memakai

pemadatan atau dengan mencampur dengan bahan lain seperti aspal, semen,

kapur, sekam, pasir atau bahan-bahan yang lainnya. Keberhasilan dari usaha

stabilisasi ini tergantung dari metode, bahan dan alat yang digunakan.

8

Dalam penelitian ini, stabilisasi tanah akan dilakukan dengan campuran

antara semen dan abu sekam padi dengan perbandingan tertentu kemudian

dilakukan pemeraman. Sampel tanah lempung ekspansif diambil di daerah

Munggu, Canggu, Badung, Bali, karena terjadi kerusakan rumah dan jalan seperti

keretakan sepanjang ruas jalan tersebut. Penelitian sebelumnya yang pernah

dilakukan seperti : Trisnayani (2008) tanah di daerah tersebut memiliki nilai

indeks plastis rata-rata 32,11% yang menunjukkan tanah lempung tersebut

termasuk high plasticity, sehingga tanah di daerah tersebut memiliki potensi

mengembang dan menyusut yang tinggi. Aryana Basoka (2013) mengambil

penelitian tentang stabilisasi tanah lempung ekspansif dengan dicampurkan

dengan 0 %, 4%, 8%, 12%, 16% dan 20% campuran antara semen dan abu sekam

padi dengan proporsi 3:2 (tiga untuk semen dan dua untuk abu sekam padi).

Berdasarkan hal tersebut maka penelitian disini akan mengambil topik

tentang pengaruh pemeraman terhadap tanah lempung ekspansif yang dicampur

dengan 0 %, 8%, serta 16% campuran antara semen dan abu sekam padi dengan

proporsi 3:2 (tiga untuk semen dan dua untuk abu sekam padi) yang diperam

selama 4 hari. Pemeraman dilakukan agar air mempunyai kesempatan masuk

kedalam pori pori tanah sehingga kandungan air didalam campuran tanah menjadi

lebih merata.

Untuk data tanah lempung ekspansif yang belum dilakukan pemeraman diambil

dari penelitian Aryana Basoka (2013).

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka perumusan masalah yang

akan dibahas sebagai berikut :

1. Bagaimanakah karakteristik tanah lempung ekspansif di daerah

Munggu, Canggu, Badung, Bali?

2. Bagaimanakah pengaruh pemeraman terhadap tanah lempung ekspansif

yang dicampur dengan semen dan abu sekam padi dengan proporsi

campuran 3:2 (tiga untuk semen dan dua untuk abu sekam padi)

terhadap nilai kepadatan tanah dan parameter daya dukung tanah?

9

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui karakteristik tanah ekspansif di Daerah Munggu,

Canggu, Badung, Bali.

2. Untuk mengetahui pengaruh pemeraman terhadap tanah lempung

ekspansif yang dicampur dengan semen dan abu sekam padi dengan

proporsi campuran 3:2 (tiga untuk semen dan dua untuk abu sekam

padi) terhadap nilai kepadatan tanah dan parameter daya dukung tanah.

1.4. Manfaat

Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran tentang

karakteristik tanah lempung ekspansif di Daerah Munggu, Canggu, Badung, Bali,

menyangkut tentang kembang susut dan sifat fisiknya, serta mengetahui alternatif

untuk memperbaiki tanah ekspansif tersebut demi keamanan konstruksi bangunan

sipil.

1.5. BatasanMasalah

Dalam penelitian ini ruang lingkup dibatasi mengingat keterbatasan waktu

dan tenaga yang ada. Adapun batasan masalah sebagai berikut :

1. Sampel tanah diambil di sekitar daerah Munggu, Mengwi, Badung, Bali.

2. Semen yang dipakai adalah semen Portland tipe I

3. Abu Sekam Padi diambil dari pabrik batu bata di Desa Keramas,

Kabupaten Gianyar.

4. Pemeraman dilakukan selama 4 hari.

5. Campuran semen dan abu sekam padi mempunyai campuran 3:2 (tiga

untuk semen dan dua untuk abu sekam padi)

6. Dalam penelitian ini, digunakan variasi penambahan semen dan abu

sekam padi sebesar 0%, 8%, dan 16% terhadap tanah ekspansif.

7. Pengambilan sampel dilakukan dalam kondisi tidak terganggu

(undisturbed) dan kondisi terganggu (disturbed).

8. Dalam penelitian ini tidak dibahas mengenai reaksi kimia.

10

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Tanah

Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material

yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi

(terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah

melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas mengisi ruang-

ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut. Tanah berguna sebagai

bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, di samping itu tanah

berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan (Das, 1988).

Sifat dan karakteristik tanah sangat tergantung pada keadaan topografi dan

geologi yang membentuk tanah tersebut. Sifat-sifat fisik banyak tergantung pada

faktor ukuran, bentuk dan komposisi kimia butiran. Istilah tanah dalam bidang

mekanika tanah dimaksudkan sebagai campuran dari partikel yang terdiri dari

salah satu atau berbagai jenis partikel berikut, yang tergantung dari ukuran

partikel yang dominan seperti:

a. Berangkal (boolders): Potongan batuan yang besar biasanya diambil lebih dari

250 sampai 300 mm. Untuk ukuran 150 sampai 250 mm fragmen batuan ini

disebut krokol (cobbles) atau pebbles

b. Kerikil (gravel) : Partikel batuan yang berukuran 5mm sampai 150 mm

c. Pasir (sand) : Partikel batuan yang berukuran 0,075 mm sampai 5 mm,

berkisar dari kasar (5 sampai 3 mm) sampai halus (< l mm)

d. Lanau (silt) : Partikel batuan berukuran 0,002 sampai 0,074 mm

e. Lempung (clay) : Partikel mineral yang berukuran lebih kecil 0,002 mm.

Partikel-partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi bagi tanah kohesif.

f. Koloid (coloids) : Partikel mineral yang diam dan berukuran lebih kecil dari

0,001 mm.

Apabila suatu ukuran partikel mendominasi suatu tanah, maka tanah tersebut

akan diberi nama sesuai dengan partikel tersebut. Misalnya pasir, kerikil, kerikil

kepasiran, lempung dan sebagainya. Suatu pengecualian terdapat pada lempung

11

dan lanau, yang deposit lanau dominan dengan kandungan-kandungan lempung

lebih dan 10 sampai 25 akan disebut lempung (Bowles, 1997)

2.2 Lempung dan Mineral Penyusunnya

Mineral lempung merupakan senyawa aluminium silikat yang kompleks.

Mineral ini terdiri dari dua lempung kristal pembentuk kristal dasar, yaitu silica

tetrahedra dan aluminium oktahedra (Das, 1988), menjelaskan bahwa tanah

lempung sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan sub-mikroskopis

(tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan mikroskopis biasa) yang

berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika,

mineral-mineral lempung (clay mineral), dan mineral-mineral yang sangat halus

lain. Tanah lempung sangat keras dalam kondisi kering dan bersifat plastis pada

kadar air sedang. Namun pada kadar air yang lebih tinggi lempung akan bersifat

lengket (kohesif) dan sangat lunak. Kohesif menunjukan kenyataan bahwa

partikel-pertikel itu melekat satu sama lainnya sedangkan plastisitas merupakan

sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa perubahan isi

atau tanpa kembali ke bentuk aslinya dan tanpa terjadi retakan-retakan atau

terpecah-pecah.

Dalam terminologi ilmiah, lempung adalah mineral asli yang mempunyai

sifat plastis saat basah, dengan ukuran butir yang sangat halus dan mempunyai

komposisi berupa hydrous aluminium dan magnesium silikat dalam jumlah yang

besar. Batas atas ukuran butir untuk lempung umumnya adalah kurang dari 2 μm

(1μm = 0,000001m), meskipun ada klasifikasi yang menyatakan bahwa batas atas

lempung adalah 0,005 m

Menurut Das (1988), satuan struktur dasar dari mineral lempung terdiri dari

silika tetrahedron dan aluminium oktahedron. Satuan-satuan dasar tersebut bersatu

membentuk struktur lembaran (Das, 1988) seperti yang digambarkan pada

Gambar 2.1 sampai dengan Gambar 2.4 berikut ini. Jenis-jenis mineral lempung

tergantung dari komposisi susunan satuan struktur dasar atau tumpuan lembaran

serta macam ikatan antara masing-masing lembaran.

12

Gambar 2.1 Single silica tetrahedral

Gambar 2.2 Isometric silica sheet

Gambar 2.3 Single alluminium oktahedron

Gambar 2.4 Isometric oktahedral sheet

13

Umumnya partikel-partikel lempung mempunyai muatan negatif pada

permukaannya. Hal ini disebabkan oleh adanya substitusi isomorf dan oleh karena

pecahnya keping partikel pada tepi-tepinya. Muatan negatif yang lebih besar dapat

dijumpai pada partikel-partikel yang mempunyai spesifik yang lebih besar. Jika

ditinjau dari mineraloginya, lempung terdiri dari berbagai mineral penyusun,

antara lain mineral lempung (kaolinite, montmorillonite dan illite group) dan

mineral-mineral lain yang mempunyai ukuran sesuai dengan batasan yang ada

(mika group, serpentinite group).

2.2.1 Kaolinite

Kaolinite merupakan hasil pelapukan sulfat atau air yang mengandung

karbonat pada temperatur sedang. Warna kaolinite murni umumnya putih, putih

kelabu, kekuning-kuningan atau kecoklat-coklatan. Kaolinite disebut sebagai

mineral lempung satu banding satu (1:1). Bagian dasar dari struktur ini adalah

lembaran tunggal silika tetrahedral yang digabung dengan satu lembaran alumina

oktahedran (gibbsite) membentuk satu unit dasar dengan tebal kira-kira 7,2 Å (1

Å=10-10 m) seperti yang terlihat pada Gambar 2.5, hubungan antar unit dasar

ditentukan oleh ikatan hidrogen dan gaya bervalensi sekunder. Mineral kaolinite

berwujud seperti lempengan – lempengan tipis, masing-masing dengan diameter

1000 Å sampai 20000 Å dan ketebalan dari 100 Å sampai 1000 Å dengan luasan

spesifik per unit massa ± 15 m2/gr.

Gambar 2.5 Struktur kaolinite

14

2.2.2 Montmorillonite

Montmorillonite disebut juga mineral dua banding satu (2:1) karena satuan

susunan kristalnya terbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedral mengapit

satu lempeng alumina oktahedral ditengahnya. Struktur kisinya tersusun atas satu

lempeng Al2O3 diantara dua lempeng SiO2. Karena struktur inilah

Montmorillonite dapat mengembang dan mengkerut menurut sumbu C dan

mempunyai daya adsorbsi air dan kation lebih tinggi.

Tebal satuan unit adalah 9,6 Å (0,96 μm), seperti ditunjukkan Gambar 2.6 di

bawah ini yang dikutip Das (1988). Hubungan antara satuan unit diikat oleh

ikatan gaya Van der Walls, di antara ujung-ujung atas dari lembaran silika itu

sangat lemah, maka lapisan air (n.H2O) dengan kation yang dapat bertukar

dengan mudah menyusup dan memperlemah ikatan antar satuan susunan kristal

mengakibatkan antar lapisan terpisah. Ukuran unit massa sangat besar, dapat

menyerap air dengan sangat kuat, mudah mengalami proses pengembangan.

Gambar 2.6 Struktur montmorillonite

15

2.2.3 Illite

Mineral illite mempunyai hubungan dengan mika biasa, sehingga dinamakan

pula hidrat-mika. Illite memiliki formasi struktur satuan kristal, tebal dan

komposisi yang hampir sama dengan montmorillonite. Perbedaannya ada pada :

a. Pengikatan antar unit kristal terdapat pada kalium (K) yang berfungsi sebagai

penyeimbang muatan, sekaligus sebagai pengikat.

b. Terdapat ± 20% pergantian silikon (Si) oleh aluminium (Al) pada lempeng

tetrahedral.

c. Struktur mineralnya tidak mengembang sebagaimana montmorillonite

Gambar satuan unit illite seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7 berikut

ini:

Gambar 2.7 Struktur illite

Substitusi dari kation–kation yang berbeda pada lembaran oktahedral akan

mengakibatkan mineral lempung yang berbeda pula. Apabila ion-ion yang

disubstitusikan mempunyai ukuran yang sama disebut ishomorphous. Bila sebuah

anion dari lembaran oktahedral adalah hydroxil dan dua per tiga posisi kation diisi

oleh aluminium maka mineral tersebut disebut gibbsite dan bila magnesium

disubstitusikan kedalam lembaran aluminium dan mengisi seluruh posisi kation,

maka mineral tersebut disebut brucite.

16

2.3 Tanah Ekspansif

Tanah ekspansif (expansive soil) adalah tanah lempung yang lunak dan

mudah tertekan sehingga sering menjadi masalah dalam pelaksanaan konstruksi.

Selain itu, tanah ini mempunyai sifat-sifat yang kurang baik, seperti plastisitas

yang tinggi sehingga sulit dipadatkan, dan permeabilitas rendah sehingga air susah

keluar dari tanah. Sifat–sifat tersebut menyebabkan tanah ekspansif memiliki

kembang susut yang besar.

Proses pengembangan (swelling) terjadi karena kandungan air yang tinggi,

sehingga tanah yang jenuh air ini akan mengembang dan tegangan efektif tanah

akan mengecil seiring dengan peningkatan tegangan air pori. Begitu juga

sebaliknya saat terjadi proses susut (shringkage) pada tanah. Tanah yang

kehilangan air secara tiba-tiba akan mengalami penyusutan volume pori akibat

kehilangan air. Hal ini akan menyebabkan tanah mengalami kembang susut yang

besar. Untuk memperbaiki sifat tanah ekspansif tersebut, tanah ekspansif

umumnya distabilisasi dengan bahan-bahan yang sesuai dengan sifat tanah

lempung sehingga menjadi lebih baik dan memenuhi syarat sebagai bahan

konstruksi.

Tanah lempung sebagian besar terdiri atas partikel mikroskopis yang

berbentuk lempengan–lempengan pipih dan merupakan partikel–partikel dari

mika, dan mineral–mineral tanah berbutir halus atau butir–butir koloid dengan

ukuran butiran partikel tanah < 0,002 mm. Namun dalam beberapa kasus partikel

berukuran antara 0,002 sampai 0,005 mm juga masih digolongkan sebagai partikel

lempung.

Karakteristik tanah ekspansif dipengaruhi oleh dua hal, yaitu faktor

mikroskopik dan faktor makroskopik. Yang dimaksud faktor mikroskopik adalah

faktor–faktor dalam tanah yang menyebabkan tanah ekspansif mengalami

kembang susut, antara lain: mineralogi tanahnya, perilaku air dan jumlah

exchangeable cation serta besarnya specific surface dari partikel tanah.

Sedangkan yang dimaksud faktor makroskopik adalah properti tanah secara fisik,

antara lain indeks plastisitas dan berat volume tanah.

Faktor-faktor makroskopik tanah ekspansif dipengaruhi oleh perilaku

mikroskopiknya. Yang terjadi pada skala mikro akan mempengaruhi skala makro

17

tanah ekspansif. Faktor makroskopik tanah ekspansif adalah faktor yang

menunjukkan perilaku kembang susut tanah. Batas Atterberg merupakan salah

satu parameter yang termasuk karakteristik makroskopis tanah yang dapat

digunakan sebagai indikator untuk mengetahui potensi kembang susut tanah.

Dilihat dan skala makronya, karakteristik tanah ekspansif yang berpotensi

besar untuk mengalami kembang susut, secara umum mempunyai ciri-ciri sebagai

berikut:

a. Mempunyai harga batas cair dan indek plastisitas yang tinggi.

b. Mempunyai harga swelling indeks yang besar.

c. Mempunyai kandungan organik.

2.4 Identifikasi Tanah Ekspansif

Cara-cara yang biasa digunakan untuk mengidentifikasi tanah ekspansif ada

tiga cara, yaitu :

2.4.1 Identifikasi Mineralogi

Analisa mineralogi sangat berguna untuk mengidentifikasi potensi kembang

susut suatu tanah lempung. Identifikasi dilakukan dengan cara :

a. Difraksi sinar X (X-Ray Diffraction)

b. Penyerapan terbilas (Dye Absorbsion)

c. Penurunan panas (Differensial Thermal Analysis)

d. Analisa kimia (Chemical Analysis)

e. Elektron microscope resolution

2.4.2 Cara Tidak Langsung

Hasil uji sejumlah indeks dasar tanah dapat digunakan untuk evaluasi

berpotensi ekspansif atau tidak pada suatu contoh tanah. Uji indeks dasar adalah

sebagai berikut :

a. Batas–batas Atterberg

b. Kembang Susut Tanah (Swelling)

c. Aktivitas Tanah

18

2.4.3 Cara Langsung

Metode pengukuran terbaik adalah dengan pengukuran langsung, yaitu suatu

cara untuk menentukan potensi pengembangan dan tekanan pengembangan dari

tanah ekspansif dengan menggunakan Oedometer Terzaghi. Contoh tanah yang

berbentuk silinder tipis diletakkan dalam konsolidometer yang dilapisi dengan

lapisan pori pada sisi atas dan bawahnya yang selanjutnya diberi beban sesuai

dengan yang diinginkan. Besarnya pengembangan contoh tanah dibaca beberapa

saat setelah tanah dibasahi dengan air. Besarnya pengembangan adalah

pengembangan tanah dibagi dengan tebal awal contoh tanah.

Adapun cara pengukuran tekanan pengembangan ada dua cara yang umum

digunakan. Cara pertama yaitu pengukuran dengan beban tetap sehingga

mencapai persentase mengembang tertinggi, kemudian contoh tanah diberi

tekanan untuk kembali ke tebal semula. Cara kedua yaitu contoh tanah direndam

dalam air dengan mempertahankan volume atau mencegah terjadinya

pengembangan dengan cara menambah beban diatasnya setiap saat. Metode ini

sering juga disebut constan volume method.

2.5 Sifat Fisik Tanah Ekspansif

Tanah dalam keadaan asli mempunyai sifat-sifat yaitu sifat dasar dari tanah

yang berguna untuk mengetahui jenis tanah. Sifat fisik tanah berhubungan dengan

tampilan dan ciri umum tanah. Sifat fisik tanah lempung dapat diketahui dengan

melihat beberapa keadaan antara lain sebagai berikut:

2.5.1 Ukuran Butiran

Tanah memiliki ukuran partikel yang berbeda tergantung jenis tanah

tersebut. Tanah lempung merupakan jenis tanah dengan ukuran butir lebih kecil

dari 2 mikron. Ukuran butir dapat ditentukan dengan menyaring sejumlah tanah

melalui seperangkat saringan yang disusun dengan lubang yang paling besar

berada paling atas dan makin bawah semakin kecil. Menurut departemen pertanian

Amerika Serikat (USDA) dalam Das (1988) tanah dapat diklasifikasikan

berdasarkan teksturnya terlihat pada Gambar 2.10

19

2.8 Klasifikasi tanah berdasarkan tekstur

2.5.2 Kadar Air Tanah (Water Content)

Kadar air (w) yang juga disebut sebagai water content didefinisikan sebagai

perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang

diselidiki. Kadar air dihitung sebagai berikut:

w = x 100% (2.1)

dengan :

w = Kadar air

Ww = Berat air

Ws = Berat tanah kering

2.5.3 Berat Jenis Tanah (Specific of Gravity)

Berat jenis (Gs) adalah perbandingan antar berat butir tanah dengan berat air

suling dengan volume sama pada suhu tertentu. Berat butir tanah adalah

perbandingan antara berat butir dan isi butir. Sedangkan berat isi air adalah

20

perbandingan antara berat air dengan isi air. Untuk isi air sama dengan isi butir

tanah maka berat jenis tanah adalah perbandingan antara berat butir tanah dengan

air destilasi pada temperatur tertentu.

Besarnya berat jenis tanah didapat dengan rumus :

Gs = = = (2.2)

dengan :

Gs = Berat jenis tanah (specific gravity) W1 = Berat piknometer

γs = Berat volume butiran W2 = Berat piknometer + tanah

γw = Berat volume air W3 = Berat piknometer+tanah+air

Vw = Volume air W4 = Berat piknometer + air

Ws = Berat butiran tanah

Menurut Bowles (1997), nilai berat jenis tanah dapat dikelompokkan

seperti pada Tabel 2.1 berikut ini :

Tabel 2.1 Macam-macam tanah berdasarkan berat jenisnya

Macam Tanah Berat Jenis (Gs)

Kerikil

Pasir 2,65 – 2,68

Lanau anorganik 2,62 – 2,68

Lempung organic 2,58 – 2,65

Lempung anorganik 2,68 – 2,75

Humus 1,37

Gambut 1,25 – 1,8

2.5.4 Angka Pori (Void Ratio)

Angka pori (e) didefinisikan sebagai perbandingan antara besarnya volume

ruang kosong dan volume butir padat. Semakin besar nilai angka pori maka daya

dukung tanah semakin kecil. Angka pori dihitung dengan rumus:

(2.3)

21

dengan :

e = Angka pori

Vv = Volume pori

Vs = Volume butir padat

Perhitungan angka pori juga dapat dilakukan dengan persamaan berikut :

(2.4)

dengan :

e = Angka pori

Ho = Tinggi sampel awal (cm)

Ht = Tinggi efektif sampel (cm)

Tinggi efektif sampel (Ht) didapat dengan rumus :

(2.5)

2.5.5 Porositas (Porocity)

Porositas (np) didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah volume

ruang kosong dengan volume massa tanah. Porositas merupakan ukuran bagi

kerapatan tanah dan banyak gunanya untuk perhitungan-perhitungan pada

rembesan. Porositas dinyatakan dalam Persamaan 2.6 dan Persamaan 2.7 yaitu :

x 100% (2.6)

atau

(2.7)

dengan :

np = Porositas Vv = Volume pori

V = Volume massa tanah e = Angka pori

22

2.5.6 Derajat Kejenuhan (Degree of Saturation)

Derajat kejenuhan (S) dan massa tanah didefinisikan sebagai perbandingan

antara volume air dengan volume pori. Umunya derajat kejenuhan ini dinyatakan

dalam persen atau desimal. Derajat kejenuhan berkisar (0% – 100%) atau (0 – 1).

Berbagai macam klasifikasi tanah berdasarkan derajat kejenuhannya (Hardiyatmo,

1992) dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Klasifikasi tanah berdarkan derajat kejenuhan

Keadaan Tanah Derajat Kejenuhan (S)

Tanah kering 0

Tanah agak lembab >0-0,25

Tanah lembab 0,26-0,50

Tanah sangat lembab 0,51-0,75

Tanah basah 0,76-0,99

Tanah Jenuh 1

Batas-batas antara masing-masing wujud tanah tersebut disebut Batas

Atterberg, yang terdiri atas batas cair (LL), batas plastis (PL), dan batas susut (SL)

menurut Das (1988), dapat dilihat pada Gambar 2.11

Basah Makin kering Kering

Keadaan cair

(liquid)

Keadaan plastis

(plastic)

Keadaan semi

beku

(semi solid)

Keadaan beku

(solid)

Batas cair Batas plastis Batas pengerutan

(liquid limit) (plastic limit) (shrinkage limit)

23

2.9 Batas–batas konsistensi tanah

Pengukuran batas-batas ini dilakukan secara rutin untuk sebagian besar

penyelidikan yang meliputi tanah berbutir halus (Bowles, 1997). Dua angka yang

paling penting adalah batas cair dan batas plastis yang disebut batas-batas

Atterberg. Penentuan batas-batas Atterberg ini dilakukan hanya pada bagian tanah

yang melalui saringan no.40 (Wesley, 1977). Beberapa percobaan untuk

menentukan batas-batas Atterberg adalah:

1. Batas Cair (Liquid Limit)

Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan kadar air suatu

tanah pada keadaan batas cair. Batas cair (LL) adalah kadar air batas

dimana suatu tanah berubah dan keadaan cair menjadi keadaan plastis.

Pendekatan yang digunakan untuk menentukan batas cair, dapat

digunakan data jumlah pukulan dan kadar air yang dihitung dengan

persamaan:

(2.8)

dengan :

LL = Batas cair

Wc = Kadar air pada saat tanah menutup

N = Jumlah pukulan pada kadar air Wc

Nilai batas cair yang digunakan pada penelitian ini merupakan kadar

air pada jumlah pukulan (N) adalah 25. Nilai batas cair dapat

dikelompokkan menjadi beberapa kategori menurut Tabel 2.3 berikut ini :

Tabel 2.3 Nilai batas cair tanah

Kategori Persentase

Low Liquid Limit 20-25%

Intermediate Liquid Limit 25-50%

High Liquid Limit 50-70%

Very High Liquid Limit 70-80%

Extra High Liquid Limit >80%

24

2. Batas Plastis (Plastic Limit)

Batas plastis (PL) didefinisikan sebagai kadar air, dinyatakan dalam

persen, di mana tanah apabila digulung sampai dengan diameter 1/8 in

(3,2mm) menjadi retak-retak. Batas platis merupakan batas terendah dari

tingkat keplastisan suatu tanah (Das, 1988). Cara pengujiannya adalah

sangat sederhana, yaitu dengan cara menggulung massa tanah berukuran

elipsoida dengan telapak tangan di atas kaca datar hingga terjadi retak-retak

rambut.

3. Indek Plastisitas (Plasticity Index)

Indeks plastisitas (PI) suatu tanah adalah bilangan dalam persen yang

merupakan selisih antara batas cair dengan batas plastis suatu tanah

(Das,1988). Pendekatan untuk menentukan indeks plastisitas suatu tanah

adalah:

IP = LL - PL (2.9)

dengan:

IP = Indek plastisitas

LL = Batas cair

PL = Batas plastis

Besaran indeks plastis dapat digunakan sebagai indikasi awal

swelling pada tanah lempung. Potensi mengembang didefinisikan sebagai

persentase mengembang contoh tanah lempung yang telah dipadatkan pada

kadar air optimum metode AASHTO, setelah direndam dengan tekanan 1

psi. Potensi mengembang tanah ekspansif sangat erat hubungannya dengan

indeks plastisitas seperti terlihat dalam Tabel 2.4 berikut :

Tabel 2.4 Hubungan potensi mengembang dengan indeks plastisitas

Potensi Mengembang Indeks Plastisitas

Rendah 0 – 15

Sedang 10 – 35

Tinggi 20 – 55

Sangat Tinggi 55 <

25

4. Batas Susut (Shrinkage Limit)

Suatu tanah akan menyusut apabila air yang dikandungnya secara

perlahan-lahan hilang dalam tanah. Dengan hilangnya air secara terus-

menerus, tanah akan mencapai suatu tingkat keseimbangan dimana

penambahan kehilangan air tidak menyebabkan perubahan volume. Kadar

air dinyatakan dalam persen dan perubahan volume suatu massa tanah

berhenti didefinisikan sebagai batas susut (shrinkage limit) (Das, 1988).

Harus diketahui bahwa apabila batas susut ini semakin kecil, maka tanah

akan lebih mudah mengalami perubahan volume, yaitu semakin sedikit

jumlah air yang dibutuhkan untuk menyusut (Bowles, 1997). Perhitungan

batas susut ini dapat digunakan rumus:

SL = (2.10)

dengan : SL = Batas susut : V1 = Volume tanah basah

W = Berat tanah kering : V2 = Volume tanah kering

w = Kadar air tanah basah

Acuan mengenai hubungan derajat mengembang tanah lempung

dengan nilai persentase susut linier dan persentase batas susut Atterberg,

seperti yang tercantum dalam Tabel 2.5 berikut :

Tabel 2.5 Klasifikasi potensi mengembang didasarkan pada batas

Atterberg

Batas Susut Atterberg (%) Susut Linier (%) Derajat Mengembang

< 10 >8 Kritis

10 – 12 5 – 8 Sedang

> 12 0 – 8 Tidak kritis

26

2.5.7 Spesific Surface

Spesific surface merupakan perbandingan antara luas permukaan suatu

bahan terhadap massa bahan yang bersangkutan. Spesific surface didapat dengan

Persamaan 2.11 berikut ini:

Spesific Surface (SS) = (2.11)

Makin kecil ukuran butiran, makin kecil spesific surface-nya. Sebagai

contoh butiran lempung montmorillonite dapat mempunyai Ss mencapai

800m2/gram.

2.6 Sifat Mekanik Tanah Ekspansif

Sifat mekanik tanah adalah sifat-sifat tanah yang mengalami perubahan

setelah diberikan gaya-gaya tambahan atau pembebanan dengan tujuan untuk

memperbaiki sifat-sifat tanah.

2.6.1 Pemadatan Tanah

Pemadatan merupakan suatu usaha untuk mempertinggi kerapatan tanah

dengan pemakaian energi mekanis untuk menghasilkan pemampatan partikel atau

suatu proses ketika udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan cara mekanis.

Di lapangan biasanya digunakan mesin gilas, alat-alat pemadat dengan getaran

dan alat tekan statik yang menggunakan piston dan mesin tekanan.

Keuntungan yang diperoleh dengan pemadatan ini, antara lain:

a. Berkurangnya penurunan permukaan tanah yaitu gerakan vertikal di dalam

massa tanah itu sendiri akibat berkurangnya angka pori

b. Bertambahnya kekuatan tanah

c. Berkurangnya penyusutan akibat berkurangnya kadar air dari nilai patokan

pada saat pengeringan

Ada dua macam percobaan pemadatan yang dilakukan di laboratorium

(Wesley, 1977), yaitu:

a. Percobaan pemadatan standar (Standard Compaction Test)

Dalam percobaan ini, tanah dipadatkan dalam cetakan berdiameter 102

mm dan tinggi 115 mm, menggunakan alat tumbuk dengan diameter 50,8

27

mm, berat 2,5 kg dengan tinggi jatuh 30 cm. Tanah ini dipadatkan dalam 3

lapis dimana tiap lapis dipadatkan 25 kali pukulan.

b. Percobaan pemadatan modified (Modified Compaction Test)

Pelaksanaan percobaan ini tidak jauh berbeda dengan cara percobaan

pemadatan standar. Cetakan yang digunakan dan banyaknya tumbukan tiap

lapis sama, hanya berat pemukul yang digunakan lebih besar yaitu 4,5 kg

dengan tinggi jatuh 45 cm dan jumlah lapisan tanah sebanyak 5 lapis.

Pengujian-pengujian ini dilakukan dengan memadatkan sampel tanah basah

dalam cetakan dengan jumlah lapisan tertentu. Setiap lapisan dipadatkan dengan

sejumlah tumbukan yang ditentukan dengan massa dan tinggi jatuh tertentu.

Usaha pemadatan dilihat dari energi tiap satuan volume tanah yang telah

dipadatkan, sehingga didapat suatu hubungan berat volume tanah kering dengan

kadar air tanah. Bila kadar air suatu tanah rendah maka tanah tersebut akan kaku

dan sukar dipadatkan. Namun bila ditambahkan air pada tanah yang dipadatkan

tersebut maka air akan berfungsi sebagai pembasah/pelumas pada partikel-partikel

tanahnya. Karena adanya air, partikel-partikel tersebut akan lebih mudah bergerak

dan bergeser satu sama lainya dan membuat kedudukan yang lebih rapat. Untuk

usaha pemadatan yang sama, berat volume kering dari tanah akan naik pula pada

saat air sama dengan nol dan berat volume basah sama dengan berat volume

kering. Pada usaha yang sama itu pula, peningkatan kadar air secara bertahap akan

menyebabkan berat dari bahan padat tanah per satuan volume juga meningkat

secara bertahap, sampai adanya penambahan kadar air tertentu yang akan

menurunkan berat volume kering tanah dari tanah tersebut, hal ini disebabkan

karena air lebih banyak menempati ruang pori-pori tanah. Pada keadaan ini

dimana kadar air yang memberikan berat volume kering maksimum disebut kadar

air optimum. Dan setiap pekerjaan pemadatan yang telah dilakukan, dihitung :

1. Kadar air

2. Berat volume tanah basah (γb) , dengan persamaan:

γb = (2.15)

dengan:

W = Berat tanah yang dipadatkan pada cetakan

28

V = Volume cetakan

3. Berat volume kering tanah (γd) , dengan persamaan:

γd = (2.16)

dengan:

w = Kadar air

γb = Berat volume basah

Berdasarkan data yang diperoleh maka dapat digambarkan grafik hubungan

antara berat volume kering dengan kadar air. Dari grafik ini dapat ditentukan juga

kadar air optimum (Wopt) dan berat volume kering maksimum (γdmax).

Secara teoritis berat volume kering maksimum pada suatu kadar air tertentu

dengan pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali (zero air void/ZAV)

dapat dirumuskan:

γzav = (2.17)

dengan:

γzav = Berat volume pada kondisi ZAV

γw = Berat volume air

e = Angka pori

Gs = Berat jenis tanah

Untuk keadaan tanah jenuh 100% artinya e = w x Gs, sehingga:

γzav = (2.18)

Dalam keadaan bagaimanapun kurva pemadatan tidak mungkin memotong

zero void air (ZAV).

29

2.6.2 Percobaan Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Percobaan kuat tekan bebas (Unconfined Compression Test) merupakan

suatu cara pemeriksaan untuk mendapatkan daya dukung tanah. Dalam percobaan

ini yang didapat adalah kuat tekan bebas dari tanah yaitu besarnya tekanan aksial

yang diperlukan untuk menekan suatu silinder tanah sampai pecah atau sebesar

20% dari tinggi tanah mengalami perpendekan bila tanah tersebut tidak pecah.

Dan hasil tes ini akan dibuatkan tabel kuat tekan bebas dengan beberapa

perhitungan sebagi berikut:

a. Regangan dari setiap pembebanan dihitung dengan rumus :

ε = (2.19)

dengan :

∆L = Pemendekan/pengurangan tinggi benda uji (cm)

L0 = Tinggi benda uji mula-mula

ε = Regangan aksial

b. Luas rata-rata penampang benda uji dengan koreksi akibat pemendekan

dengan rumus :

A = (2.20)

dengan :

A = Luas rata-rata benda uji (cm3)

A0 = Luas penampang benda uji mula-mula (cm3)

ε = Regangan aksial

c. Tekanan aksial yang bekerja pada benda uji pada setiap pembebanan dengan

rumus :

σ = (2.21)

dengan :

A = Luas rata-rata benda uji (cm3)

P = Gaya beban yang bekerja dihitung dari pembacaan arloji ukur cincin

beban (kg)

σ = Tekanan aksial

30

d. Besarnya kuat tekan bebas (qu) diperoleh dari nilai terbesar perhitungan pada

persamaan (2.21) dikalikan dengan faktor kalibrasi dari alat yang digunakan

e. Nilai sudut geser tanah yang diperoleh dari perhitungan :

𝜙 = (α – 450) x 2 (2.22)

dengan :

𝜙 = Sudut geser tanah

α = Sudut runtuh tanah saat tes

f. Besarnya nilai kohesi diperoleh dari perhitungan :

cu = (2.23)

dengan :

cu = Nilai kohesi

qu = Kuat tekan bebas

2.8 Abu Sekam Padi

Gabah yang merupakan hasil dari produksi padi terdiri dari beras 65%,

sekam 20%, katul 8%, bagian lainnya yang hilang sebesar 7% (Trisnayani, 2008).

Sekam tersusun dari bahan – bahan selulosa 50%, lignin 30%, dan abu 20% yang

terdiri ari opline silika yang terdapat pada jaringan sederhana.

Hasil proses pembakaran sekam padi berupa abu sekam padi yang

merupakan bahan anorganik yang tidak membusuk oleh proses waktu baik bentuk

maupun struktur kimianya. Menurut Cox (1993) dalam Trisnayani (2008), abu

sekam padi dibedakan menjadi tiga jenis, hal ini berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan terlebih dahulu mengenai karakteristik abu sekam padi yaitu :

a. Abu sekam padi berwarna hitam keperakan berbutir kasar

b. Abu sekam padi berwarna hitam berbutir halus

c. Abu sekam padi berwarna abu–abu kehitaman, yang cenderung menjadi lebih

hitam pada keadaan lembab

Lazaro dan Moh (1970) dalam Trisnayani (2008), mengadakan penelitian

komposisi kimia abu sekam padi dengan hasil seperti yang terlihat pada tabel 2.6.

31

Tabel 2.6 Komposisi kimia abu sekam padi

No Komposisi Persen (%)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Silikon Dioksida (SiO2)

Aluminuim Oksida (Al2O3)

Besi Oksida (Fe2O3)

Sulfat (SO3)

Kalsium Oksida (CaO)

Magnesium Oksida (MgO)

Karbondioksida (CO2)

Hilang saat pembakaran

88,66

1,48

0,36

0,91

0,75

3,53

0,51

3,80

Abu sekam padi memiliki senyawa (SiO2) yang tinggi sehingga bersifat

pozzolanik. Sehingga, seiring dengan bertambahnya waktu, apabila bereaksi

dengan senyawa alumia Al2O3 dan CaO yang terkandung dalam tanah lempung

akan bertambah keras. Selain itu, unsur Al, Fe, Ca, Mg yang bermuatan positif

mampu mengikat tanah lempung ekspansif yang bermuatan negatif sehingga

perbedaan kembang susut menjadi tidak terlalu besar.

Menurut hasil percobaan Williams dan Sukpatrapirome (1971) dan Cox dan

Hengchaovanish (1973) dalam Trisnayani (2008), berat jenis spesifik dari abu

sekam padi adalah antara 2,2 - 2,4.

Pada tahun 1975, Direktorat Penyelidikan Masalah Tanah dan Jalan dalam

Trisnayani (2008), telah mengadakan penelitian laboratorium untuk mengetahui

sifat–sifat abu sekam padi beserta komposisi kimianya. Berdasarkan penelitian

tersebut, abu sekam padi memiliki berat isi rata – rata 0,45 gram/cc dan kadar air

0,5%. Pemeriksaan analisa saringan memberikan susunan butiran rata–rata abu

sekam padi seperti yang terlihat pada Tabel 2.7

32

Tabel 2.7 Analisa saringan

Nomor Saringan Presentase yang Lewat (%)

4

10

20

30

40

60

80

100

200

100

95

86

71

64

45

25

15

6

2.9 Semen

Dalam Mulyono (2003) dijelaskan bahwa semen merupakan hasil industri

yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda.

2.10.1 Jenis-jenis Semen

Semen dapat dibedakan menjadi 2 kelompok, yaitu:

a. Semen Non-hidrolik

Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan

tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen hidrolik adalah kapur.

Kapur dihasilkan oleh proses kimia dan mekanis alam. Kapur telah

digunakan/ selama berabad-abad lamanya sebagai bahan adukan dan plesteran

untuk bangunan. Hal tersebut terlihat pada piramida-piramida di Mesir yang

dibangun 4500 tahun sebelum masehi. Kapur digunakan sebagai bahan pengikat

selama zaman Romawi dan Yunani. Orang-orang Romawi menggunakan beton

untuk membangun Colleseum dan Parthenon, dengan cara mencampur kapur

dengan abu gunung yang mereka peroleh didekat Pozzuoli, Italia dan mereka

namakan Pozollan.

Pondasi jalan pada zaman Romawi, termasuk jalan Via Appia, merupakan

tanah yang distabilkan dengan kapur. Kini kapur digunakan dalam bidang

pertanian, industri kimia, industri karet, industri kayu, industri farmasi, industri

baja, industri gula, industri semen.

33

b. Semen Hidrolik

Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di

dalam air. Contohnya antara lain:

- Kapur Hidrolik

Sebagian besar (65-75) bahan kapur hidrolik terbuat dari batu gamping,

yaitu kalsium karbonat beserta bahan pengikutnya berupa silika, alumina,

magnesia dan oksida besi.

- Semen Pozollan

Pozzolan adalah sejenis bahan yang mengandung silisium atau

aluminium, yang tidak mempunyai sifat penyemenan. Butirannya halus dan

dapat bereaksi dengan kalsium hidroksida pada suhu ruang serta membentuk

senyawa-senyawa yang mempunyai sifat semen

Semen pozollan adalah bahan ikat yang mengandung silika amorf, yang

apabila dicampur dengan kapur akan membentuk benda padat yang keras.

Bahan yang mengandung pozollan adalah teras, semen merah, abu terbang,

dan bubukan terak tanur tinggi.

- Semen Terak

Semen Terak adalah semen hidrolik yang sebagian besar terdiri dari

suatu campuran seragam serta kuat dari terak kapur tanur tinggi dan kapur

tohor.Campuran ini biasanya tidak dibakar.

- Semen Alam

Semen Alam dihasilkan melalui pembakaran batu kapur yang

mengandung lempung pada suhu lebih rendah dari suhu pengerasan.Hasil

pembakaran kemudian di giling menjadi serbuk halus. Kadar silika, alumina

dan oksida besi pada serbuk cukup untuk membuatnya bergabung dengan

kalsium oksida sehingga membentuk senyawa kalsium silikat dan aluminat

yang dapat dianggap mempunyai sifat hidrolik

- Semen Portland

Semen Portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak

digunakan dalam pekerjaan beton. Menurut ASTM C-150, 1985, semen

Portland didefinisikan sebagai semen hidrolik, yang umumnya mengandung

satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahannya yang

34

digiling bersama-sama dengan bahan utamanya. Kandungan utama penyusun

semen Portland adalah :

Tabel 2.8 Kandungan utama penyusun semen portland

No Komposisi Persen (%)

1.

2.

3.

Kalsium Oksida (CaO)

Silikon Dioksida (SiO2)

Aluminuim Oksida (Al2O3) dan Besi

Oksida (Fe2O3)

60-65%

20-25%

7-12%

- Semen Putih

Semen putih adalah semen Portland yang kadar oksida besinya rendah,

kurang dari 0,5%. Bahan baku yang digunakan harus kapur murni, lempung

putih yang tidak mengandung oksida besi dan pasir silika. Semen putih

digunakan untuk membuat siar ubin/ keramik dan benda yang lebih banyak

nilai seninya, tetapi biasanya tidak digunakan untuk bangunan struktur.

- Semen Alumina

Semen alumina dihasilkan melalui pembakaran batu kapur dan bauksit

yang telah digiling halus pada temperature 1600o C. Hasil pembakaran

tersebut berbentuk klinker dan selanjutnya dihaluskan hingga menyerupai

bubuk. Jadilah semen alumina yang berwarna abu-abu.

2.10.2 Interaksi Semen dengan Tanah

Ada beberapa interaksi yang terjadi antara semen dan tanah yaitu:

a. Absorpsi Air Dan Reaksi Pertukaran Ion

Menurut Herzog dan Mitchell (1963) dalam Suardi (2005), bahwa partikel

semen yang kering tersusun secara heterogen dan berisi kristal-kristal 3CaO.SiO2,

4CaO.SiO4, 3CaO.Al2O3 dan bahan-bahan yang padat berupa 4CaO.

Al2O3Fe2O3. Bila semen ditambahkan pada tanah, ion kalsium Ca+++

dilepaskan

melalui hidrolisa dan pertukaran ion berlanjut pada permukaan partikel-partikel

lempung. Dengan reaksi ini partikel-partikel lempung menggumpal sehingga

mengakibatkan konsistensinya tanah menjadi lebih baik.

35

b. Reaksi Pembentukan Kalsium Silikat

Dari reaksi-reaksi kimia yang berlangsung diatas, maka reaksi utama yang

berkaitan dengan kekuatan adalah hidrasi dari A-lite (3CaO.SiO2) dan B-lite

(2CaO.SiO2) terdiri dari kalsium silikat dan melalui hidrasi tadi hidrat-hidrat

seperti kalsium silikat dan aluminat terbentuk. Senyawa-senyawa ini berperan

dalam pembentukan atau pengerasan.

c. Reaksi pozzolan

Kalsium hidroksida yang dihasilkan pada waktu hidrasi akan membentuk

reaksi dengan tanah (reaksi pozzolan) yang bersifat memperkuat ikatan antara

partikel, karena ia berfungsi sebagai binder (pengikat).

36

BAB III

METODE DAN PELAKSANAAN

3.1 Umum

Perencanaan terhadap segala macam kegiatan mempunyai suatu metode

yang perlu diperhatikan untuk lebih mendekatkan pada tujuan dan sasaran yang

ingin dicapai. Dengan menggunakan metode yang tepat terhadap setiap kegiatan

yang dilakukan akan dicapai suatu hasil yang baik terutama terhadap penggunaan

waktu dan biaya.

Tahapan dari proses penelitian ini dimulai dan gagasan atau ide setelah

melihat suatu permasalahan yang dilanjutkan dengan pemahaman terhadap studi

literatur sebagai pedoman dalam melaksanakan penelitian. Langkah berikutnya

adalah observasi lapangan, pemilihan lokasi untuk pengambilan sampel,

penelitian di laboratorium, analisa data sampai penyusunan laporan dan menarik

kesimpulan dan analisa yang dilakukan.

3.2 Identifikasi Masalah

Identifikasi masalah adalah suatu usaha untuk mengidentifikasi terjadinya

suatu masalah, serta mengetahui penyebab dan langkah apa yang akan diambil

selanjutnya.

3.3 Studi Literatur

Studi literatur adalah suatu usaha yang dilakukan untuk mengumpulkan

berbagai acuan atau pendukung secara teoritis. Mengingat pentingnya studi

literatur ini, maka sebaiknya tinjauan berbagai pustaka didukung oleh banyak

buku/penulisan dan referensi.

Dalam hal ini beberapa buku didapat dari perpustakaan Jurusan Teknik Sipil

Universitas Udayana dan lain-lain.

37

3.4 Pemilihan Lokasi

Pada penelitian ini pengambilan sampel tanah dilakukan di Munggu,

Mengwi, Badung, Bali. Lokasi ini dipilih karena memiliki jenis tanah lempung,

sehingga mempunyai potensi kembang susut yang tinggi yang dapat

menyebabkan kerusakan bahkan keruntuhan konstruksi.

3.5 Persiapan Alat dan Bahan

Dilakukan persiapan alat-alat untuk pengambilan sampel hingga pengujian

di laboratorium, bahan-bahan yang disiapkan selain sampel tanah lolos saringan

nomor 4 (4,75 mm) adalah semen protland tipe I dan abu sekam padi.

3.6 Metode Pengambilan Sampel

Metode yang digunakan dalam pengambilan sampel adalah metode random

(acak) mengingat daerah Munggu yang cukup luas. Waktu pengambilan sampel

diusahakan antara pukul 08.00-11.00 Wita, dengan harapan dapat mengurangi

pengaruh cuaca panas matahari terhadap sampel yang akan diambil. Selain itu,

untuk mencegah perbedaan struktur dan komposisi yang terlalu jauh, dilakukan

juga usaha-usaha sederhana untuk melindungi sampel. Sampel tanah tidak

terganggu (undisturbed sample) diambil 3 titik menggunakan tabung sampel, yang

ditutup rapat dengan plastik atau dilapisi lilin. Tanah terganggu (disturbed

sample), sampel dimasukkan kedalam karung, diikat, dan diletakan ditempat yang

kering. Kemudian secepatnya dibawa ke laboratorium untuk dilakukan penelitian.

3.6.1 Sampel Tanah Tidak Terganggu (Undisturbed Sample)

Sampel tanah tidak terganggu adalah suatu contoh tanah yang masih

menunjukkan sifat-sifat asli yang dimiliki oleh tanah. Contoh tanah ini diusahakan

tidak mengalami perubahan dalam struktur, kadar air atau susunan kimia. Sampai

saat ini sampel yang benar-benar asli sangat sulit diperoleh. Namun, dengan

teknik pengambilan yang benar dan cara pengamatan yang tepat, maka kerusakan-

kerusakan terhadap contoh tanah bisa dikurangi sekecil mungkin. Contoh tanah

tidak terganggu dapat diambil dengan memakai tabung sampel.

38

Dalam penelitian ini sampel diambil dengan memasukkan tabung sampel ke

dalam tanah dengan cara dipukul, kemudian tabung sampel diangkat dan ditutup

rapat dengan plastik serta celah-celah penutupnya diberi selotip. Hal ini dilakukan

untuk mencegah penguapan air dalam sampel.

3.6.2 Sampel Tanah Terganggu (Disturbed Sample)

Sampel tanah terganggu diperlukan apabila penggunaan tanah memang tidak

dalam keadaan aslinya, sehingga sedikit usaha-usaha yang diperlukan untuk

melindungi struktur tanah asli dari sampel tersebut.

Dalam penelitian ini sampel tanah terganggu diambil dengan menggunakan

cangkul dan sekop kemudian dimasukkan ke dalam karung dan diikat. Meskipun

merupakan sampel tanah terganggu, dilakukan juga usaha-usaha sederhana untuk

melindungi sampel tersebut dan perubahan kondisi sekitar yang terlalu drastis,

yaitu dengan meletakkan sampel tersebut ditempat yang kering.

3.7 Metode Penelitian di Laboratorium

Percobaan dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik

Universitas Udayana. Adapun langkah-langkah pengujian yang akan

dilaksanakan di laboratorium adalah sebagai berikut:

3.7.1 Persiapan Bahan

a. Tanah ekspansif

Sampel tanah diambil dari lapangan sesuai dengan kebutuhan kemudian

dikeringkan dan diayak. Dalam hal ini bahan dibedakan menjadi dua jenis,

yaitu sampel tanah tidak terganggu tanpa dilakukan pencampuran bahan

tambahan, sampel tanah terganggu yang dicampur dengan semen dan abu

sekam padi dengan kadar yang bervariasi.

b. Semen

Semen merupakan zat perekat yang biasa digunakan sebagai perekat

agregat pada campuran beton, pada penelitian ini digunakan semen Portland

tipe 1.

39

c. Abu sekam padi

Abu sekam padi adalah bahan anorganik hasil dari pembakaran sekam

padi yang biasa digunakan dalam pembuatan batu bata, tembikar dan

keramik.

3.7.2 Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji dilakukan untuk pengujian-pengujian sesuai dengan

penelitian yang dilaksanakan di laboratorium. Jumlah dan macamnya tergantung

pada jenis penelitiannya. Untuk benda uji sampel tanah terganggu yang dicampur

dengan campuran semen dan abu sekam padi dengan proporsi 3:2 (tiga untuk

semen dan dua untuk abu sekam padi) dengan persentase penambahan yaitu

sebesar 0 %, 8%, dan 16% dari berat kering tanah ekspansif. Pada setiap

campuran tersebut mempergunakan kadar air optimum yang diperoleh dari hasil

tes pemadatan sampel tanah kemudian diperam selama 4 hari.

3.7.3 Cara Pelaksanaan di Laboratorium

Adapun cara pelaksanaan di laboratorium, antara lain:

3.7.3.1 Pemeriksaan Kadar Air

Tujuan : Menghitung persentase air yang dikandung oleh tanah

Peralatan :

a. Oven dengan temperatur 105°C-110

°C

b. Cawan

c. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram untuk berat tanah sampel

50 gram, 0,1 gram untuk berat 50-500 gram dan 1,0 gram untuk

berat tanah lebih besar dari 500 gram

d. Desikator

Benda uji :

Sampel tanah yang digunakan merupakan sampel tanah tidak

terganggu

Pelaksanaan:

a. Cawan dibersihkan dan ditimbang beratnya

b. Tanah yang akan diperiksa ditempatkan dalam cawan yang sudah

40

diketahui beratnya. Kemudian cawan beserta isinya ditimbang

Dalam keadaan terbuka cawan yang berisi tanah di oven selama

16-24 jam

c. Cawan kemudian didinginkan dalam desikator, setelah dingin

kemudian ditimbang

3.7.3.2 Pemeriksaan Gradasi Butiran (Analisis Ukuran Butiran)

Analisis ukuran butiran dilakukan dengan dua cara, yaitu:

A. Analisis tanah berbutir kasar

Tujuan :Untuk menentukan pembagian butiran tanah dengan memakai

saringan

Peralatan:

a. Satu set saringan No. 10, No. 20, No. 40, No. 60, No. 140, No.

200

b. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram.

c. Mat penggerak ayakan mekanis

d. Oven

e. Talam, sikat baja, sendok, kuas

Pelaksanaan:

a. Benda uji yang telah disiapkan dioven dengan suhu 105°C-110

°C

atau suhu kamar sampai beratnya tetap.

b. Saring benda uji dengan saringan yang telah disusun sesuai

dengan ukuran di atas

c. Saringan digoyang dengan mesin penggerak ayakan selama ± 15

menit.

d. Timbang berat tanah yang tertahan di atas masing-masing saringan

dihitung terhadap berat total benda uji.

41

B. Analisis hidrometri untuk tanah yang berbutir halus

Tujuan: Untuk menentukan pembagian butiran tanah yang lewat saringan

No.200

Peralatan:

a. Ayakan No.200

b. Hidrometer

c. Mixer

d. Water Glass

e. Oven

f. Timbangan

g. Stop watch

h. Air suling, pipet, talam

Pelaksanaan:

a. Contoh tanah yang lewat saringan no.10 ditimbang seberat lebih

kurang 50 gram, kemudian dicampur dengan air suling yang telah

dicampur dengan reagen Water Glass dan didiamkan kurang lebih

16 jam

b. Setelah perendaman campuran dituang ke dalam mixer dan

dikocok selama kurang lebih 10 menit agar butir-butimya terpisah.

c. Setelah pengocokan selesai, campuran dimasukkan ke dalam gelas

ukur dan ditambahkan air suling sampai mencapai 1000 ml.

kemudian tutup bagian atas tabung dengan sumbat dari karet dan

dikocok dengan cara membolak-balikannya.

d. Setelah dikocok selama 30 detik masukan tabung ke dalam bak

perendam yang suhu airnya konstan, kemudian hydrometer

dimasukkan ke dalam suspensi dan siapkan stopwatch.

e. Dilakukan pembacaan hydrometer pada waktu 15 detik, 30 detik, 1

menit, 2 menit tanpa memindahkan hidrometer.

f. Untuk pembacaan selanjutnya, hidrometer dimasukkan tepat

sebelum pembacaan dimulai yang dilakukan pada waktu 5, 15, 30,

60, 120, 240, dan 1440 menit. Setiap perubahan tempratur pada

setiap suspensi dicatat.

42

g. Setelah pembacaan terakhir, suspensi dituang ke dalam saringan

No.200 dan cuci dengan air sampai air yang lewat saringan jernih,

kemudian tanah yang tertahan di atas saringan No. 200 dioven dan

dilakukan analisis saringan.

Perhitungan:

a. Faktor air higroskopis yaitu perbandingan antara berat contoh

tanah yang dioven berat contoh tanah kering udara yang dihitung

terlebih dahulu.

b. Berat kering oven contoh tanah yang digunakan untuk tes

hidrometer dengan mengalikan berat tanah kering udara dengan

faktor air higroskopisnya .

c. Berat total contoh tanah yang diwakili oleh contoh tanah yang dites

dihitung dengan membagi berat kering oven contoh tanah dengan

persentase bagian yang lewat saringan kemudian dikalikan 100

d. Persentase tanah yang tertinggal dalam suspensi dapat dihitung

dengan rumus:

P’ = x 100 (hydrometer type 152 H) (3.1)

P' = Persentase berat tanah yang tinggal dalam suspensi

R = Pembacaan hidrometer yang telah dikoreksi

W = Berat total contoh tanah kering yang diperiksa

a = Angka koreksi

e. Diameter butir tanah dihitung dengan rumus:

D = (3.2)

K = Harga konstan berdasarkan temperatur suspensi dan berat jenis

tanah

L = Jarak vertikal dan kedalaman dimana berat jenis suspensi

diukur yang dipengaruhi oleh hidrometer, ukuran silinder dan

berat jenis suspensi

T' = Waktu pembacaan terhadap waktu mulainya sedimentasi

(dalam menit)

43

3.7.3.3 Pemeriksaan Berat Jenis (Gs)

Tujuan: Untuk menentukan berat jenis tanah dengan perbandingan antara

berat butir tanah dengan berat air destilasi pada suhu tertentu.

Peralatan :

a. Piknometer yaitu botol gelas dengan leher sempit dengan tutup

(dari gelas) yang berlubang kapiler, dengan kapasitas 50cc atau

lebih besar

b. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

c. Air suling

d. Oven dengan suhu 105°C-110°C

e. Desikator

f. Termometer

g. Cawan porselen dengan penumbuk berkepala karet untuk

menghancurkan gumpalan tanah menjadi butiran tanah

h. Mat vakum atau kompor

i. Saringan no.40

Benda Uji: Sampel yang akan diselidiki dikeringkan dalam oven selama 24

jam , kemudian ditumbuk dan disaring dengan saringan no.40.

Pelaksanaan :

a. Piknometer dibersihkan dari kotoran dan dikeringkan kemudian

ditimbang beratnya

b. Tanah dengan berat kira-kira ±10 gram dimasukkan ke dalam

piknometer kemudian ditimbang

c. Piknometer yang telah berisi tanah diisi air kira-kira ±10 cc

sehingga tanah terendam seluruhnya dan dibiarkan 10-15 menit.

Tambahkan air sampai 1/3 piknometer.

d. Piknometer berisi tanah dan air direbus kurang lebih 10 menit

kemudian didinginkan dalam desikator

e. 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.

44

f. Piknometer dikosongkan dan dibersihkan kemudian diisi dengan

air sampai penuh dan tutup. Bagian luar dikeringkan dengan kain

kemudian piknometer penuh air ditimbang.

3.7.3.4 Pemeriksaan Berat Volume Tanah

Tujuan : Untuk menentukan berat volume tanah. Berat volume tanah

merupakan perbandingan antara berat tanah basah dengan

volumenya

Peralatan :

a. Cincin uji

b. Pisau pemotong contoh

c. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

Benda uji: Sampel tanah yang digunakan merupakan sampel tanah tidak

terganggu

Pelaksanaan:

a. Cincin dalam keadaan bersih ditimbang

b. Benda uji disiapkan dengan menekan cincin pada tabung contoh

sampai cincin terisi penuh

c. Ratakan kedua permukaan dan bersihkan cincin sebelah luar.

d. Cincin dan contoh ditimbang dengan ketelitian

timbangan 0,01 gram

e. Volume tanah dihitung dengan mengukur ukuran dalam

cincin

3.7.3.5 Pemeriksaan Batas Cair

Tujuan: Untuk menentukan batas cair tanah.

Peralatan :

a. Cawan porselen

b. Spatula

c. Mat batas cair Cassagrande

d. Alat pembarut (grooving tool)

e. Saringan no.40

45

f. Penumbuk berkepala karet

g. Air suling

h. Alat-alat pemeriksa kadar air

Benda Uji :

a. Contoh tanah yang perlu disediakan untuk pemeriksaan ini

sebanyak ± 100 gram dan disaring lewat saringan no.40.

b. Bila tanah berbutir kasar, mula-mula dikeringkan dalam suhu udara

secukupnya sampai dapat disaring.

c. Gumpalan-gumpalan tanah dipecahkan dengan cara ditumbuk

dalam mortar dengan penumbuk berkepala karet sehingga butir-

butimya tidak rusak.

Pelaksanaan :

a. Tanah diletakan dalam porselen dan dicampur secara merata

dengan air suling kira-kira 15-20 ml

b. Tanah yang telah dicampur tadi diletakan pada cawan cassagrande

sedemikian rupa sehingga permukaan tanah rata dan dibuat

mendatar dengan ujung terdepan tepat pada ujung terbawah

mangkok. Dengan demikian tebal tanah terdalam akan setebal 1 cm

c. Pada garis tengah mangkok dibuat alur dengan pembarut sehingga

terpisah menjadi dua bagian simetris.

d. Dengan bantuan alat pemutar, cawan diangkat dan diturunkan

dengan kecepatan 2 putaran per detik sampai kedua bagian tanah

bertemu sepanjang kira-kira 12,7 mm. Jumlah pukulan yang

diperlukan dicatat. Sebagian contoh diambil untuk diperiksa kadar

airnya.

e. Pada percobaan pertama, jumlah pukulan yang diperlukan antara

30-40 kali pukulan, air ditambahkan sedikit demi sedikit dan aduk.

Percobaan di atas diulangi beberapa kali sehingga 4 buah data

hubungan antara kadar air dan jumlah pukulan.

f. Dari data tersebut dibuat grafik, dimana kadar air sebagai ordinat

dan jumlah pukulan sebagai absis. Garis lurus ditarik sebagai

penghubung dari titik-titik yang diperoleh. Batas cair tanah adalah

46

kadar air tanah yang diperoleh dan perpotongan garis penghubung

tersebut dengan garis vertikal 25 kali pukulan.

3.7.3.6 Pemeriksaan Batas Plastis

Tujuan: Untuk mengetahui batas plastis tanah.

Peralatan :

a. Cawan porselen

b. Spatula

c. Pelat kaca

d. Saringan No.40

e. Batang pembanding berupa kawat 0 3 mm

f. Alat-alat pemeriksaan kadar air

Benda Uji :

a. Contoh tanah yang perlu disediakan untuk pemeriksaan ini

sebanyak ± 8 gram.

b. Apabila contoh tanah mengandung butir¬butir kasar mula-mula

dikeringkan terlebih dahulu kenudian baru dipecahkan dengan

penumbuk lalu disaring

Pelaksanaan :

a. Contoh tanah diletakan pada cawan porselen ditambahkan air

sedikit demi sedikit

b. Contoh tanah yang sudah homogeny diambil ±8 gram dan dibuat

gulungan tanah di atas pelat kaca sampai terbentuk batangan-

batangan dengan diameter 3 mm. Bila belum menunjukan retak-

retak maka tanah terlalu basah dan perlu dikeringkan dengan cara

didiamkan atau diaduk-aduk dalam cawan pencampur.

c. Contoh tanah yang sudah menunjukan retak-retak pada diameter

3mm menandakan tanah tersebut dalam keadaan plastis.

d. Contoh tanah tersebut diambil dan periksa kadar airnya.

47

3.7.3.7 Pemeriksaan Batas Susut

Tujuan : Untuk mengetahui batas susut suatu tanah.

Peralatan :

a. Cawan porselen

b. Spatula

c. Cawan susut dan porselen atau monel berbentuk bulat dengan

dasar rata, berdiameter ± 1,44 cm dan tinggi ± 1,27 cm

d. Pisau perata (straight edge)

e. Air raksa

f. Gelas ukur 25 cc

g. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram

Benda uji :

a. Contoh tanah lolos saringan no.40 disediakan sebanyak ±30 gram.

Bila tanah mengandung butir kasar, mula-mula dikeringkan dalam

suhu udara secukupnya, sampai dapat disaring.

b. Gumpalan-gumpalan tanah dipecahkan dengan cara ditumbuk

dalam mortar dengan penumbuk berkepala karet sehingga butir-

butirnya tidak rusak.

Pelaksanaan :

a. Contoh tanah diletakkan pada cawan porselen dan diaduk secara

merata dengan air destilasi sehingga mengisi semua pori-pori tanah

dan jangan sampai ada udara yang terperangkap di dalamnya

b. Banyaknya air sedemikian rupa sehingga bila benda uji berupa

tanah plastis kadar air lebih 10% dan batas cair, sedangkan bila

benda uji berupa tanah kurang plastis sehingga konsistensi tanah

sedikit di atas batas cair.

a. Cawan susut dibersihkan dan ditimbang, kemudian tentukan

volume cawan susut. Caranya cawan ditaruh dalam mangkok

porselen dengan air raksa sampai penuh. Cawan ditekan dengan

pelat gelas kaca di atas permukaan cawan jangan sampai ada udara

yang terperangkap. Air raksa yang melekat di luar cawan

dibersihkan, air raksa dipindahkan pada mangkok lain dan beratnya

48

dihitung. Volume cawan sama dengan berat air raksa dibagi berat

jenisnya.

c. Bagian dalam cawan diolesi dengan pelumas. Cawan diisi dengan

tanah basah yang telah disiapkan kira-kira 1/3 volumenya dan

diletakan ditengahnya. Cawan dipukul-pukulkan pada bidang

kokoh sehingga tanah mengisi sudut-sudut cawan. Tanah

ditambahkan sehingga terisi penuh sampai tepi atas, lalu diratakan

dengan pisau perata dan tanah yang melekat di luar cawan

dibersihkan sehingga volume tanah sama dengan volume cawan.

d. Cawan yang berisi tanah basah kemudian ditimbang lalu dibiarkan

tanah mengering di udara sampai berubah dari warna tua menjadi

muda. Kemudian cawan berisi tanah dimasukkan dalam oven.

Didinginkan dalam desikator dan setelah itu ditimbang.

e. Volume tanah kering ditentukan dengan cara tanah kering dan

cawan dikeluarkan dan celupkan dalam mangkok gelas berisi air

raksa sampai melimpah. Mangkok ditempatkan dalam cawan

porselen dan ditekan tanah dengan pelat gelas berpaku tiga secara

hati-hati di atas mangkok dan berat air raksa tersebut dihitung.

Volume tanah kering sama dengan berat air raksa dibagi berat

jenisnya.

3.7.3.8 Pemeriksaan Pemadatan Standar

Tujuan : Untuk menentukan hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah

dengan jalan memadatkan dalam cetakan silinder yang berukuran

tertentu dengan menggunakan alat penumbuk 2,5 kg dan tinggi

jatuh 30 cm.

Peralatan :

a. Silinder pemadatan standar

b. Penumbuk tanah standar

c. Alat untuk mengeluarkan contoh tanah dari silinder

d. Timbangan

49

e. Oven

f. Pisau perata

g. Saringan no 4

h. Alat-alat pemeriksaan kadar air

i. Talam, alat pengaduk, sendok dan kantong plastik

Benda Uji :

a. Contoh tanah dikeringkan sampai kering, kemudian ditumbuk

dengan palu karet sehingga menjadi gembur dan disaring dengan

saringan no.4. kemudian bagian tertahan disingkirkan. Jumlah

contoh tanah yang dipakai ±2 kg untuk setiap percobaan.

b. Kemudian sampel tanah terganggu ditambahkan campuran semen

dan abu sekam padi dengan perbandingan 3:2 (tiga untuk semen

dan dua untuk abu sekam padi) dengan persentase penambahan

yaitu sebesar 0%, 4%, 8%, 12%, 16%, dan 20% dari berat kering

tanah ekspansif . Setelah dicampur barulah diberikan air dengan

kadar yang berbeda-beda kemudian diperam dengan jalan

memasukkannya ke dalam kantong plastik selama 16-24 jam

Pelaksanaan :

a. Alat silinder pemadatan yang akan digunakan dibersihkan,

kemudian ditimbang dan dicatat beratnya.

b. Pelat alas dan silinder sambungan dipasang dan dikelem.

c. Sejumlah tanah lembab yang telah disiapkan dimasukkan ke dalam

silinder pemadat selapis demi selapis. Tanah dipadatkan dalam 3

lapis dan tiap-tiap lapisan dipadatkan dengan 25 kali tumbukan.

d. Setelah selesai pemadatan lepas silinder sambungan, kemudian

tanah dipotong dengan pisau perata sehingga tanah rata dengan

permukaan silinder. Bagian yang berlubang ditambal dan diratakan

kembali dengan pisau perata.

e. Pelat dasar dilepaskan, kemudian silinder ditimbang beserta

tanahnya dan dicatat beratnya, sehingga didapatkan berat tanah

dalam keadaan basah. Tanah di dalam silinder dikeluarkan dan

diambil bagian atas, tengah dan bawah untuk diperiksa kadar

50

airnya. Kadar air yang dipergunakan dalam perhitungan adalah

kadar air rata-rata dari ketiganya.

3.7.3.9 Pemeriksaan Kuat Tekan Bebas (UCT)

Tujuan : Untuk menentukan besarnya kekuatan tekan bebas suatu tanah

Peralatan :

a. Cetakan benda uji

b. Alat untuk mengeluarkan contoh tanah

c. Pisau tipis dan tajam

d. Mistar ukur

e. Timbangan

f. Oven

g. Mesin Tekan Bebas

h. Stopwatch

i. Alat-alat pemeriksaan kadar air

Benda uji :

a. Sampel tanah tidak terganggu

b. Sampel tanah terganggu ditambahkan campuran semen dan abu

sekam padi dengan perbandingan 3:2 (tiga untuk semen dan dua

untuk abu sekam padi) dengan persentase penambahan yaitu

sebesar 0%, 4%, 8%, 12%, 16%, dan 20% dari berat kering tanah

ekspansif tersebut dicampur dengan kadar air optimum kemudian

dilakukan tes pemadatan

Pelaksanaan :

a. Benda uji dikeluarkan dari silinder pemadatan kemudian diukur

diameter serta tingginya. Setelah benda uji tersebut diiris–iris baru

kemudian ditimbang beratnya.

b. Benda uji kemudian diletakan pada mesin tekan bebas sehingga

pelat atas menyentuh permukaan benda uji.

c. Jarum arloji ukur pada beban dan arloji regangan diatur pada angka

nol

d. Pengujian pembebanan dimulai dengan menggunakan kecepatan

51

regangan 0,5% - 2% per menit terhadap tinggi benda uji per

menitnya, yang mana kecepatan ini diperkirakan sedemikian

sehingga pecahnya benda uji tidak melampaui 10 menit. beban

setiap regangan 0, 5%, 1%, 2% dan seterusnya beban dibaca dan

dicatat sampai contoh tanah mengalami keruntuhan atau sampai

mencapai regangan 20%.

3.8 Analisis Data

Dari pengujian di laboratorium yang dilaksanakan akan didapatkan hasil-

hasil penelitian berupa data primer, yang disajikan dalam bentuk tabel, grafik

atau bentuk lain. Setiap hasil penelitian dibahas secara teoritik, baik secara

kualitatif maupun kuantitatif

52

3.9 Kerangka Penelitian

Kerangka penelitian yang akan dilakukan:

Mulai

Identifiksi Masalah

Studi Literatur

Pemilihan Lokasi

Pengambilan

Sampel Tanah

Persiapan Alat dan

Bahan

Tidak Terganggu (Undisturbed) Terganggu (Disturbed)

a. Pemeriksaan Kadar Air

b. Pemeriksaan Berat Jenis

Tanah

c. Pemeriksaan kepadatan,

dan UCT

Tanah lempung tidak

dicampur dengan se-

men dan abu sekam padi

Tanah lempung yang

dicampur dengan campuran

semen dan abu sekam padi

(3:2) dengan prosentase 8%,

16% dilakukan pemeraman

4 hari

Pemeriksaan Gradasi

Butiran Kasar dan Halus

A B

53

Gambar 3.1 Kerangka penelitian

a. Pemeriksaan Kadar Air

b. Pemeriksaan Berat Jenis Tanah

c. Pemeriksaan Batas –batas

Atterberg

d. Pemeriksaan Pemadatan

e. Pemeriksaan UCT

A B

Hasil Penelitian

Analisa Hasil Penelitian

Simpulan

Selesai

54

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum

Dalam penelitian ini mengambil sampel tanah di Desa Munggu, Kecamatan

Mengwi, Kabupaten Badung, Bali. Hasil penelitian ini diharapkan dapat

memberikan gambaran tentang karakteristik tanah lempung ekspansif menyangkut

tentang kembang susut dan sifat fisiknya, serta mengetahui alternatif untuk

memperbaiki tanah ekspansif tersebut demi keamanan konstruksi bangunan sipil.

Penelitian dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik

Universitas Udayana. Di dalam penelitian ini tanah lempung ditambahkan

campuran semen dan abu sekam padi dengan perbandingan 3:2 (tiga untuk semen

dan dua abu sekam padi) dengan proporsi campuran sebesar 0%, 8%, dan 16%.

4.2 Kadar Air Tanah

Kadar air tanah sangat berhubungan dengan kepadatan tanah itu sendiri.

Pada nilai kadar air yang rendah, sebagian besar tanah cenderung menjadi kaku

dan sukar untuk dipadatkan. Dengan peningkatan kadar air, tanah menjadi lebih

mudah dibentuk dan dipadatkan sehingga akan dihasilkan kerapatan kering yang

lebih tinggi. Akan tetapi, pada kadar air yang tinggi, kerapatan kering menjadi

berkurang sejalan bertambahnya kadar air, yang mana air tersebut akan mengisi

dan volume tanah tanah bertambah secara proporsional. Dengan kata lain tanah

tidak akan menjadi lebih padat seiring meningkatnya kadar air.

Kadar air tanah diteliti menggunakan 3 sampel undisturbed dengan

kedalaman pengambilan sampel 1 meter. Hasil penelitian kadar air tanah asli

dicantumkan pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil pengujian kadar air tanah

Sampel Kadar Air (%)

Titik 1 38.65%

Titik 2 40.30%

Titik 3 38.25%

Rata-Rata 39.07 %

55

Jadi kadar air tanah di daerah Munggu berada pada rentang 38,25 % sampai

dengan 40,30 % dengan kadar air rata-rata sebesar 39,07 %. Data dan perhitungan

mengenai kadar air tanah asli ini dapat dilihat pada lampiran A Tabel 4.1 sampai

Tabel 4.3.

4.3 Gradasi Butiran (Analisis Ukuran Butir)

Tanah memiliki ukuran partikel yang berbeda tergantung jenis tanah

tersebut. Tanah lempung merupakan jenis tanah dengan ukuran butir lebih kecil

dari 2 mikron atau 0,002 mm. Ukuran butir dapat ditentukan dengan menyaring

sejumlah tanah melalui seperangkat saringan yang disusun dengan lubang yang

paling besar berada paling atas dan makin bawah semakin kecil. Untuk butiran

yang lebih kecil dari saringan no. 200 dilakukan uji hydrometer. Gradasi butiran

diteliti menggunakan sampel terganggu (disturbed) dengan kedalaman

pengambilan sampel 1 meter. Data dan perhitungan mengenai gradasi butiran ini

dapat dilihat pada lampiran A Tabel 4.4 sampai Tabel 4.6. Rangkuman hasil

penelitian analisa saringan dicantumkan pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil pengujian gradasi butiran

Keterangan Tanah Lempung Munggu (%)

Persentase lolos ayakan no. 10 (2mm) 99,92

Persentase lolos ayakan no. 20 (0,85 mm) 99,66

Persentase lolos ayakan no. 40 (0,425 mm) 99,18

Persentase lolos ayakan no. 80 (0,200 mm) 98,16

Persentase lolos ayakan no. 100 (0,150 mm) 97,46

Persentase lolos ayakan no. 200 (0,075 mm) 96,98

Diameter butir yang lebih kecil dari 0,075 mm sampai 0,002

mm yang termasuk lanau 47,86

Diameter butir yang lebih kecil dari 0,002 mm yang

termasuk lempung 49,12

56

Gambar 4.1 Grafik gradasi butiran tanah Munggu

Dari Tabel 4.2 dan Gambar 4.1 dapat dilihat persentase butiran penyusun

tanah tersebut:

1. Lempung (Clay) = 49,12 % (berat diameter < 0,002 mm)

2. Lanau (Silt) = 47,86 % (berat diameter butirnya terletak antara 0,002 –

0,075 mm)

3. Pasir (Sand) = 3,02 % (berat diameter yang tertahan saringan no. 200)

Grafik Gradasi Butiran Tanah Munggu

57

Dari hasil yang diperoleh maka jenis tanah berdasarkan teskturnya bisa

diperoleh setelah di plot pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Klasifikasi jenis tanah Munggu

Dari Gambar 4.2 maka tanah lempung di daerah Munggu dapat dikatego-

rikan sebagai tanah lempung berlanau.

4.4 Berat Jenis (Specific Gravity)

Berat jenis (Gs) adalah perbandingan antar berat butir tanah dengan berat air

suling dengan volume sama pada suhu tertentu. Penelitian berat jenis tanah

dilakukan dengan menggunakan sampel tanah terganggu (disturbed sample) yang

ditambahkan campuran semen dan abu sekam padi dengan perbandingan 3:2 (tiga

untuk semen dan dua abu sekam padi) dengan proporsi campuran sebesar 0%, 8%,

dan 16%. Dari hasil penelitian berat jenis tanah didapat data seperti pada Tabel

4.3.

58

Tabel 4.3 Hasil pengujian berat jenis tanah

Persentase Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi

0% 8% 16%

Berat Jenis 2,618 2,587 2,553

Berdasarkan penelitian berat jenis tersebut didapat nilai berat jenis tanah

tanpa campuran semen dan abu sekam padi dengan perbandingan 3:2 (tiga untuk

semen dan dua abu sekam padi) dengan pemeraman sebesar 2,618 (0%), 2,587

(8%), 2,553 (16%).

4.5 Batas-batas Atterberg

Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah

tersebut dapat diremas-remas (remolded) tanpa menimbulkan retakan. Sifat

kohesif ini disebabkan karena adanya air yang terserap (absorbed water)

disekeliling permukaan dari partikel lempung. Bilamana kadar air sangat tinggi,

campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena

itu, atas dasar air yang dikandung pada tanah, tanah dapat dipisahkan kedalam

empat keadaan dasar, yaitu: padat, semi padat, plastis, dan cair. Kadar air,

dinyatakan dalam persen, di mana terjadi transisi dari keadaan padat ke keadaan

semi-padat didefinisikan sebagai batas susut (shrinkage limit). Kadar air dimana

transisi dari keadaan semi-padat ke keadaan plastis terjadi dinamakan batas plastis

(plastic limit), dan dari keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batas cair

(liquid limit). Batas-batas ini dikenal sebagai batas-batas Atterberg. Dalam

penelitian batas-batas atterberg ini didapat data-data batas cair, batas plastis, dan

batas susut.

4.5.1 Batas Cair (Liquid Limit)

Penelitian batas cair tanah dilakukan dengan menggunakan sampel tanah

terganggu (disturbed) yang ditambahkan campuran semen dan abu sekam padi

dengan perbandingan 3:2 (tiga untuk semen dan dua abu sekam padi) dengan

proporsi campuran sebesar 0%, 8%, dan 16%. Rangkuman hasil penelitian berat

jenis tanah didapat data seperti pada Tabel 4.4.

59

Tabel 4.4 Hasil pengujian batas cair

Persentase Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi

0% 8% 16%

LL (%) 84,49 75,49 70,86

Dari rangkuman tersebut dapat dilihat bahwa batas cair tanah lempung

Munggu tanpa campuran sebesar 84,49%, yang menunjukkan bahwa tanah

lempung tersebut termasuk ekstra high liquid limit yang lebih besar dari 80%.

Setelah dilakukan penambahan campuran semen dan abu sekam padi, nilai batas

cair tanah tersebut mengalami penurunan hingga pada penambahan 20%

campuran semen dan abu sekam padi batas cair tanah tersebut menjadi 69,63%.

Penambahan abu sekam padi menyebabkan pori-pori tanah yang mulanya terisi air

digantikan oleh abu sekam padi yang menyebabkan air dalam pori berkurang dan

tanah menjadi lebih kering. Selain itu, penambahan semen menyebabkan

terjadinya proses sementasi yang mengikat butiran-butiran pada tanah sehingga

menjadi lebih kaku dan air yang berada di dalam tanah juga berkurang. Hasil data

dan perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A Tabel 4.10 sampai

Tabel 4.13.

4.5.2 Batas Plastis (Plastic Limit)

Penelitian batas plastis tanah dilakukan dengan menggunakan sampel tanah

terganggu (disturbed) yang ditambahkan campuran semen dan abu sekam padi

dengan perbandingan 3:2 (tiga untuk semen dan dua abu sekam padi) dengan

proporsi campuran sebesar 0%, 8%, dan 16%. Rangkuman hasil penelitian batas

plastis tanah didapat data seperti pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Hasil pengujian batas plastis

Persentase Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi

0% 8% 16%

PL (%) 31,80 37,97 40,54

60

Dari hasil tersebut menunjukkan bahwa nilai batas plastis di daerah Munggu

sebesar 31,80 %, kemudian berangsur-angsur meningkat seiring penambahan

campuran semen dan abu sekam padi dengan proporsi campuran sebesar 0%, 8%,

dan 16% pada tanah lempung tersebut, diperoleh nilai batas plastis terbesar terjadi

pada penambahan campuran sebanyak 16 % dengan nilai batas plastis 40,54 %.

Peningkatan nilai batas plastis ini disebabkan karena penambahan campuran

semen dan abu sekam padi. Semen membuat tanah lempung tersebut mengalami

sementasi dan mengikat partikel-partikel tanah yang ada hal ini menyebabkan

tanah menjadi keras, dan menyebabkan peningkatan kadar air untuk membuat

tanah tersebut dalam keadaan plastis. Penambahan abu sekam padi hampir sama

seperti semen, sifat pozzolan pada abu sekam padi juga ikut membantu semen

dalam proses sementasi yang menyebabkan tanah menjadi semakin keras. Hasil

data dan perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A Tabel 4.13

sampai Tabel 4.15

4.5.3 Batas Susut (Shrinkage Limit)

Penelitian batas susut tanah dilakukan dengan menggunakan sampel tanah

terganggu (disturbed) yang ditambahkan campuran semen dan abu sekam padi

dengan perbandingan 3:2 (tiga untuk semen dan dua abu sekam padi) dengan

proporsi campuran sebesar 0%, 8%, dan 16%. Rangkuman hasil penelitian batas

susut tanah didapat data seperti pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Hasil pengujian batas susut

Persentase Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi

0% 8% 16%

SL (%) 23,82 43,30 54,04

Dari hasil tersebut menunjukkan bahwa nilai batas plastis di daerah Munggu

sebesar 23,82 %, kemudian berangsur-angsur meningkat seiring penambahan

campuran semen dan abu sekam padi dengan proporsi campuran sebesar 0%, 8%,

dan 16% pada tanah lempung tersebut, diperoleh nilai batas plastis terbesar terjadi

pada penambahan campuran sebanyak 16 % dengan nilai batas plastis 54,04 %.

Peningkatan nilai batas plastis ini disebabkan karena penambahan campuran

61

semen dan abu sekam padi. Semen membuat tanah lempung tersebut mengalami

sementasi dan mengikat partikel-partikel tanah yang ada hal ini menyebabkan

tanah menjadi keras, dan menyebabkan peningkatan kadar air untuk membuat

tanah tersebut dalam keadaan plastis. Penambahan abu sekam padi hampir sama

seperti semen, sifat pozzolan pada abu sekam padi juga ikut membantu semen

dalam proses sementasi yang menyebabkan tanah menjadi semakin keras. Nilai

batas susut juga dapat digunakan mengidentifikasi ekspansifitas tanah tersebut,

semkin besar nilai batas susut, semakin kecil ekspansifitasnya. Hasil data dan

perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A Tabel 4.16 sampai Tabel

4.18.

4.5.4 Indeks Plastisitas

Indeks plastisitas merupakan selisih antara batas cair dan batas plastis tanah.

Dari penelitian batas cair dan batas plastis tanah yang dilakukan dengan

menggunakan sampel tanah terganggu (disturbed) yang ditambahkan campuran

semen dan abu sekam padi dengan perbandingan 3:2 (tiga untuk semen dan dua

abu sekam padi) dengan proporsi campuran sebesar 0%, 8%, dan 16% diperoleh

nilai indeks plastisitas seperti pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7 Hasil pengujian indeks plastisitas

Persentase Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi

0% 8% 16%

IP (%) 52,69 37,51 30,32

Dari pengujian indeks plastisitas yang dilakukan, dapat dilihat bahwa indeks

plastisitas pada tanah lempung Munggu dengan campuran semen dan abu sekam

padi 0% sebesar 52,69% ini menunjukkan tanah tersebut memiliki potensi

mengembang yang tinggi. Setelah dilakukan penambahan campuran semen dan

abu sekam padi terjadi penurunan nilai indeks plastisitas menjadi 30,32 % pada

campuran semen dan abu sekam padi sebesar 16 % dengan kata lain memperkecil

potensi kembang susut tanah tersebut. Penurunan nilai indeks plastisitas ini

disebabkan pori-pori pada tanah telah diisi oleh abu sekam padi, yang

menyebabkan sensitivitas tanah terhadap air menjadi berkurang, selain itu semen

berperan dalam proses pengerasan tanah tersebut (mengikat partikel-partikel

62

lempung) sehingga memperkecil potensi kembang susut tanah akibat air.

Penurunan indeks plastisitas yang terjadi hingga 28,33% masih tergolong ke

dalam tanah plastisitas tinggi, ini disebabkan karena semen lebih cocok untuk

tekstur tanah kepasiran, sedangkan untuk tanah lempung lebih cocok

menggunakan kapur.

4.6 Pemadatan Tanah

Pemadatan merupakan suatu usaha untuk mempertinggi kerapatan tanah

dengan pemakaian energi mekanis untuk menghasilkan pemampatan partikel atau

suatu proses ketika udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan cara mekanis.

Di lapangan biasanya digunakan mesin gilas, alat-alat pemadat dengan getaran

dan alat tekan statik yang menggunakan piston dan mesin tekanan. Pengujian

pemadatan ini bertujuan untuk mencari nilai dari berat volume kering maksimum

dan kadar air optimum dari sampel tanah tersebut. Penelitian pemadatan ini

menggunakan metode standar proktor. Bila kadar air suatu tanah rendah maka

tanah tersebut akan kaku dan sukar dipadatkan. Namun bila ditambahkan air pada

tanah yang dipadatkan tersebut maka air akan berfungsi sebagai

pembasah/pelumas pada partikel-partikel tanahnya. Karena adanya air, partikel-

partikel tersebut akan lebih mudah bergerak dan bergeser satu sama lainnya dan

membuat kedudukan yang lebih rapat. Peningkatan kadar air secara bertahap akan

menyebabkan berat dari bahan padat tanah per satuan volume juga meningkat

secara bertahap, sampai adanya penambahan kadar air tertentu yang akan

menurunkan berat volume kering tanah dari tanah tersebut, hal ini disebabkan

karena air lebih banyak menempati ruang pori-pori tanah. Pada keadaan ini

dimana kadar air yang memberikan berat volume kering maksimum disebut kadar

air optimum.

Pada tanah lempung di daerah Munggu ini didapat kadar air optimum

sebesar 40,00% dan kepadatan maksimum sebesar 1,280 gr/cm3. Penelitian

dilakukan dengan mencampurkan tanah lempung didaerah Munggu dengan

campuran semen dan abu sekam padi dengan proporsi campuran sebesar 0%, 8%,

dan 16%. Hasil data dan perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A

63

Tabel 4.19 sampai Tabel 4.21. Rangkuman hasil pengujian pemadatan dapat

dilihat pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Hasil pengujian pemadatan standar dengan dan tanpa pemeraman

Persentase Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi

0% (T) 0% (D) 8%(T) 8%(D) 16%(T) 16%(D)

Wopt 35,54% 40,00% 41,58% 44,80% 45,15% 48,30%

γd maks

(gr/cm3) 1,1816 1,280 1,0782 1,220 1,0166 1,046

Dari Tabel 4.8 dapat dilihat terjadi peningkatan kadar air optimum tanah

lempung yang diperam serta dicampurkan semen dan abu sekam padi, dari nilai

kadar air optimum tanpa campuran sebesar 35,54% menjadi 40,00% pada

penambahan semen dan abu sekam padi sebesar 0%. Penambahan semen

seharusnya mengurangi kadar air optimum pada tanah tersebut, hal ini disebabkan

semen mengisi rongga pori tanah, yang pada kondisi tanah asli, rongga pori

tersebut terisi oleh air dan udara. Akibat adanya semen dalam rongga pori tanah

ini, prosentase air yang dikandung tanah menjadi berkurang. Tetapi dengan

adanya pemeraman yang memberikan kesempatan air masuk kedalam pori seta

adanya abu sekam padi, memberikan pengaruh yang lebih kuat terhadap

perubahan kadar air optimum tersebut yang menyebabkan terjadinya peningkatan

kadar air optimum. Semakin lama diperam dan semakin banyak abu sekam padi

yang ditambahkan pada tanah lempung akan membuat tanah lempung menjadi

lebih banyak menyerap air untuk mencapai kepadatan maksimumnya karena abu

sekam padi sangat sensitif terhadap air. Penambahan abu sekam padi mampu

mengisi pori di dalam tanah, sehingga penambahan abu sekam padi pada tanah

lempung akan mengurangi pori pada tanah tersebut, akan tetapi tidak mengurangi

jumlah air yang diserap, melainkan mempercepat air untuk diserap ini disebabkan

kemampuan abu sekam padi untuk menyerap air termasuk tinggi sehingga jumlah

air untuk mencapai kepadatan maksimum akan menjadi lebih tinggi.

Pada Tabel 4.8 juga diperlihat pengaruh pemeraman terhadap tanah

lempung yang dicampur semen dan abu sekam padi terhadap kepadatan

maksimum menyebabkan meningkat, dari kepadatan maksimum tanah 1,1816

64

gr/cm3 menjadi 1,280 gr/cm

3 pada penambahan campuran sebanyak 0%.

Peningkatan kepadatan maksimum ini disebabkan oleh air lebih banyak berada

pada pori-pori tanah sehingga pergeseran butir-butir tanah akan terjadi lebih

mudah dan tanah menjadi lebih padat dan kuta.

4.7 Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Pengujian kuat tekan bebas (unconfined compression test) merupakan suatu

cara pemeriksaan untuk mendapatkan daya dukung tanah. Dalam percobaan ini

yang didapat adalah kuat tekan bebas dari tanah yaitu besarnya tekanan aksial

yang diperlukan untuk menekan suatu silinder tanah sampai pecah atau sebesar

20% dari tinggi tanah mengalami perpendekan bila tanah tersebut tidak pecah.

Pengujian dilakukan pada sampel tanah tidak terganggu dan sampel tanah

terganggu yang nantinya ditambahkan capuran semen dan abu sekam padi dengan

proporsi campuran sebesar 0%, 8%, dan 160% kemudian dilakukan pemeraman

selama 4 hari. Hasil pengujian kuat tekan bebas untuk sampel tidak terganggu

(undisturbed) diperoleh nilai rata-rata kuat tekan bebas sebesar 2,1555 kg/cm2,

sudut geser rata-rata sebesar 12o, dan kohesi rata-rata sebesar 1,0778 kg/cm

2.

Selanjutnya untuk hasil pengujian tanah lempung terganggu yang nantinya

ditambahkan capuran semen dan abu sekam padi dengan proporsi campuran

sebesar 0%, 8%, dan 16%, kemudian diperam selama 4 hari dapat dilihat pada

Tabel 4.9

Tabel 4.9 Hasil pengujian kuat tekan bebas (unconfined compression test) tanpa

dan dengan pemeraman.

Persentase Penambahan Semen dan Abu Sekam Padi

0% (T) 0%(D) 8%(T) 8%(D) 16%(T) 16%(D)

qu (kg/cm2) 2,1264 2,208 2,2079 2,323 2,2962 2,344

Ø (o) 12 14 16 18 22 24

cu (kg/cm2) 1,0632 1,104 1,1040 1,162 1,1481 1,172

Dari Tabel diatas memperlihatkan bahwa terjadi peningkatan nilai kuat

tekan bebas, sudut geser dalam, dan nilai kohesi pada tanah Lempung yang

dicampurkan campurn semen dan abu sekam padi sebesar 0%, 8%, dan 16%

65

kemudian diperam selama 4 hari. Nilai kuat tekan bebas tanah lempung di daerah

Munggu untuk sampel tanah terganggu (disturbed) tanpa pemeraman dan

campuran memiliki nilai kuat tekan bebas sebesar 2,1264 kg/cm2 yang terus

meningkat sebesar 2,208 kg/cm2 dengan melakukan pemeraman selama 4 hari.

Peningkatan kuat tekan bebas ini disebabkan karena adanya kesempatan air masuk

kedalaman lapisan tanah lebih banyak serta lebih lama terjadi terjadi sementasi

yang diberikan oleh semen kepada butiran-butiran tanah sehingga partikel-partikel

tanah akan berikatan kuat antara satu sama lain sehingga meningkatkan kekuatan

tanah tersebut, selain itu sifat abu sekam padi yang pozzolan juga membantu

semen dalam proses sementasi. Proses sementasi tersebut juga membantu lekatan

antara partikel tanah yang mana meningkatkan nilai kohesi tanah tersebut dari

nilai kohesi tanah lempung tanpa campuran 1,0632 kg/cm2 menjadi 1,104 kg/cm

2

pada campuran semen dan abu sekam padi sebesar 0% dengan pemeraman selama

4 hari.

66

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sesuai dengan

rumusan masalah yang dibuat sebagai berikut:

5.1.1 Karakteristik Tanah Lempung Ekspansif di Sekitar Jalan Raya

Munggu Ruas Jalan Canggu – Tanah Lot

1. Kadar air tanah asli rata-rata di daerah Munggu sebesar 39,07%.

2. Butiran penyusun tanah di daerah Munggu terdiri dari 49,12% lempung

(clay), 47,86% lanau (silt), 3,02% pasir (sand). Termasuk ke dalam

jenis tanah lempung kelanauan.

3. Berat jenis tanah lempung di daerah Munggu sebesar 2,618.

4. Dari pengujian batas-batas Atterberg diperoleh:

- Nilai batas cair (liquid limit) tanah lempung di daerah Munggu

sebesar 84,49% yang termasuk extra high liquid limit.

- Nilai batas plastis (plastic limit) tanah lempung di daerah Munggu

sebesar 31,80%.

- Nilai batas susut (shrinkage limit) tanah lempung di daerah

Munggu sebesar 23,82%.

- Nilai indeks plastisitas tanah lempung di daerah Munggu sebesar

52,69%.

5. Dari pengujian pemadatan standar diperoleh kadar air optimum tanah

lempung di daerah Munggu sebesar 35,54% (tanpa pemeraman) dengan

pemeraman selama 4 hari didapat 40,00%. Kemudian untuk berat

volume kering maksimum sebesar 1,1816 gram/cm3 (tanpa pemeraman)

dengan pemeraman selama 4 hari didapat 1,280 gram/cm3.

6. Berdasarkan pengujian kuat tekan bebas (UCT) diperoleh kuat tekan

bebas sebesar 2,1555 kg/cm2, sudut geser 12

o, dan kohesi sebesar

1,0778 kg/cm2 (tanpa pemeraman), dengan pemeraman selama 4 hari

didapat 2,208 kg/cm2, sudut geser 14

o, dan kohesi sebesar 1,104

kg/cm2.

67

5.1.2 Pengaruh Pemeraman terhadap tanah lempung yang dicampur Semen

dan Abu Sekam Padi dengan Proporsi Campuran 3:2 (Tiga untuk

Semen dan Dua untuk Abu Sekam Padi) terhadap Sifat-sifat Tanah

Ekspansif

1. Pengaruh pemeraman terhadap tanah yang dicampur semen dan abu

sekam padi menyebabkan peningkatan nilai kadar air optimum dan

berat volume kering. Untuk penambahan 0% campuran semen dan abu

sekam padi kadar air optimumnya meningkat sebesar 11,15%, sedang

berat volume keringnya meningkat 8,328%. Untuk penambahan 8%

campuran semen dan abu sekam padi kadar air optimumnya meningkat

sebesar 7,744%, sedang berat volume keringnya meningkat 13,151%.

Untuk penambahan 16% campuran semen dan abu sekam padi kadar air

optimumnya meningkat sebesar 6,977%, sedang berat volume

keringnya meningkat 2,892%.

2. Pengaruh pemeraman terhadap tanah yang dicampur semen dan abu

sekam padi juga menyebabkan peningkatan nilai kuat tekan, sudut

gesek, dan kohesi tanah. Untuk penambahan 0% campuran semen dan

abu sekam padi : kuat tekannya meningkat sebesar 3,837%, sudut

geseknya meningkat sebesar 16,667%, sedangkan kohesinya meningkat

sebesar 3,837%. Untuk penambahan 8% campuran semen dan abu

sekam padi : kuat tekannya meningkat sebesar 5,213%, sudut geseknya

meningkat sebesar 16,667%, sedangkan kohesinya meningkat sebesar

5,254%. Untuk penambahan 16% campuran semen dan abu sekam padi

: kuat tekannya meningkat sebesar 2,082%, sudut geseknya meningkat

sebesar 16,667%, sedangkan kohesinya meningkat sebesar 2,081%.

68

5.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan sehubungan dengan penelitian yang

dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Nilai indeks plastisitas yang masih tinggi walaupun sudah dilakukan

pemeraman disebabkan karena semen kurang cocok dengan perbaikan

tanah lempung, sebaiknya digunakan bahan lain seperti kapur dalam

perbaikan tanah lempung.

2. Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut tentang Pengaruh

pemeraman terhadap tanah yang dicampur semen dan abu sekam padi

dengan variasi pemeraman yang berbeda.

69

DAFTAR PUSTAKA

Adha, Idharmahadi. 2011. Pemanfaatan Abu Sekam Padi Sebagai Pengganti

Semen Pada Metode Stabilitas Tanah Semen. Jurnal Rekayasa Vol. 15

No. 1, April 2011.

Anonim. 1990. Panduan Praktikum Mekanika Tanah. Laboratorium Mekanika

Tanah Bagian Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.

Aryana Basoka, 2013. Pengaruh penambahan semen dan abu sekam padi dengan

proporsi campuran 3:2 (tiga untuk semen dan dua untuk abu sekam padi)

terhadap sifat-sifat tanah ekspansif. .(Tugas Akhir yang tidak

dipublikasikan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Udayana, 2013).

Bowles, J.E, 1997. Analisis dan Desain Pondasi Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Craig, R. F, 1986. Mekanika Tanah.Jakarta : Erlangga.

Das, B.M, Endah, N dan Indrasurya, 1988, Mekanika Tanah (Prinsip–prinsip

Rekayasa Geoteknis). Jilid I. Jakarta : Erlangga.

Hardiyatmo, Hary Christady. 1992. Mekanika Tanah 1. Jakarta: Gramedia.

Indrawati, Sri, 2013. Pengaruh Penambahan Abu Sekam Padi dan PasirTerhadap

Daya Dukung Tanah Ekspansif.(Tugas Akhir yang tidak dipublikasikan,

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana, 2013).

Redana, I W. 2011.Mekanika Tanah. Denpasar: Udayana University Press.

Suardi, Enita. 2005. Kajian Kuat Tekan Bebas Tanah Lempung yang Distabilisasi

Dengan Aditive Semen dan Kapur. Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa

Volume1, Nomor 1, Oktober 2005.

Trisnayani.2008. Pengaruh Penambahan Abu Sekam Padi dan Kapur Terhadap

Potensi Kembang susut Tanah Ekspansif.(Tugas Akhir yang tidak

dipublikasikan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Udayana, 2008).

Wesley, L. D. 1977. Mekanika Tanah Cetakan IV. Jakarta: Badan Penerbit

Percetakan Umum.