II - 1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Landasan Teori

Bab II Tinjauan Pustaka
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Landasan Teori
Pembangunan jalan dimana tanah dasar merupakan tanah ekspansif yang
terdiri dari tanah kelempungan dengan mempunyai kembang susut yang sangat besar,
maka ilmu geoteknik memegang peranan penting pada persoalan ini. Oleh karena itu
prinsip dasar yang perlu di pelajari adalah ilmu mekanika tanah yang menyangkut
sifat tanah ekspansif dan metode – metode untuk memperlambat tingkat kembang
susut tanah ekspansif.
Dasar pemikiran untuk mengetahui perilaku paerubahan volume adalah di
karenakan bahwa tidak sedikit permukaan jalan yang berada di atas tanah ekspansif
mengalami kerusakan berbentuk retakan dan bergelombang ataupun longsoran akibat
perilaku mengembang dan menyusut. Penyebab utama dari kembang susut tanah
lempung adalah terciptanya penambahan dan pengurangan kadar air yang berlebihan
karena rongga pori dalam tanah akan merapat atau merenggang sesuai dengan
prosentase kadar air yang terkandung di dalamnya. Sehingga fluktuasi kadar air agar
tidak terjadi perbedaan yang sangat tinggi pada tanah dasar perlu di pertahankan, hal
itu adalah salah satu cara dari penanggulangan kerusakan jalan yang diakibatkan oleh
tanah ekspansif.
II - 1
Bab II Tinjauan Pustaka
2.2 Deskripsi Tanah
Tanah didefinisikan sebagai akumulasi partikel mineral yang tidak
mempunyai atau lemah ikatan antar partikelnya, yang terbentuk karena pelapukan.
Dan diantara partikel – partikel tanah terdapat ruang kosong yang di sebut pori – pori
(void space) yang berisi air dan udara. Ikatan yang lemah antara partikel – partikel
tanah disebabkan oleh pengaruh karbonat atau oksida yang tersenyawa di antara
partikel – partikel tersebut, atau dapat juga disebabkan oleh adanya material organik.
Hasil pelapukan yang tetap berada pada tempat semula disebut tanah sisa (residual
soil), sedangkan hasil pelapukan yang tersangkut ke tempat lain dan mengendap di
beberapa tempat yang berlainan disebut tanah bawaan (transportation soil). Media
pengangkut tanah berupa gaya gravitasi, angin, air, dan gletsyer.
Proses penghancuran dalam pembentukan tanah dari batuan terjadi secara
fisis atau kimiawi, proses fisis anatara lain berupa erosi akibat tiupan angin,
pengikisan oleh air dan gletsyer, atau perpecahan akibat pembekuan dan pencairan es
dalam batuan. Proses kimiawi menghasilkan perubahan pada susunan mineral batuan
aslinya, salah satu penyebabnya adalah air yang mengandung asam alkali, oksigen,
dan karbondioksida. Sedangkan istilah tanah ekspansif pada umumnya diberikan pada
material tanah atau batuan yang memiliki potensi untuk menyusut atau mengembang
ketika kadar air berubah.
II - 2
Bab II Tinjauan Pustaka
2.3 Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah
yang berbeda – beda tapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompok –
kelompok dan sub kelompok berdasarkan pemakaiannya. klasifikasi tanah dibedakan
berdasarkan tekstur dan pemakaiannya. Penjelasan lebih lanjut dapat di lihat pada
uraian dibawah ini :
1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Tekstur
Tekstur tanah adalah keadaan permukaan tanah yang bersangkutan,
tekstur tanah dipengaruhi oleh ukuran tiap – tiap butir yang ada dalam tanah.
Sistem klasifikasi berdasarkan tekstur tanah dikembangkan oleh Departemen
Pertanian Amerika ( USDA ). Berdasarkan system ini tanah dibagi menjadi
tiga, yaitu :
a). Pasir
: butiran dengan diameter 2,0 sampai dengan 0,05 mm.
b). Lanau
: butiran dengan diameter 0,05 sampai dengan 0,002 mm.
c). Lempung : butiran dengan diameter lebih kecil dari 0,002 mm.
2. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Pemakaiannya
Sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur terlalu sederhana karena
hanya berdasarkan pada distribusi ukuran butirannya saja. Padahal dalam
kenyataannya di lapangan jumlah dan jenis dari material lempung yang
dikandung oleh tanah sangat mempengaruhi sifat fisis tanah yang
II - 3
Bab II Tinjauan Pustaka
bersangkutan. Oleh karena itu harus memperhitungkan sifat plastisitas tanah
yang disebabkan kandungan mineral lempung untuk menafsirkan ciri – ciri
suatu tanah.
2.3.1 Klasifikasi tanah menurut AASHTO
Sistem klasifikasi AASHTO pada umumnya dipakai oleh departemen
jalan raya di semua Negara bagian di America serikat. Sistem klasifikasi ini
dikembangkan dalam tahun 1929 sebagai Public
Road Administration
Classification System. Sistem ini sudah mengalami beberapa perbaikan; versi
yang saat ini berlaku adalah yang diajukan oleh Committee on Classification of
Materials for Subgrade and Granular Type Road of the Highway Research
Board dalam tahun 1945 (ASTM Standard no D-3282, AASHTO metode
M145). Apabila sistem klasifikasi AASHTO dipakai untuk mengklasifikasi
tanah , maka data hasil uji dicocokkan dengan angka-angka yang diberikan
dalam table 2.1.
Tabel 2.1 Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO ( Braja,1990 )
II - 4
Bab II Tinjauan Pustaka
Tanah Berbutir
Klasifikasi umum
( 35% atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 200)
A–1
klasifikasi
A-2
A-3
kelompok
A-1-a
A-1-b
A-2-4
A-2-5
A-2-6
A-2-7
Analisis ayakan
( % lolos )
No. 10
Maks50
No. 40
Maks25
Maks50 Min51
No. 200
Maks15
Maks25 Maks10
Maks35 Maks35 Maks35 Maks35
Sifat fraksi yang
lolos
ayakan No. 40
Batas Cair (LL )
Maks40 Min41
Maks40 Maks41
Indeks Plastisitas
(PI )
Tipe
Maks 6
NP
Maks10 Maks10 Min11
material Batu pecah, krikil, Pasir
yang paling
dan pasir
halus
Dominan
Penilaian sebagai
bahan
Baik sekali sampai baik
tanah dasar
II - 5
Min11
Krikil dan pasir yang berlanau atau
lempung
Bab II Tinjauan Pustaka
Tanah Lanau – Lempung
Klasifikasi umum
( Lebih dari 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 200)
A–7
klasifikasi kelompok
A–4
A-5
A -6
A-7-5
A-7-6
Analisis ayakan
( % lolos )
No. 10
No. 40
No. 200
Min 36
Min 36
Min 36
Min 36
Batas Cair (LL )
Maks 40
Min 41
Maks 40
Maks 41
Indeks Plastisitas (PI )
Maks 10
Maks 10
Min 11
Min 11
tipe material yang paling
Tanah berlanau
Sifat fraksi yang lolos
ayakan No. 40
Tanah berlempung
Dominan
penilaian sebagai bahan
Baik sekali sampai jelek
tanah dasar
II - 6
Bab II Tinjauan Pustaka
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu pengaturan beberapa jenis tanah
yang berbeda – beda tapi mempunyai sifat serupa ke dalam kelompokkelompok dan subkelompok berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi
memberikan bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat – sifat
tanah yang bervariasi tanpa penjelasan yang rinci. Sebagian besar sistem
klasifikasi tanah yang telah dikembangkan untuk tujuan rekayasa didasarkan
pada sifat – sifat indeks tanah yang sederhana seperti : Ukuran butir dan
plastisitas. Dengan mengetahui klasifikasi tanah, engineer telah mengetahui
gambaran yang baik mengenai prilaku tanah tersebut dalam berbagai situasi,
misalnya selama konstruksi, dibawah beban-beban structural dan lain-lain.
Sistem ini pada mulanya diperkenalkan oleh casagrande dalam tahun
1942, untuk dipergunakan pada pekerjaan pembuatan lapangan terbang yang
dilaksanakan oleh The Army Corps of Engineer selama perang dunia II. Dalam
rangka kerja sama dengan United States Bureau of Reclamation tahun 1952,
system ini disempurnakan. System klasifikasi Unified diberikan pada table 2.3.
system ini mengelompokkan tanah ke dalam dua kelompok besar, yaitu :
2.3.2 Klasifikasi tanah menurut USCS
1.
Tanah berbutir kasar ( coarse – grained – soil ), yaitu : tanah krikil dan
pasir dimana kurang dari 50 % berat total contoh tanah lolos ayakan No.
200, symbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal G atau S. G
II - 7
Bab II Tinjauan Pustaka
adalah untuk krikil (gravel) atau tanah berkrikil, dan S adalah untuk pasir (
sand ) atau tanah berpasir.
2.
Tanah berbutir halus ( Fine – grained soil ), yaitu tanah dimana lebih dari
50% berat total contoh tanah lolos ayakan No.200, symbol dari kelompok
ini dimulai dengan huruf awal M untuk lanau ( silt ) anorganik, C untuk
lempung ( clay ) anorganik, dan O untuk lanau-organik dan lempungorganik. Simbol PT digunakan untuk tanah gambut ( peat ), muck , dan
tanah – tanah lain dengan kadar organik yang tinggi.
Simbol – symbol lain yang dipergunakan untuk klasifikasi tanah USCS
adalah :
W = Well Graded ( tanah dengan gradasi baik )
P
= Poorly graded (tanah dengan gradasi buruk )
L
= Low plasticity ( Plastisias rendah ) (LL < 50)
H
= High plasticity ( palstisitas tinggi ) (LL > 50)
II - 8
Bab II Tinjauan Pustaka
Tabel 2.2 Sistem klasifikasi USCS ( Braja, 1990 )
II - 9
Bab II Tinjauan Pustaka
Beberapa organisasi telah mengembangkan batasan – batasan ukuran jenis
tanah, karena ukuran butir tanah yang sangat bervariasi serta untuk menggambarkan
tanah berdasarkan ukuran partikelnya. Pada tabel 2.3 di tunjukkan batasan – batasan
ukuran tanah berdasarkan ukuran butir:
Tabel 2.3 Batasan - batasan ukuran tanah
Ukuran butiran (mm)
Nama golongan
Krikil
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
AASHTO
76,2 – 2
2 - 0,075
0,075 - 0,002
< 0,002
Halus ( lanau dan lempung) <
USCS
2.4
76,2 - 4,75
4,75 - 0,075
0,0075
Pembentukan Tanah Ekspansif
Batuan awal pembentuk tanah ekspansif menurut Donaldson 1969 dapat
diklasifikasikan dalam 2 kelas, yaitu :
1. Batuan beku
Tanah ekspansif yang berasal dari batuan yang mengalami pelapukan,
diman mineral felspar dan peroxene terurai secara kimia,dan membentuk
II - 10
Bab II Tinjauan Pustaka
mineral montmorillonit dan mineral lempung lainnya dalam bentuk tanah
ekspansif.
1. Batuan sedimen
Pada batuan sedimen ini sudah mengandung mineral montmorillonit
sejak awalnya. Kemudian terurai secara fisik akibat pelapukan
membentuk tanah ekspansif.
Beberapa mineral yang terkandung pada tanah ekspansif :
a. Mineral montmorillonite
Mineral ini mempunya sifat pengembangan yang sangat tinggi,
sehingga tanah yang mengandung mineral ini akan mempunyai
potensi pengembangan sangat tinggi.
Rumus kimia mineral Monmorillonite : Al2 Mg (Si4O10) (OH)2 K
H2O
b. Mineral Illite
Mineral ini mempunyai sifat pengembangan yang sedang sampai
tinggi, sehingga tanh lempung yang mengandung mineral tersebut
akan mempunyai potensi pengembangan yang medium.
Rumus kimia mineral Illite : KyAl2 (Fe2Mg2Mg3) (Si4-y Aly) O10
(OH)2
II - 11
Bab II Tinjauan Pustaka
c. Kaolinite
Mineral ini merupakan kelompok anggota kaolinite, yaitu hydrous
alumino silicate. Rumus kimia kaolinite : Al2 Si2 O5 (OH)4
2.5
Identifikasi Tanah Ekspansif
Identifikasi tanah ekspansif dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu : cara tidak
langsung dan cara langsung. Identifikasi tanah ini sangat berhubungan dengan hasil
pengujian laboratorium dan lapangan serta tingkat pengembangan.
1.
Identifikasi tidak langsung
Cara identifikasi tidak langsung ini dapat di analisis berdasarkan parameter
berikut :
a. Batas – batas Atterberg
1). Cara Van Der Merwe
Van Der Merwe 1964 menggunakan indeks plastisitas (PI) dan fraksi
lempung (CF) untuk menggolongkan tanah ke dalam aktiviti kelas rendah
(low), sedang (medium), dan tinggi (high)
Grafik yang digunakan untuk mengidentifikasikan tanah ekspansif
diberikan pada gambar 2.1.
II - 12
Bab II Tinjauan Pustaka
Gambar 2.1 grafik Identifikasi tanah lempung
2). Cara Holtz and Gibbs
Holtz and Gibbs (1956)menyajikan kriteria untuk memperkirakan
potensial tanah tak terganggudengan pembebanan sebesar 6,9 kPa.
II - 13
Bab II Tinjauan Pustaka
Tabel 2.4 : korelasi indeks uji dengan tingkat pengembangan
Data dari Indeks Test
Kemungkinan
Tingkat
Colloid Content
PI
SL
Pengembangan Pengembangan
%
%
%
(% perubahan
volume)
>28
>35
25
20 - 31
>30
Sangat tinggi
7 - 12
20 - 30
Tinggi
–
41
15
<11
–
13 – 23
28
10 - 16
10 -20
Sedang
<15
<18
>15
<10
Rendah
Keterangan :
PI = Indeks Plastisitas
SL = Sringkage Limit
3). Cara chen
Chen (1988) menggunakan indeks tunggal berdasrkan nilai indeks
plastisitas (PI) untuk mengidentifikasi tanah ekspansif.
II - 14
Bab II Tinjauan Pustaka
Tabel 2.5 Korelasi Nilai Indeks plastisitas dengan tingkat pengembangan.
Indeks Plastisitas
Potensi
PI (%)
Pengembangan
0 -15
Rendah
10 -35
Sedang
20 – 55
Tinggi
>55
Sangat tinggi
Batas – batas Atterberg dan Uji Penetrasi Standar
Chen (1969) mengembangkan korelasi antara fraksi lolos saringan
No.200, batas cair (LL) dan nilai N hasil uji SPT untuk memperkirakan
tingkat pengembanagn tanah ekspansif.
II - 15
Bab II Tinjauan Pustaka
Tabel 2.6 korelasi data lapangan dan laboratorium dengan tingkat
pengembangan.
Data Lapangan dan Laboratorium
Kemungkinan
Tingkat
Persentase
lolos
LL
N
Pengembangan Pengembangan
%
(pukulan/feet)
(% perubahan
saringan
b.
A
No.200
k
volume)
t
>95i
>60
>30
>10
Sangat tinggi
60 –v 95
40 - 60
20 – 30
3 -10
Tinggi
30 –i 60
30 - 40
10 – 20
1-5
Sedang
<30t
<30
<10
<5
Rendah
1). Cara Skempton
Skempton (1953) mendefinisikan aktiviti (Ac) sebagai indeks
plastisitas dibagi dengan prosntase fraksi lempung (CF).
Ac = PI/CF
Aktiviti ini berkorelasi kuat dengan potensi pengembangan dan dapat
diklasifikasikan seperti di bawah ini.
II - 16
Bab II Tinjauan Pustaka
Tabel 2.7 korelasi nilai aktiviti dengan potensi pengembangan
Nilai
Tingkat
Potensi
Aktiviti (Ac)
Keaktifan
Pengembangan
< 0,75
Tidak aktif
Rendah
0,75 < Ac < 1,25 Normal
Sedang
> 1,25
Tinggi
Aktif
2). Cara Seed dan Kawan – kawan
Seed dan kawan – kawan menggunakan aktiviti skempton yang telah
di modifikasi yaitu :
Ac = PI/(CF – 10)
Keterangan :
Ac = Nilai Aktiviti
PI = Indeka Plastisitas (%)
CF = Prosentase fraksi lempung (%)
Angka 10 adalah faktor reduksi.
Dari nilai aktiviti ini kemudian digunakan untuk menentukan potensi
tingkat pengembangan tanah sebagaimana terlihat dalam gambar 2.2.
II - 17
Bab II Tinjauan Pustaka
Gambar 2.2 Grafik Klasifikasi Seed dkk
II - 18