3/17/2016
TKS 4406 Material Technology I
Tanah dan Batuan
Dr.Eng. Achfas Zacoeb, ST., MT. Department of Civil Engineering Faculty of Engineering University of Brawijaya
Definisi • 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 organic yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruangruang kosong di antara partike-partikel padat tersebut (Braja M. Das, terjemahan:1995).
1
3/17/2016
Mekanika Tanah (Soil Mechanics) • Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu tanah juga berfungsi sebagai pendukung pondasi pada bangunan. Jadi seorang ahli teknik sipil harus juga mempelajari sifat-sifat dasar dari tanah, seperti asal usulnya, penyebaran ukuran butiran, kemampuan mengalirkan air (permeability), sifat pemampatan bila dibebani (compressibility), kekuatan geser, kapasitas daya dukun (bearing capacity) dan lainnya. Ilmu yang mempelajari tentang hal tersebut adalah Mekanika Tanah (Soil Mechanics).
Komposisi Tanah Tanah adalah campuran partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berikut : • Berangkal (boulders) : potongan batuan yang besar, biasanya lebih besar dari 250 sampai 300 mm. Untuk kisaran ukuran 150 sampai 250 mm, fragmen batuan ini disebut kerakal (cobbles) atau pebbles. • Kerikil (gravel) : partikel batuan yang berukuran 5 mm sampai 150 mm. • Pasir (sand) : partikel batuan yang berukuran 0,074 sampai 5 mm. Berkisar dari kasar (3 sampai 5 mm) sampai halus (< 1 mm).
2
3/17/2016
Komposisi Tanah (lanjutan) • Lanau (silt) : partikel batuan yang berukuran dari 0,002 sampai 0,074 mm. • Lempung (clay) : partikel mineral yang berukuran lebih kecil dari 0,002 mm. Partikelpartikel ini merupakan sumber utama dari kohesi pada tanah yang ”kohesif”. • Koloid (colloids) : partikel mineral yang ”diam”, berukuran lebih kecil dari 0,001 mm.
Sifat Dasar Fisik Tanah • • • • •
Distribusi ukuran partikel Kadar air Berat jenis Angka pori Berat unit
3
3/17/2016
Sifak Teknis yang Penting • Permeabilitas • Kompresibilitas • Kuat geser
Sifat Fisis Mineral Sifat-sifat fisis utama yang berguna untuk identifikasi mineral adalah : – Kekerasan (hardness) : material apa yang dapat digores mineral, dan sebaliknya material apa yang dapat menggores mineral. – Warna (color) : hijau, putih, tanpa warna, kelabu dan sebagainya. – Goresan (streak) : warna serbuk mineral yang terbentuk apabila permukaannya digores dengan benda keras.
4
3/17/2016
Sifat Fisis Mineral (lanjutan) • Kilap (luster) : penampilan permukaan yang baru saja dipecahkan yang terlihat dalam cahaya yang direfleksikannya (terang, berminyak, bersinar, mengkilap (metalic), redup dan sebagainya). • Berat jenis (spesific gravity) : berhubungan dengan berat sejumlah mineral. • Belahan (cleavage) : pecahan sepanjang bidang-bidang tertentu. • Retakan (fracture) : pecahan sepanjang garisgaris retakan yang tidak teratur. (Joseph E. Bowles, terjemahan : 1993)
Skala MOHS Dipakai sebagai dasar untuk mengevaluasi kekerasan mineral sebagai berikut : 1. Talkum (paling lembut) 2. Gipsum 3. Kalsit 4. Fluorit 5. Apatit 6. Felspar 7. Kuarsa 8. Topaz 9. Korundum 10. Intan (paling keras)
5
3/17/2016
Skala MOHS (lanjut) Skala ini ditemukan oleh mineralogis Jerman, Friedrich Mohs tahun 1812. Mohs mendefinisikan 10 tingkatan kekerasan mineral, yang waktu itu telah ditemukan semuanya kecuali batu permata. Skala itu menunjukkan 1 untuk "terlunak" dan 10 untuk "terkeras". Kekerasan suatu bahan diukur dengan mencari bahan terkeras yang dapat digores oleh bahan yang diukur, dan/atau bahan terlunak yang dapat menggores bahan yang diukur.
Ukuran Partikel Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt) atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tanah berdasarkan ukuran partikelnya, maka beberapa organisasi telah mengembangkan batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah (soil-separate-size limits).
6
3/17/2016
Ukuran Partikel (lanjut) Organisasi tersebut antara lain : • MIT (Massachussetts Institute of Technology). • USDA (United State Department of Agriculture). • AASSHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). • USCS (Unified Soil Classification System), yang dikembangkan oleh US. Army Corps of Engineer dan US. Bureau of Reclamation.
Ukuran Partikel (lanjut) Tabel 1. Batasan-batasan ukuran golongan tanah Nama Organisasi
Ukuran Butiran (mm) Kerikil
Pasir
Lanau
Lempung
MIT
>2
2 – 0,06
0,06 – 0,002
< 0,002
USDA
>2
2 – 0,05
0,05 – 0,002
< 0,002
AASSHTO
76,2 – 2
2 – 0,075
0,075 – 0,002
< 0,002
USCS
76,2 – 4,75
4,75 – 0,075
Halus (yaitu lanau dan lempung) < 0,075
7
3/17/2016
Konsistensi Tanah Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah tersebut dapat diremas-remas (remolded) tanpa menimbul retakan. Sifat kohesif ini disebabkan karena adanya air yang terserap (adsorbed water) di sekeliling permukaan dari partikel. Pada awal tahun 1900, seorang ilmuwan Swedia bernama Atterberg telah mengembangkan suatu metode untuk menjelaskan sifat konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air yang bervariasi. Olah karena itu, atas dasar air yang dikandung, tanah dapat dipisahkan ke dalam empat keadaan dasar yaitu : padat, semi padat, plastis dan cair.
Batas Atterberg Padat
Semi Padat
Plastis
Cair
Kadar air bertambah
Batas Susut (Shrinkage Limit)
Batas Plastis (Plastic Limit)
Batas Cair (Liquid Limit)
8
3/17/2016
Siklus Batuan Berdasarkan asal-usulnya, batuan dibagi menjadi tiga tipe dasar yaitu : 1. Batuan beku (igneous rocks) 2. Batuan sedimen (sedimentary rocks) 3. Batuan metamorf (metamorphic rocks)
Siklus Batuan (lanjut)
9
3/17/2016
Pelapukan (weathering) Pelapukan adalah suatu proses terurainya batuan menjadi partikel-partikel yang lebih kecil akibat proses mekanis dan kimia. Pelapukan mekanis dapat disebabkan oleh memuai dan menyusutnya batuan akibat perubahan panas dan dingin yang terus-menerus (cuaca, matahari dan lainnya). Sedangkan pelapukan kimia, mineral batuan induk diubah menjadi mineral-mineral baru melalui reaksi kimia. Air dan karbon dioksida dari udara membentuk asam-asam karbon yang kemudian bereaksi dengan mineral-mineral batuan dan membentuk mineral-mineral baru ditambah garam-garam terlarut.
Transportasi (transportation) • Produk-produk dari pelapukan dapat tetap tinggal di suatu tempat atau terbawa ke tempat lain oleh unsur-unsur pembawa seperti es, air, angin dan gravitasi. Tanah-tanah yang terjadi oleh penumpukan produk-produk pelapukan hanya di tempat asalnya saja disebut tanah residual.
10
3/17/2016
Deposisi (deposition) 1. 2.
3. 4. 5. 6.
Tanah glacial : terbentuk karena transportasi dan deposisi oleh gletser (sungai es). Tanah alluvial : terbentuk karena terangkut oleh air yang mengalir dan terdeposisi di sepanjang aliran (sungai). Tanah lacustrine : terbentuk karena deposisi di danau-danau yang tenang. Tanah marine : terbentuk karena deposisi di laut. Tanah aeolian : terbentuk karena terangkut dan terdeposisi oleh angin. Tanah colluvial : terbentuk oleh pergerakan tanah dari tempat asalnya karena gravitasi seperti yang terjadi pada saat tanah longsor.
Thanks for the attention and Success for your study!
11
