Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
-
Upload
arumdwicahyani -
Category
Documents
-
view
208 -
download
8
Transcript of Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X
Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
BAB 4
PENGUJIAN ANALISIS BUTIRAN
(DISTRIBUSI UKURAN BUTIR)
4.1. Analisis Hidrometer/Hydrometer Analysis
4.1.1. Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari analisis hidrometer (hydrometer analysis) ini adalah
untuk menentukan distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter kurang
dari 0,075 mm (lolos saringan No. 200 ASTM) dengan cara pengendapan.
Pengujian ini menggunakan standar ASTM D 422-63.
4.1.2. Dasar Teori
Dari harga berat jenis yang diperoleh dari percobaan Specific Gravity (Gs), kita
menghitung berat isi tanah yaitu :
1. Dengan harga dari tabel dapat diperoleh nilai koreksi meniscus (Cm)
Rumus yang digunakan :
Dimana :
= berat isi butir
Gs = berat jenis butir tanah
= berat jenis air
2. Koreksi miniscus (Cm) ditambahkan pada data hasil pembacaan pelampung
(Ra), sehingga pembacaan pelampung yang telah dikoreksi.
(Rc) = Ra + Cm
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X
Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
3. Berdasarkan suhu pada pengamatan ke t menit, dari tabel diperoleh harga
berat isi air ( ), nilai Ct didapat dari tabel koreksi suhu untuk tiap pembacaan
suhu.
4. Berdasarkan harga Rc dari tabel hasil kalibrasi hidrometer diperoleh nilai L
(panjang pelampung yang berada di dalam air dihitung dari titik berat sampai
permukan air).
4.1.3. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan :
a. Gelas ukur 1000 ml 1 buah
b. Pelampung hidrometer
c. Cawan alumunium, mangkuk, solet
d. Aquades
e. Neraca
f. Oven
g. Stopwatch
h. Termometer
i. Cairan sodium silikat
Gambar 4.1. Alat uji analisis hidrometer (hydrometer analysis)
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
b
a
c
de
g
f
Keterangan :a. Tabung hidrometer 1000mlb. Pelampung Hidrometerc. Termometerd. Gelas ukur 100mle. Cairan Sodium Silikatf. Cawang. Kompor Listrik
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X
Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
4.1.4. Benda Uji
Benda uji berupa tanah hasil boring yang telah dioven selama 24 jam pada suhu
110 oC.
4.1.5. Pelaksanaan
1. Mengambil benda uji yang telah dioven sebanyak 60 gram, kemudian diberi
aquades secukupnya dan dipanaskan sampai mendidih.
2. Mencampur benda uji dengan sodium silikat 10 ml dan diaduk hingga merata.
3. Memasukkan campuran dalam gelas ukur dan ditambahkan aquades hingga
volumenya menjadi 1000 ml dan didiamkan selama 24 jam.
4. Mengocok benda uji setelah 24 jam hingga homogen, lalu memasukkan
pelampung hidrometer dan termometer, menghidupkan stopwatch dan memulai
pengukuran.
5. Mencatat hasil pengamatan terhadap pelampung hidrometer dan termometer
dalam tabel, waktu pengamatan pada menit ke-1, 2, 5, 15, 30, 60, 240, dan
1440. Penentuan menit ke-0 adalah pada saat tabung gelas ukur tegak lurus
pada meja kerja (saat mulainya proses pengendapan) sebelum pelampung
hidrometer masuk.
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X
Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
4.1.6. Data Pengujian
Data pengujian analisis hidrometer disajikan dalam tabel 4.1.
Tabel 4.1. Data pengujian analisis hidrometer
Clock time Elapsed Time Minute/ t (minute)
RaTemperature/T
(o C)
13.57 0 -- 270
13.58 1 40 270
13.59 2 33 270
14.02 5 24 270
14.12 15 18 270
14.27 30 14 270
14.57 60 12 270
17.57 240 11 270
13.57 1440 9 270
4.1.7. Perhitungan
Perhitungan untuk menit ke-1
Merupakan pengisian kolom pada tabel analisis uji hidrometer
Kolom 1 = jam pengamatan
Kolom 2 = menit pengamatan
Kolom 3 = pembacaan skala pada pelampung hidrometer (Ra)
Kolom 4 = perhitungan koreksi Rc = Ra + cm
Gs = 2,65 (dari percobaan Specific Gravity )
= Gs x = 2,56 x 0,99655 (dari tabel untuk T = 270C)
= 2,5512 gram/cm3
Dari harga dengan melihat tabel kita dapat mencari harga koreksi
miniscus (Cm) = 1,02
Rc = Ra + Cm
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X
Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
= 40 + 1,02
= 41,02
Kolom 5 = pembacaan suhu = 27 0C
Kolom 6 = dari harga Rc akan didapat harga L dengan melihat tabel hidrometer
No. 2, maka harga L = 9,32449
Kolom 7 = L/t = 9,32449/1 = 9,32449
Kolom 8 = = 3,0536
Kolom 9 = harga dapat diketahui dari tabel I untuk T = 270C
= 58
Kolom 10 = diameter , didapat dari (8) x (9)
D = 3,0536 x 0,01258 = 0,0384
Kolom 11 = koreksi suhu (Ct)
Dari tabel didapat Ct = 2
Kolom 12 = R = Rc + Ct = 41,02 + 2= 43,02
Kolom 13 = menghitung nilai M, dengan persamaan:
=
dimana : V = volume = 1000 ml
Ws = berat benda uji = 60 gram
Kolom 14 = perhitungan persentase butir tanah (P)
=
Perhitungan selanjutnya disajikan dalam tabel 4.2.
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X
Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab 4 Pengujian Analisis Butiran
Tabel 4.2. Hasil pengujian analisis hidrometer
Clock
time
Elapsed
Time
Minute
/ t
(minute)
Reading of
Hydrometer Float Temp
/ T
(o C)
L
(table)L/t Diameter Ct
R
=
(Rc+Ct)
M
P
=
Ra
Rc
=
(Ra+Cm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
13.57 0 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
13.58 1 40 41,02 270 9,3245 9,3245 3,0536 0,01258 0,0384 2 43,02 26,712 114,9
13.59 2 33 34,02 270 10,412 5,206 2,282 0,01258 0,0287 2 36,02 26,712 109,62
14.02 5 24 25,02 270 11,811 2,3622 1,537 0,01258 0,0193 2 27,02 26,712 72,2
14.12 15 18 19,02 270 12,743 0,8495 0,9217 0,01258 0,0116 2 21,02 26,712 56,15
14.27 30 14 15,02 270 13,365 0,4455 0,6674 0,01258 0,00839 2 17,02 26,712 45,46
14.57 60 12 13,02 270 14,64 0,244 0,4939 0,01258 0,00621 2 15,02 26,712 40,12
17.57 240 11 12,02 270 14,81 0,0617 0,2484 0,01258 0,00312 2 14,02 26,712 37,45
13.57 1440 8 9,02 270 15,31 0,0106 0,103 0,01258 0,00129 2 11,02 26,712 29,44
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
4.2. Analisis Saringan/Sieve Analysis
4.2.1. Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari analisis saringan (sieve analysis) adalah untuk menentukan
distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter lebih besar dari 0,075 mm
(tertahan di atas saringan No. 200 ASTM) dengan cara penyaringan. Pengujian ini
menggunakan standar ASTM D 422-63.
4.2.2. Dasar Teori
Secara umum tanah terdiri atas tiga bagian yaitu :
- Butiran
- Air
- Udara
Sifat dan karakteristik tanah banyak tergantung pada ukuran butirannya. Ukuran
butiran menentukan klasifikasi atau jenis tanah tersebut. Untuk butiran kasar dipakai
cara penyaringan (sieving) dalam penentuan ukuran butiran tanah.
Tanah kering oven disaring pada serangkaian saringan dengan ukuran diameter
lobang saringan tertentu dari mulai yang kasar hingga yang halus disusun dari atas
ke bawah. Dengan demikian butiran tanah akan terpisah menjadi beberapa bagian
dengan batas ukuran yang diketahui yaitu sesuai dengan diameter lubang saringan.
Rumus yang digunakan:
Persentase tanah tertahan (% tertahan) =
Persentase tanah lolos (% lolos) = 100% - % tertahan
4.2.3. Alat dan Bahan
1. Satu set saringan ( No. 4, 8, 16, 20, 40, 80, 100, 120,200 )
2. Penggetar saringan/vibrator
3. Neraca dan anak timbangan
4. Sikat halus dan solet
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
5. Oven listrik
6. Cawan alumunium
7. Benda uji yang digunakan pada analisis hidrometer
Gambar 4.2. Alat uji analisis saringan (sieve analysis)
4.2.4. Benda Uji
Benda uji berupa tanah hasil boring yang merupakan bagian dari tanah pada
percobaan hidrometer yang tidak lolos atau tertahan di atas saringan No. 200
(diameter butirannya > 0,075 mm).
4.2.5. Pelaksanaan
1. Mencuci benda uji dari percobaan hidrometer dengan saringan No. 200 sampai
bersih.Pencucian dinyatakan bersih apabila air bekas cucian telah jernih.
2. Meletakkan benda uji yang tertahan dalam saringan No. 200 dicawan dan dioven
selama 24 jam pada suhu 110 oC.
3. Menimbang benda uji yang telah dioven selama 24 jam bersama cawannya.
4. Memasukkanbenda uji ke dalam susunan saringan kemudian digetarkan dengan
alat penggetar.
5. Menimbang benda uji yang tertinggal pada setiap saringan.
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
4.2.6. Data Pengujian
Data pengujian analisis saringan disajikan dalam tabel 4.3.
Tabel 4.3. Data pengujian percobaan analisa saringan
SaringanBerat Cawan
+ Benda Uji
Berat Cawan
Berat Benda
UjiNo.Diameter
lobang
(mm) (gr) (gr) (gr)
4 4,75 522,94 522,82 0,12
8 2,36 431,24 429,60 1,64
16 1,18 451,17 450,18 0,99
20 0,85 405,73 405,34 0,39
40 0,425 392,77 391,77 1
80 0,18 360,21 357,56 2,65
100 0,15 353,20 352,06 1,14
120 0,125 333,28 333,25 0,03
200 0,075 390,81 387,70 3,11
PAN --- 249,30 248,47 0,83
4.2.7. Perhitungan
1. Persentase tanah yang tertahan = berat yang tertinggal/berat total x 100%
2. Persentase kumulatif tertahan saringan No. 4, 8, 16, 20, 40, 80, 100, 120, 200.
3. Contoh Perhitungan
(untuk contoh tanah pada saringan No. 4, diameter ayakan 4,75 mm)
a) Berat benda uji mula-mula = 60 gram (pada percobaan hidrometer )
b) Berat benda uji + cawan = 522,94 gram
c) Berat cawan = 522,82 gram
d) Berat benda uji tertahan = 0,12 gram
e) % tertinggal = 1,00925 %
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
f) % tertinggal kumulatif = 1,00925 %
g) % lolos = 98,99 %
Perhitungan pengujian analisis saringan selanjutnya disajikan dalam tabel. 4.4.
Tabel 4.4. Perhitungan percobaan analisa saringan
Saringan Berat Cawan
+ Benda Uji Tertahan
Berat Cawan
Berat Benda
Uji Tertahan
Persen Tertahan
Persen Kumulatif Tertahan
Persen Lolos
No. Diameter
(mm) (gr) (gr) (gr) (%) (%) (%)
4 4,75 522,94 522,82 0,12 0,2 0,2 99,8
8 2,36 431,24 429,60 1,64 2,73 2,93 97,07
16 1,18 451,17 450,18 0,99 1,65 4,58 95,42
20 0,85 405,73 405,34 0,39 0,65 5,23 94,77
40 0,425 392,77 391,77 1 1,667 6,897 93,103
80 0,18 360,21 357,56 2,65 4,416 11,313 88,687
100 0,15 353,20 352,06 1,14 1,9 13,213 86,787
120 0,125 333,28 333,25 0,03 0,05 13,263 86,737
200 0,075 390,81 387,70 3,11 5,183 18,446 81,554
PAN --- 249,30 248,47 0,83 1,383 19,829 ---
4.3. Rekapitulasi Analisa Hidrometer dan Analisa Saringan
4.3.1. Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari rekapitulasi ini adalah untuk menentukan klasifikasi tanah
pada lokasi pengambilan benda uji dengan menggunakan hasil pengujian analisis
saringan dan analisis hidrometer. Pengujian ini menggunakan standar
ASTM D 422-63.
4.3.2. Dasar Teori
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
Sistem klasifikasi tanah yang digunakan pada praktikum ini adalah sistem klasifikasi
ASTM D 422-63. Pada sistem klasifikasi ini tanah digolongkan berdasarkan
besarnya diameter butiran, yaitu:
1) Berangkal/boulder (> Ø 300 mm)
2) Kerakal/cobbles (Ø 300 mm – Ø 75 mm)
3) Kerikil/gravel (Ø 75 mm – Ø 4,75 mm)
4) Pasir/sand (Ø 4,75 mm – Ø 0,075 mm)
Pasir terbagi dalam:
a. Pasir Kasar : Ø 4,75 mm – Ø 2,00 mm
b. Pasir Sedang : Ø 2,00 mm – Ø 0,425 mm
c. Pasir Halus : Ø 0,425 mm – Ø 0,075 mm
5) Lanau/silt (Ø 0,075 mm – Ø 0,005 mm)
6) Lempung/clay (< Ø 0,005 mm)
Secara garis besar, tanah dibagi dalam dua kelompok yaitu:
a. Tanah berbutir kasar
Untuk menentukan klasifikasi tanah berbutir kasar, dibutuhkan data:
Koefisien Keseragaman (Cu)
Cu =
Koefisien Kelengkungan/Kurvature(Cc)
Cc =
dimana
D10 : diameter butir yang lolos saringan sebanyak 10 %
D30 : diameter butir yang lolos saringan sebanyak 30 %
D60 : diameter butir yang lolos saringan sebanyak 60 %
b. Tanah berbutir halus
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
Untuk menentukan klasifikasi tanah berbutir halus dibutuhkan data tambahan
berupa nilai parameter Batas Cair (LL) yang didapatkan dari hasil pengujian
Batas Konsistensi Atterberg.
Selain sistem klasifikasi ASTM, terdapat beberapa sistem klasifikasi yang banyak
digunakan diantaranya seperti terlihat pada tabel 4.5.
Tabel 4.5. Batasan-batasan ukuran berdasarkan sistem
Sistem Klasifikasi
Ukuran Butir (mm)
Kerikil (Gravel)
Pasir (Sand)
Lanau (Silt)
Lempung (Clay)
Diskripsi Detail75 - 4,75 4,75 - 0,075 0,075 - 0,005 < 0,005
ASTM
AASHTO 75 - 2,00 2,00 - 0,075 0,075 - 0,005 < 0,005
USCS 75 - 4,75 4,75 - 0,075Tanah butiran halus (Lanau, lempung)
< 0,075
British Standard (BS)
60 - 2,00 2,00 - 0,06 0,06 - 0,002 < 0,001
USDA - 2,00 - 0,05 0,05 - 0,002 < 0,002
4.3.3. Data Pengujian
Data yang dibutuhkan untuk menentukan klasifikasi atau jenis tanah adalah hasil
yang diperoleh dari percobaan analisis saringan dan percobaan analisis hidrometer
seperti yang tertulis pada tabel 4.6. dibawah ini:
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
Tabel 4.6. Rekapitulasi hasil percobaan analisis saringan dan analisis hidrometer
Hasil Pengujian
Diameter Butiran (D)
Persen Lolos (P)
(mm) (%)
Analisis
Saringan
(sieve
analysis)
4,75 99,8
2,36 97,07
1,18 95,42
0,85 94,77
0,425 93,103
0,18 88,687
0,15 86,787
0,125 86,737
0,075 81,554
Analisis
Hidrometer
(hydrometer
analysis)
-- --
0,0193 72,20,0116 56,150,00839 45,460,00621 40,120,005 39,0744
0,00312 37,450,00129 29,44
4.3.4. Perhitungan
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
Berdasarkan rekapitulasi hasil berupa data diameter butiran dan persentase dari
percobaan analisis saringan dan percobaan analisis hidrometer pada tabel 4.6., maka
selanjutnya data tersebut disajikan dalam bentuk grafik hubungan kedua data yang
ketentuan penggambarannya adalah sebagai berikut:
1. Grafik digambar pada sumbu semilogaritma.
2. Sumbu x (absis) merupakan diameter butiran.
3. Sumbu y (ordinat) merupakan persentase lolos.
4. Data-data dari analisis hidrometer dan analisis saringan kemudian diplotkan
ke dalam kertas grafik.
5. Setelah mengetahui tempat kedudukan titik-titik dari data di atas, kemudian
dibuat garis yang menghubungkan titik-titik tersebut, seperti tergambar
pada grafik 4.1.
Grafik 4.1. Distribusi ukuran butiran tanah
Berdasarkan grafik 4.1., maka benda uji yang diuji mempunyai distribusi gradasi
butiran sebagai berikut:
1. Gravel ( > Ø 4,75 mm) = 1,0093 %
2. Sand (Ø 4,75 mm – Ø 0,075 mm) = 18,446 %
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0010,010,1110
Diameter (mm)
4,75 0.075 0,005
Persen Lolos (%)
Gravel ClaySiltSand
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
3. Silt (Ø 0,075 mm - Ø 0,005) = 42,4796 %
4. Clay (<Ø 0,005 mm) = 38,0651 %
= 100,00 %
5. Setelah mengetahui tempat kedudukan titik-titik dari data di atas, kemudian
dibuat garis yang menghubungkan titik-titik tersebut, seperti tergambar pada grafik.
Grafik 4.1. Distribusi Ukuran Butiran Tanah
Berdasarkan grafik 4.1., maka benda uji yang diuji mempunyai distribusi gradasi
butiran sebagai berikut:
1. Gravel ( > Ø 4,75 mm) = 1,0093 %
2. Sand (Ø 4,75 mm – Ø 0,075 mm) = 18,446 %
3. Silt (Ø 0,075 mm - Ø 0,005) = 42,4796 %
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008
Gravel ClaySiltSand
4.75 0.075 0.005
Laporan Praktikum Mekanika Tanah
Kelompok X Bab
4 Pengujian Analisis Butiran
4. Clay (<Ø 0,005 mm) = 38,0651 %
= 100,00 %
4.3.5. Kesimpulan
Berdasarkan rekapitulasi hasil perhitungan di atas dapat disimpulkan:
a. Karena persentase butiran tanah yang berdiameter < 0,075 mm = 80,5447%
dimana > 50%, maka tanah tersebut termasuk dalam jenis tanah berbutir halus.
b. Golongan butiran yang dominan adalah silt.
Universitas Sebelas Maret Surakarta2008