BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanah Dasar

 D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanah Dasar (subgrade)
Tanah dasar merupakan pondasi bagi perkerasan, baik perkerasan yang
terdapat pada alur lalu lintas maupun bahu. Dengan demikian tanah dasar
merupakan
konstruksi terakhir yang menerima beban kendaraan yang
disalurkan
oleh perkerasan. Pada kasus yang sederhana, tanah dasar dapat
terdiri atas tanah asli tanpa perlakuan sedangkan pada kasus lain yang lebih
umum, tanah dasar terdiri atas tanah asli pada galian atau bagian atas timbunan
yang dipadatkan.
Lapisan tanah dasar dapat berupa tanah asli yang dipadatkan dan tanah
yang didatangkan dari tempat lain seperti timbunan atau galian. Tanah dasar
dalam keadaan asli merupakan bahan yang kompleks dan sangat bervariasi
kandungan mineralnya. Pembangunan jalan raya tidak selalu berada di atas
tanah dasar yang relatif baik, ada kemungkinan dibuat di atas tanah dasar yang
kurang baik. Akibatnya, tanah tersebut tidak dapat dipakai langsung sebagai
lapisan dasar (subgrade). Oleh karena itu, untuk meningkatkan mutu dan
kekuatan tanah dasar diperlukan perbaikan pada sifat-sifat tanah tersebut.
2.2
Tanah Lunak
Tanah lunak adalah tanah yang memiliki kuat geser undrained lapangan
kurang dari 40 kPa dan kompresibilitas tinggi. Dalam penelitian ini, tanah yang
digunakan untuk stabilisasi adalah tanah lunak karena tanah jenis ini memiliki
daya dukung tanah yang kecil. Umumnya lapisan lunak terdiri dari tanah yang
sebagian besar adalah butir-butir sangat kecil serta memiliki kemampatan besar
dan koefisien permeabilitas yang kecil, sehingga jika pembebanan konstruksi
melampui daya dukung kritis, maka kerusakan tanah akan terjadi.
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 6
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Meskipun intensitas beban tersebut kurang dari daya dukung kritis, dalam
jangka waktu yang lama besarnya penurunan akan terus meningkat, sehingga
akan mengakibatkan permukaan tanah di sekeliling konstruksi naik atau turun,
atau
terjadi penurunan muka air tanah atau pengeringan air di tengah
konstruksi. Pada akhirnya mengakibatkan kerusakan di sekitar konstruksi.
Berdasarkan hal diatas perlu diadakan perbaikan pada kondisi tanah
tersebut.
Banyak modifikasi yang dapat dilakukan dalam perbaikan lapisan
tanah
dasar yang lunak diantaranya dengan cara Prakompresi, Metode getar,
pengadukan encer, drainase vertikal dan stabilisasi (Bowles, 1981).
2.3
Klasifikasi Tanah
Pada umumnya tanah dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand),
lanau (silt), atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling
dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tentang tanah berdasarkan
ukuran-ukuran partikelnya, beberapa organisasi telah mengembangkan
batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah (soil-separate-size limits).
(Braja M. Das, 1985:7)
Tanah merupakan material yang sangat bevariasi sifat-sifat teknisnya.
Terdapat dua cara yang biasa dilakukan untuk pengklasifikasian tanah adalah
AASHTO (American Association of State Highway and Transportation
Officials) dan USCS (Unified Soil Classification System).
2.3.1
Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO
Sistem klasifikasi berguna untuk menentukan kualitas tanah guna
pekerjaan jalan yaitu lapis dasar (subbase) dan tanah dasar (subgrade).
Sistem ini ditujukan untuk pekerjaan jalan tersebut, maka penggunaan
sistem ini dalam prakteknya harus dipertimbangkan terhadap maksud
aslinya. Sistem ini membagi tanah kedalam 7 kelompok utama yaitu A-1
sampai dengan A-7. Tanah yang terklasifikasikan dalam kelompok A-1,
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 7
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
A-2, dan A-3 merupakan tanah granular yang memiliki partikel yang
lolos saringan No.200 kurang dari 35%. Tanah yang lolos saringan
No.200 lebih dari 35% diklasifikasikan kedalam kelompok A-4, A-5, A6, dan A-7. (Alek Al Hadi, 2010).
Tanah-tanah dalam kelompok ini biasanya merupakan jenis tanah
lanau dan lempung. Sistem klasifikasi menurut AASHTO yang
didasarkan pada kriteria sebagai berikut:
1.
Ukuran partikel
a.
Kerikil: fraksi yang lolos saringan ukuran 75 mm (3 inchi) dan
tertahan pada saringan No.10.
b.
Pasir: fraksi yang lolos saringan No.10 (2 mm) dan tertahan
pada saringan No.200 (0,075 mm).
c.
2.
Lanau dan lempung: fraksi yang lolos saringan No.200.
Plastisitas: tanah berbutir halus digolongkan lanau bila memiliki
Berikut adalah tabel sistem
klasifikasi tanah AASHTO seperti pada tabel 2.1.
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 8
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Dimana:
GI = Group Index
F = Jumlah presentase butiran yang lolos No. 200
LL = Batas cair (Liquid Limit)
PI = Indeks Plastisitas
2.3.2
Klasifikasi Tanah Sistem USCS
Sistem klasifikasi tanah dasar dengan cara USCS (Unified Soil
Classification System) dibuat oleh Arthur Casagrande yang mana pada
awalnya digunakan oleh US Army untuk membuat landasan terbang
selama perang dunia kedua. Sistem ini telah terbukti berdaya guna
tinggi. Tanah pada sistem USCS ini dibagi menjadi 3 bagian utama:
1.
Tanah berbutir kasar (coarse grained soils) lebih dari 50%
tertahan saringan No.200: kerikil (gravel) dan tanah berkerikil
(gravelly soils), pasir (sand) dan tanah kepasiran (sandy soils)
didalamnya terbagi lagi kedalam ukuran butiran, bentuk kurva
gradasinya dan ada tidaknya nilai PI.
2.
Tanah berbutir halus (fine grained soils) lebih dari 50% lolos
saringan No.200: lanau (silts) dan lempung (clays) didalamnya
terbagi lagi berdasarkan hubungan antar LL dan PI dan ada
tidaknya kandungan material organisnya.
3.
Tanah humus (peaty soils) jenis ini mengandung serat organis
yang tinggi.
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 10
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Berikut tabel 2.2 sistem klasifikasi dari USCS:
Tabel 2.2 Sistem Klasifikasi USCS
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 11
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2.4
Pengujian
Dalam penelitian ini, digunakan beberapa variasi pengujian diantaranya:
2.4.1
Pengujian DCP
Pengujian ini dimaksudkan untuk menentukan nilai CBR
(California Bearing Ratio) tanah dasar, timbunan, dan atau suatu
sistem perkerasan di lapangan. Pengujian ini akan memberikan data
kekuatan tanah sampai kedalaman +70 cm di bawah permukaan
lapisan tanah yang ada atau permukaan tanah dasar. Pengujian ini
dilakukan dengan mencatat data masuknya konus yang tertentu
dimensi dan sudutnya, ke dalam tanah untuk setiap pukulan dari palu
(hammer) yang berat dan tinggi jatuh tertentu pula. Berbeda dengan
Mechanical Jack, alat ini lebih praktis dan ekonomis karena mudah
dibawa-bawa dan lebih ringan. Alat DCP digunakan pada tanah yang
tidak terganggu artinya untuk menentukan harga/nilai CBR pada
setiap kedalaman, tanah tersebut tidak perlu digali. Berikut
merupakan alat DCP yang ditunjukan pada gambar 2.1:
Gambar 2.1 Alat DCP
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 12
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2.4.4
Pengujian Batas-Batas Atterberg
Atterberg merupakan suatu metode untuk menjelaskan sifat
konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air yang bervariasi.
Bilamana kadar airnya sangat tinggi, sifat campuran tanah dan air
akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena itu, atas dasar
air yang dikandung tanah, tanah dapat dipisahkan ke dalam empat
keadaan dasar, yaitu : padat, semi padat, plastis, dan cair. Berikut
gambar 2.2 mengenai hubungan batas-batas Atterberg.
Volume
Batas Plastis
Semi
Padat
Plastis
Cair
Padat
KadarAir Bertambah
Kering oven
Batas Susut
Batas Cair
Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg
batas cair (Liquid Limit/LL) kadar air ketika sifat tanah pada batas
dari keadaan cair menjadi plastis.
batas plastis (Plastic Limit/PL) batas terendah kondisi kadar air
ketika tanah masih pada kondisi plastis.
Batas Susut (Shrinkage Limits/SL) batas sifat tanah kohesif antara
keadaan semi padat dengan padat.
indeks plastisitas (Plasticity Index/PI) selisih antara batas cair
tanah dan batas plastis tanah.
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 16
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
tanah. Nilai sensitivitas ini mengukur bagaimana perilaku tanah jika
terjadi gangguan yang diberikan dari luar. Berikut adalah tabel 2.3
yang menunjukan hubungan konsistensi tanah dengan kuat tekan
bebas.
Tabel 2.3 Hubungan konsistensi tanah dengan kuat tekan bebas
( kg/cm2)
Konsistensi
< 0,24
Very Soft
0,24 0,48
Soft
0,48 0,96
Medium Soft
0,96 1,92
Stiff
1,92 3,83
Very Stiff
> 3,83
Hard
2.4.7
Pengujian CBR Laboratorium
CBR adalah perbandingan beban penetrasi suatu bahan terhadap
beban standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama.
Tujuan dari pengujian CBR di laboratorium ini untuk menentukan
harga CBR tanah dan campuran tanah agregat yang dipadatkan di
laboratorium pada kadar air tertentu.
Harga CBR dihitung pada harga penetrasi 0,1 dan 0,2 inci, dengan
cara membagi beban pada penetrasi ini masing-masing dengan beban
sebesar 3000 dan 4000 pound. Dari hasil pengujian CBR
Laboratorium didapatkan kadar air optimum, berat isi kering
maksimum, nilai CBR pada kepadatan optimum, dan nilai CBR pada
kepadatan 95 % (CBR Design).
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 18
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2.4.8
Pengujian Swelling
Metode penilaian pengembangan (swelling) dapat dilakukan
dengan menggunakan tanah yang direndam dari pemadatan CBR
dengan menggunakan arloji pengukur pengembangan di permukaan
tanah untuk mengukur besarnya pengembangan tanah. Metode
lainnya adalah dengan menggunakan alat swelling yang mengukur
besarnya gaya atau tekanan pengembangan tanah. Dalam penelitian
ini, hanya dilakukan metode dengan menggunakan arloji pengukur
saja.
2.5
Abu Tempurung Kelapa
Abu tempurung kelapa merupakan abu dari sisa pembakaran tempurung
kelapa. Abu tempurung kelapa ini dapat ditemukan dibanyak wilayah di
Indonesia seperti Medan Sumatra Utara, Ciamis Jawa Barat, Tasik Jawa Barat,
Solo Jawa Tengah, dan Manado Sulawesi Utara.
Namun penulis mengambil untuk bahan penelitian kali ini dari sebuah
pabrik kelapa di Gedebage, Bandung, Jawa Barat. Berikut abu tempurung
kelapa seperti pada gambar 2.3 berikut:
Ganbar 2.3 Abu Tempurung Kelapa
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 19
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Unsur-unsur yang terdapat dalam tempurung kelapa C=81,9%; H=5,5%;
N=3,1%; O=9,5% dan pH=6,7%. Adapun komposisi dari abu tempurung
kelapa pada tabel 2.4 berikut:
Tabel 2.4 Komposisi Abu Tempurung Kelapa
Komposisi
K2O
Na2O
CaO
MgO
Fe2O3 + Al2O3
P2O5
SO3
SiO2
Persentase (%)
45.01
15.42
6.26
1.32
1.39
4.64
5.75
4.64
Sumber:// enggjournals.com
2.6
Stabilisasi Tanah
Dalam pembangunan perkerasan jalan, sering ditemui tanah dasar atau
material di sekitar lokasi proyek yang tidak memenuhi syarat bila digunakan
untuk pembangunan perkerasan. Salah satu cara untuk menangani masalah ini,
adalah dengan melakukan stabilisasi tanah. Stabilisasi tanah merupakan upaya
yang dapat diambil untuk memperbaiki sifat-sifat tanah yang ada. Tanah dibuat
stabil agar jika ada beban di atasnya tidak mengalami penurunan (settlement).
Beberapa cara dalam melakukan stabilisasi tanah dengan menambahkan bahan
tambah seperti fly ash, semen, aspal emulsi, dan abu vulkanik. Namun dalam
penelitian ini, penulis menggunakan bahan tambah abu tempurung kelapa
sebagai bahan stabilisasi tanah.
Menurut Bowles (1984) apabila tanah yang terdapat di lapangan bersifat
sangat lepas atau sangat mudah tertekan, atau apabila mempunyai indeks
konsistensi yang tidak sesuai, permeabilitas yang terlalu tinggi, atau sifat lain
yang tidak diinginkan sehingga tidak sesuai untuk suatu proyek pembangunan,
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 20
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
maka tanah tersebut harus distabilisasikan. Ada 3 jenis stabilisasi tanah yang
dapat dilakukan yaitu:
1. Stabilisasi fisik
Dilakukan dengan mengubah karakteristik tanah dengan tanah yang
secara teknik memenuhi syarat dalam pelaksanaan sebuah konstruksi.
Dalam hal ini tanah harus di uji gradasi butiran, batas konsistensi tanah
serta kandungan mineral tanah.
2. Stabilisasi kimia
Usaha ini dengan menambah zat aditif (campuran) seperti kapur,
semen, fly ash, bitumen dan yang penulis gunakan pada penelitian kali
ini yaitu abu tempurung kelapa. Hal ini dilakukan untuk memodifikasi
perilaku tanah menjadi lebih baik.
3. Stabilisasi mekanik
Stabilisasi ini dengan cara mengubah sifat mekanik tanah seperti kuat
geser tanah, kohesi, konsolidasi dan modulus elastisitas tanah
(kekenyalan tanah).
Dalam penelitian kali ini tanah dicampur dengan abu tempurung kelapa
hingga homogen dengan beberapa variasi persentase campuran yang
direncanakan dari berat kering tanah lunak berkisar 5%, 10%, 15%, dan 20%
sehingga didapatkan kandungan campuran yang tepat. Selain ditentukan
dengan variasi persentase campuran juga dengan beberapa variasi pemeraman
yaitu 0 hari, 3 hari, 7 hari, dan 14 hari pengujian di laboratorium hingga
didapatkan stabilisasi yang ideal.
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 21
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Dari tabel 2.4 di atas diketahui komposisi dari abu tempurung kelapa yang
dimana penulis mengambil senyawa SiO2 sebagai bahan stabilisasi seperti pada
stabilisasi yang menggunakan semen sebagai bahan stabilisasinya Berikut
reaksi
kimia yang terjadi antara tanah dengan abu tempurung kelapa:
Al2O3 + 3SiO2 + H2O
Al2(SiO3)3. H2O
Jika alumina (Al2O3) direaksikan dengan silikon dioksida (SiO2) akan
dihasilkan
aluminium silikat (Al2SiO3). Senyawa SiO2 mempunyai sifat
mengikat seperti yang terdapat pada semen, maka dari itu karena didalam
komposisi senyawa abu tempurung kelapa terdapat kandungan SiO2 cocok
digunakan sebagai bahan stabilisasi.
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 22
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2.7
Penelitian Yang Pernah Dilakukan Mengenai Abu Tempurung
Kelapa
2.7.1 Kajian perilaku Lapisan Tanah Dasar (Subgrade) dari Tanah
Lunak daerah Cililin Kab.Bandung Barat Akibat Penambahan
Abu Terbang (Fly Ash) dan Aspal Emulsi
Dengan campuran fly ash 15% dan variasi campuran aspal emulsi
4%, 6%, dan 8% didapat hasil seperti tertera pada tabel 2.5 berikut:
Tabel 2.5 Pengaruh Penambahan Fly Ash
pengujian
simbol
satuan
PI
%
qu
CBR
s
k
kg/cm²
%
kg/cm²
cm/dt
Atterberg
Limit
UCS
CBR
Swelling
Permeabilitas
kadar penambahan
15% fly ash +
8% aspal
0%
emulsi peram
7 hari
18,30
5,201
0,64
1,7
harapan hasil keterangan
3,17
7,042
0,835
1,35
<
<
penurunan
>
>
<
<
>
>
<
<
kenaikan
kenaikan
penurunan
penurunan
2.7.2 Percobaan Stabilisasi Terhadap Tanah Lempung Terhadap
Karakteristik Pemadatan Dengan Menggunakan Fly Ash Dan
Geosta (Suryo Hapsoro Tri Utomo,1996)
Dengan campuran fly ash 13 % dan variasi campuran geosta
maks tanah asli adalah 42 % dan 1,18 gr/cm2. Sedangkan tanah yang telah
diberi campuran fly ash dan geosta dapat dilihat pada tabel 2.6 berikut ini :
Tabel 2.6 pengaruh fly ash dan geosta terhadap pemadatan
karakteristik
gr/cm²
% geosta dan 13 % fly ash
1
5
7,7
10
lempung
asli
0
1,18
1,3
1,32
1,33
1,35
1,36
1,36
42
38
36
35
34
33
31
15
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 23
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2.7.3 Penggunaan Abu Batu Bara PLTU Mpanau Sebagai Bahan
Stabilisasi Tanah Lempung (Arifin B, 2009)
Penelitian ini bertujuan memeriksa pengaruh stabilisasi
tanah lempung menggunakan bahan stabilisasi abu batu bara dan
semen. Abu batu bara yang digunakan adalah abu bara hasil
pembakaran dari PLTU Mpanau Kecamatan Tawaeli Kota Palu
yang lolos saringan No.200, tanah lempung yang diuji memiliki
indeks plastisitas lebih besar dari 20. Sifat yang diperiksa adalah
perubahan batas cair, kepadatan maksimum dan nilai CBR.
Proporsi rancangan campuran terdiridari abu batu bara adalah 10%
dan 20% semen sebesar 4% dan 8% masing-masing terhadap berat
kering tanah lempung. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
campuran abu batu bara dansemen mampu menurunkan nilai
indeks plastisitas tanah lempung dari 27,33% menjadi 10,37 %,
meningkatkan nilai CBR tanah dari 4,46% menjadi 13,8% untuk
CBR rendaman dan dari 5,6% menjadi 15,5% untuk CBR tanpa
rendaman.
Rachel Chrisanti, Zenal Ansori, Kajian Perilaku Tanah Dasar..... 24