PENGARUH PENAMBAHAN PASIR PADA TANAH LEMPUNG TERHADAP KUAT GESER DAN STABILISASI TANAH
TUGAS AKHIR
Dibuat Untuk Memenuhi Persyaratan Dalam Menyelesaikan Pendidikan Program Studi DIV Perancangan Jalan dan Jembatan Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
Ade Septayani
061240111438
Dwi Albiah Owens
061240111442
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2016
PENGARUH PENAMBAHAN PASIR i
PADA TANAH LEMPUNG TERHADAP KUAT GESER DAN STABILISASI TANAH
TUGAS AKHIR
Palembang, Juli 2016 Disetujui Oleh Dosen Pembimbing Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Sriwijaya Pembimbing I
Pembimbing II
Ibrahim, S.T.,M.T NIP.196905092000031001
Sri Rezki Artini, S.T.,M.Eng NIP.198212042008122003
Mengetahui Ketua Program Diploma IV
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Drs.Raja Marpaung, S.T.,M.T NIP.195706061988031001
Drs.Arfan Hasan, M.T NIP.195908081986031002
ii
“ Maka kesabaran yang baik itulah Kesabaran-Ku. Dan Allah sajalah yang dimohonkan pertolongan-Nya terhadap apa yang kamu ceritakan” (Qs: Yusuf : 18) Kupersembahkan Tugas Akhir ini untuk :
ÿ Allah Swt yang selalu memberikan rahmat tak terhitung walau satu desiran nafas, Rasul-Nya yang telah memberikan suri tauladan. ÿ Kedua orang tuaku tercinta, Ayahandaku Sepasir dan Ibundaku Rivnita, yang telah begitu banyak memberikan pelajaran bagaimana untuk hidup berguna didunia, yang merawat dan tak henti menbekaliku dengan doa-doa tulusnya. Kakakku Fajri dan Adikku Putri, terima kasih atas do’a dan dukungan yang kalian berikan. ÿ Saudara-saudaraku dan seluruh keluarga besarku tercinta. Terima kasih atas motivasi & semangat yang kalian berikan. ÿ Dosen Pembimbingku Bapak Ibrahim dan Ibu Sri Rizki Arteni yang telah sabar membimbing dan memberi kami ilmu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. ÿ Semua Guru dan Dosenku yang telah berjasa dalam mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepadaku dengan tulus tanpa pamrih. Terima kasih, semoga Allah SWT selalu memuliakan kalian. ÿ Semua Sahabatku, Idami, Okta, Merina, Wety, Iska, Almh. Meida, dek Dwi Cahyati, dek sara shapiyah, dek ditya serta teman-teman satu lingkaran Ukhuwah. BPH UKM Karisma Tahun 2014-2015 dan BPH UKM Karisma tahun 2015-2016, terimakasih untuk dukungan dan semangat yang telah kalian berikan. ÿ Dwi Albiah Owens Partnerku dalam menyelesaikan Tugas Akhir, terimakasih telah berjuang bersama dan sabar dalam menghadapiku. ÿ Teman-teman 8 PJJ A angkatan 2012 (Ari, Della, Erika, Budi, Hadi, Imam, Indra, Batara, Kholidi, Maoly, Pandu, Fahjri, Nyimas, Pebri, Sahra, Yogi, Sorian, Indah,dan Yoriska) terimakasih telah membersamai selama kurun waktu 4 tahun terakhir ini, memori yang tersimpan semoga selalu melekat hingga saat kita kembali bertemu di Puncak kesuksesan Aamiin J ÿ Keluarga besar Politeknik Negeri Sriwijaya, Khususnya Jurusan Teknik Sipil yang telah memberikan begitu banyak pelajaran
iii
ÿ Keluarga besar UKM KARISMA (Keluarga Tarbiyah Islamiyah) Politeknik Negeri Sriwijaya, Adik – adik Lingkaran cinta Kampus POLSRI dan SMA N 2 Palembang ÿ Almamaterku... “FALL SEVEN TIMES, STAND UP EIGHT”
Ade Septayani, 2016
iii
“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai dari suatu urusan, tetaplah bekerja keras untuk urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap (Q.S Al Insyirah : 6-8)” “Berangkat dengan penuh keyakinan, Berjalan dengan penuh keikhlasan dan Istiqomah dalam menghadapi cobaan” “Jika proses menuju keberhasilan tidak mudah itu wajar, karena jalan menuju keberhasilan kita harus mendaki ke atas”
“Education is the most powerful weapon which you can use to change the world” Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada : 1. Terimakasih kepada Allah SWT dan Rasulullah SAW, yang senantiasa memberikan kesehatan, kemudahan dan senantiasa memberikan petunjuk-Nya sehingga saya bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Saya persembahkan cinta dan sayangku kepada mama dan papa yang senantiasa berdoa dan memberikan motivasi sehingga saya dapat menyelesaikan TA ini. 3. Dosen pembimbingku Bpk.Ibrahim S.T.,M.T dan Ibu Sri Rezki Artini S.T.,M.Eng yang dengan sabar dan penuh keikhlasan mengajarkan dan membimbing kami sehingga kami bisa menyelesaikan TA ini tanpa bimbingan dan do’a dari bapak dan Ibu kami tidak bisa melakukan semua ini. 4. Kepada saudaraku Aldino Subarka dan Dini Susanti yang senantiasa mendoakan dan memotivasi adiknya terus menerus. 5. Partner kerjaku Ade Septayani yang telah membersamai dari KP sampai selesainya TA, maaf jika selama proses penyusunan terlalu banyak emosionalnya.. Bukan karena kebencian atau apapun, tetep jadi deskmate sampai kapanpun ya J 6. Teman-teman seperjuanganku 8 PJJA, yakinlah kita masuk bersama dan kita akan LULUS bersama juga. Jangan pernah melupakan kekonyolan dan kenangan kita hari ini, yakinlah esok hari kita akan berjumpa dengan kesuksesan yang telah kita raih (aamiin). 7. Sahabat-sahabat kecilku sedari dulu (Della, Nia, dan Ririn) yang senantiasa mendoakan dan mendukung di setiap langkahku. Semoga persahabatan kita selalu terbina hingga nanti. 8. Adik-adik yang senantiasa membantu proses penelitian (Decil, Relien, Ridho, Shaid), khusunya decil thank you so much. Temen ngelab (della, Erika, pebri) thank you J. 9. Dia yang selalu mendoakan, memberikan motivasi dan semangat, Thank you. 10. Almamaterku yang selalu aku banggkan POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA. - Aku datang, aku belajar, aku sabar dan aku berhasil. Terimakasih semua iv
Dwi Albiah Owens
ABSTRAK
v
Tanah lempung memiliki kemampuan daya dukung tanah yang rendah sehingga sering menimbulkan kerusakan pada jalan. Dalam bangunan teknik sipil nilai CBR dan kuat geser tanah dasar berpengaruh dalam perencanaan baik bangunan gedung, jalan maupun jembatan. Oleh karena itu, sebelum tanah dasar itu digunakan seorang perencana dapat melakukan stabilisasi untuk menambah daya dukung tanah. Pada tanah yang merupakan campuran antara tanah halus dan tanah kasar, kekuatan geser disebabkan karena adanya lekatan (karena kohesi) dan gesekan antara butir-butir tanah (karena sudut). Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan pasir yang dicampurkan pada tanah lempung dengan variasi 0%; 10%; 20%; 25% dan 30% terhadap parameter uji CBR dan kuat geser tanah. Berdasarkan klasifikasi AASHTO tanah tergolong jenis tanah A-7-5 yaitu tanah berlempung dan berdasarkan klasifikasi USCS tanah tergolong tanah CH yaitu lempung tak organic dengan plastisitas tinggi (fat clay). Tanah ini mempunyai specific gravity 2,50, batas cair 51,89%, batas plastis 33,96% dan indeks plastis 17,93%. Tanah mempunyai berat isi kering (ɣd) 1,378 gr/cm3. Dengan Wopt 20,04%. Pengaruh penambahan pasir pada tanah lempung meningkatkan nilai CBR dan kuat geser tanah. Dimana nilai CBR tanah asli perendaman yaitu 3,00 dan setelah penambahan pasir pada variasi 30% mendapat nilai CBR yaitu 6,14%. nilai CBR tanah asli tanpa perendaman yaitu 13,40 dan setelah penambahan pasir pada variasi 30% mendapat nilai CBR yaitu 18,70%. Nilai kohesi dan sudut geser dalam maksimum pada variasi 30% yaitu nilai kohesi 29,778 (kg/cm2) dan sudut geser 38,523ᶛ. Dengan demikian semakin ada penambahan pasir maka dapat meningkatkan nilai CBR, nilai kohesi semakin menurun dan nilai sudut geserakan semakin meningkat
Kata kunci : Tanah lempung, Pasir, Kuat Tekan Bebas, CBR, Kuat geser tanah.
vi
ABSTRACT Clay has low bearing capacity so that often cause damage of road. In civil engineering building CBR value and shear strength subgrade take effect in the planning either building or bridge. Before the subgrade is used, an author can do stabilization to increase soil bearing capacity. The soil which is a mixture between smooth soil and hard soil, shear strength caused by sticky ( because of cohesion) and friction between grains of soil (because of angle). The purpose of this research is to know the influence of adding sand which is mixed by the clay with variation of 0%; 10%; 20%; 25%; and 30% to parameter test of CBR and shear strength. Based on AASHTO classification, soil classified into type of A-7-5 which is clay and based on USCS classification, soil classified into CH soil which is unorganic clay with high plasticity (fat clay). This soil has spesific gravity 2,50, liquid limit 51,89%, plastic limit 33,96% and plasticity index 17,93%. Soil has dry content weight (ɣd) 1,378 gr/cm3. With Wopt 20,04%. The influence of adding sand on clay will increase CBR value and shear strength. Where CBR value of soil in the original submersion is 3,00 and after extra sand in 30% variation get CBR value 6,14%. Value CBR of the original soil without submersion is 13,40 and after adding sand in the variation of 30% is 18,70%. Cohesion value and maximum shear angle in the variation of 30% is cohesion value 29,778 (kg/cm2) and shear angle 38,523ᶛ. Therefore if there is an adding sand, it can increase CBR value, the decreasing of cohesion value and the increasing of shear angle value. Key words: Clay, Sand, Unconfined Test, CBR, Shear Strength
KATA PENGANTAR
vii
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan dan melimpahkan rahmat-Nya serta Shalawat beriring salam kepada Nabi Muhammad SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dari awal hingga akhir dengan baik dan sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan. Tugas akhir ini dibuat untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma IV Program Studi Perancangan Jalan dan Jembatan di Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Sriwijaya. Adapun judul laporan akhir ini adalah “Pengaruh Penambahan Pasir Pada Tanah Lempung Terhadap Kuat Geser dan Stabilisasi Tanah” Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan pengarahan serta bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Bapak Dr.Ing Ahmad Taqwa,M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2.
Bapak Drs.Arfan Hasan .,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Sriwijaya.
3.
Bapak Drs. Raja Marpaung, S.T.,M.T selaku Ketua Program Studi Diploma IV Perancangan Jalan dan Jembatan Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Sriwijaya.
4.
Bapak Ibrahim, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I, yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan.
5.
Ibu Sri Rezki Artini.,S.T.,M.Eng selaku Pembimbing II, yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan.
6.
Bapak dan Ibu dosen Jurusan Teknik Sipil yang telah mendidik, membimbing, dan mengarahkan penulis selama proses belajar mengajar.
7.
Kedua orang tua yang telah memberikan doa, restu, dan dukungan kepada kami hingga sampai saat ini.
8.
Teman-teman yang telah membantu dalam proses penelitian di laboratorium maupun dalam pengerjaan tugas akhir. viii
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Palembang,
Penulis
DAFTAR ISI
ix
Juli 2016
Halaman HALAMAN JUDUL .................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................
ii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................
iii
ABSTRAK .................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ...............................................................................
viii
DAFTAR ISI ..............................................................................................
x
DAFTAR TABEL .....................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xvi
BAB I
PENDAHULUAN ....................................................................
1
1.1 Latar Belakang .....................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................
2
1.3 Tujuan dan Manfaat .............................................................
2
1.4 Ruang Lingkup Penelitian ...................................................
3
1.5 Sistematika Penulisan ...........................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................
4
2.1 PengertianTanah ..................................................................
4
2.2 Klasifikasi Tanah..................................................................
6
2.2.1 Klasifikasi berdasarkan tekstur ..................................
7
2.2.2 Klasifikasi berdasarkan pemasaran ...........................
7
BAB II
2.3 Tanah lempung ....................................................................
13
2.3.1 Susunan tanah lempung .............................................
14
2.3.2 Pengaruh air pada tanah lempung ..............................
19
2.3.3 Sifat-sifat tanah lempung ...........................................
20
2.4 Tanah pasir ..........................................................................
21
x
2.5 Stabilisasi Tanah Dasar .......................................................
21
2.5.1 Stabilisasi volume tanah ............................................
22
2.6 Pemadatan ............................................................................
24
2.7 California Bearing Ratio (CBR)...........................................
27
2.8 UJi Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ..............
29
2.9 Kuat geser tanah .................................................................
31
2.9.1 Kuat geser tanah lempung .........................................
34
2.9.2 Kuat geser tanah pasir ...............................................
35
2.10 Prosedur pengujian laboratorium .......................................
36
2.10.1 Pengujian sifat fisis tanah..........................................
36
2.10.2 Pengujian sifat mekanis tanah...................................
42
2.11 Uji statistik ..........................................................................
46
2.11.1 Validasi .................................................................... 2.11.2 Analisi deskriptif ...................................................... 2.11.3 Uji validitas dengan bantuan SPSS ..........................
46 47 34
2.12 Pembuatan benda uji ...........................................................
49
2.13 Analisa dan pembahasan ....................................................
49
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..............................................
50
3.1 Pengertian Metodologi Penelitian .......................................
50
3.2 Lokasi dan Tempat Penelitian .............................................
51
3.3 Teknik Pengumpulan Data ..................................................
51
3.3.1 Data Primer ................................................................
52
3.3.2 Data Sekunder ...........................................................
53
3.4 Tahapan Penelitian ..............................................................
54
3.4.1 Diagram Alir Tahapan Penelitian ..............................
54
3.4.2 Pengujian Sifat Fisis Tanah .......................................
57
3.4.3 Pengujian Sifat Mekanis Tanah ................................
70
3.5 Variabel Penelitian ..............................................................
75
3.6 Metode Pengolahan Data .....................................................
76
xi
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................
79
4.1 Hasil Pengujian Laboratorium .............................................
80
4.1.1 Pengujian Sifat Fisis Tanah .......................................
80
4.1.2 Pengujain Sifat Mekanis Tanah .................................
83
4.2 Pembahasan .........................................................................
89
4.2.1 Klasifikasi Tanah Asli ...............................................
89
4.2.2 Karakteristik tanah Lempung Dengan Campuran Additive .....................................................................
90
4.3 Analisa Data ........................................................................
98
4.3.1 Pengaruh Penambahan Chemical Geopolymer Terhadap Nilai CBR Tanpa Perendaman .................
98
4.3.2 Pengaruh Penambahan Chemical Geopolymer Terhadap Nilai CBR Perendaman ...........................
99
4.3.1 Pengaruh Penambahan Chemical Geopolymer Terhadap Nilai CBR Tanpa Perendaman .................
98
4.3.2 Pengaruh Penambahan Chemical Geopolymer
BAB V
Terhadap Nilai CBR Perendaman ...........................
99
5.1 Kesimpulan ..........................................................................
93
5.2 Saran ....................................................................................
94
PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL xii
Halaman Tabel 2.1 Sistem Klasifikasi Tanah Unified ..............................................
14
Tabel 2.2 Sistem Klasifikasi Tanah USCS ................................................
15
Tabel 2.3 Klasifikasi Tanah untuk Tanah Dasar Jalan Raya (AASHTO)....
16
Tabel 2.4 Klasifikasi Tanah Sistem (AASHTO) .........................................
16
Tabel 2.5 Unsur Kimia Tanah Lempung ....................................................
23
Tabel 2.6 Rentang Pertukaran Kation dalam Minerai Lempung ...............
24
Tabel 2.7 Aktivitas Tanah Lempung ..........................................................
25
Tabel 2.8 Berat Jenis Tanah (GS) ..............................................................
39
Tabel 2.9 Potensi Pengembangan Berbagai Nilai Indeks Plastisitas .........
42
Tabel 2.10 Harga-harga Batas Atterberg untuk Mineral Lempung ...........
42
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tanah Asli .......................................................
73
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Berat Jenis Tanah (Spesific Gravity) .......
75
Tabel 4.3 Nilai Batas-Batas Konsistensi (Atterberg Limit) .......................
75
Tabel 4.4 Hasil Uji Gradasi Butiran Tanah ................................................
76
Tabel 4.5 Data Hasil Uji Kuat Tekan Bebas ..............................................
79
Tabel 4.6 Data Nilai CBR Tanpa Perendaman (Unsoaked)........................
83
Tabel 4.7 Data Nilai CBR Perendaman 4 Hari (96 Jam) ............................
85
Tabel 4.8 Data Nilai Swelling Potential......................................................
86
Tabel 4.9 Perhitungan Validitas Persentase Chemical Geopolymer dan Nilai CBR Tanpa Perendaman ........................
88
Tabel 4.10 Perhitungan Validitas Persentase Chemical Geopolymer dan Nilai CBR Perendaman .................................
89
Tabel 4.11 Perilaku Tanah Akibat Penambahan Bahan Additive Chemical Geopolymer ...............................................................................
xiii
91
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Diagram Plastisitas (ASTM) ..................................................
14
Gambar 2.2 Single Silika Tetrahedral (Das Braja M, 1988) ....................
19
Gambar 2.3 Isometrik Silika Sheet (Das Braja M, 1988) ..........................
20
Gambar 2.4 Single Alluminium Oktahedron (Das Braja M, 1988) ..........
20
Gambar 2.5 Isometric Oktahedral Sheet (Das Braja M, 1988) ................
20
Gambar 2.6 Struktur kaolinite (Das Braja M, 1988) .................................
21
Gambar 2.7 Struktur montmorillonite (Das Braja M, 1988).......................
22
Gambar 2.8 Struktur illite (Das Braja M, 1988) .........................................
22
Gambar 2.9 Skema uji batas cair.................................................................
41
Gambar 2.10 Analisis Distribusi Ukuran Butir ..........................................
44
Gambar 3.1 Bagan Diagram Alir Penelitian ..............................................
56
Gambar 4.1 Hubungan % Chemical Geopolymer dengan % Lolos No. 200 ...................................................................................
76
Gambar 4.2 Hubungan % Chemical Geopolymer dengan % Tertahan No. 200 ...................................................................................
77
Gambar 4.3 Grafik Pemadatan Tanah asli ..................................................
78
Gambar 4.4 Hubungan persentase bahan tambah dengan nilai berat jenis .........................................................................................
80
Gambar 4.5 Perilaku % Chemical Geopolymer Terhadap Batas-Batas Konsistensi Tanah ...................................................................
82
Gambar 4.6 Gradasi Ukuran Butir dengan Variasi Penambahan Chemical Geopolymer ............................................................
82
Gambar 4.7 Hubungan Persentase Bahan Tambah dengan Nilai CBR Tanpa Perendaman .................................................................
84
Gambar 4.8 Hubungan Persentase Bahan Tambah dengan Nilai CBR Rendaman................................................................................
xiv
85
Gambar 4.9 Hubungan Persentase Bahan Tambah dengan Nilai Swelling Potential ..................................................................................
86
Gambar 4.10 Hubungan Persentase Additive dengan Nilai Unconfined.....
87
Gambar 4.11 Hubungan Persentase Additive dengan Nilai CBR Tanpa Perendaman ..........................................................................
88
Gambar 4.12 Hubungan Persentase Additive dengan Nilai CBR Perendaman ...........................................................................
DAFTAR LAMPIRAN
xv
91
Lampiran A. Data-data Hasil Pengujian Lampiran B. Dokumentasi Penelitian Lampiran C. Data-data Administrasi
xvi
