PEMERIKSAAN PEMADATAN TANAH STANDARD

A. TEORI PENUNJANG

Pemadatan merupakan usaha untuk mempertinggi kepadatan tanah dengan

pemakaian energi mekanis untuk menghasilkan pemadatan partikel. Pemadatan juga

digunakan untuk stabilisasi tanah, ini merupakan metoda dasar untuk stabilisasi

tanah. Penrapan metoda –metoda lain tanpa kecuali selalu diikuti metoda pemadatan.

Tujuan pemadatan tanah umumnya untuk :

a. Menaikkan kekuatannya

b. Memperkecil pemampatannya (compressibility) dan daya rembes airnya.

c. Memperkecil pengaruh air terhadap tanah tersebut.

Tanah dapat dikerjakan pada mulanya dengan pengeringan penambahan air,

agregat (butir – butir) tersebut dengan bahan – bahan stabilisasi seperti semen

portland (PC), gamping, abu batu bara atau bahan lainnya.

Energi pemadatan dilapangan didapat atau dapat diperoleh dari mesin gilas,

alat pemadatan getaran dan dari benda – benda berat yang dijatuhkan. Di dalam

laboratorium digunakan alat – alat pemadatan tanah untuk percobaan (Compaction

Soil Test Apparatus).

Pemeriksaan spesifikasi untuk pemadatan kolusif telah dikembangkan oleh

R.R Proctor ketika sedang membangun bendungan – bendungan untuk Los Angeles

Water Disrtict pada akhir tahun 1920-an. Metoda asli dilaporkan melalui seri – seri

artikel didalam Engineering New Records oleh Proctor tahun 1933. Prosedur dinamis

laboratorium yang standar biasanya disebut dengan percobaan Proctor.

Proctor mendefenisikan empat variabel pemadatan tanah, yaitu :

1. Usaha pemadatan (energi)

2. Jenis tanah (gradasi, kohesif atau tidak, ukuran butir dan sebagainya.

3. Kadar air.

4. Angka pori, atau berat isi kering.

Percobaan – percobaan pemadatan dapat dilakukan di :

1. Laboratorium

2. Lapangan

1. Laboratorium

Ada dua macam percobaan dilaboratorium yang biasa dipakai untuk

menentukan kadar air optimum (Optimum Moisture Content = OMC) dan berat isi

kering maksimum (Maximum Dry Density = γd)

Percobaan – percobaan tersebut ialah :

A. Percobaan Pemadatan Standar (Standard Compaction Test)

B. Percobaan Pemadatan Modifikasi (Modified Compaction Test)

1. Percobaan Pemadatan Standar (Standard Compaction Test)

Untuk pemadatan standar berat isi tanah basah atau asli (wet atau natural

density) dapat dihitung dengan persamaan :

jika ; maka :

dimana :

= Berat isis tanah basah atau asli

= Berat tanah basah atau asli

= Berat tabung

= Isi tanah basah atau asli

= Isi tabung

dari bagian dalam tanah tesebut diambil sebagian untuk dihitung kadar airnya.

Sesudah diketahui nilai kadar airnya maka berat isi kering tanah dapat dihitung

dengan persamaan :

w = dalam %

w = dalam desimal

dimana :

= Berat isi tanah kering (dry density)

w = Kadar air

dalam hasil percobaan tersebut dibuat sebuah kurva, yang menunjukkan hubungan

antara kadar air dan berat isi tanah kering dan dari kurva tersebut akan diperoleh

kadar air optimum (Optimum Moisture Content = O.M.C) dan berat isi tanah kering

maksimum (Maximum Dry Density).

2. Pemadatan didalam pelaksanaan di lapangan

Pemadatan didalam pelaksanaan di lapangan untuk pekerjaan – pekerjaan

ringan biasanya digunakan :

a. Alat pemadat tangan

b. Alat pemadat dengan mesin ringan

Untuk pekerjaan – pekerjaan besar biasanya digunakan :

a. Mesin gilas beroda halus (Smoth Wheel Roller)

Mesin gilas ini memberikan liputan 100% dibawah roda dengan tekanan kontak

sampai sekitar 400 kpa.

Mesin ini dapat dipakai untuk semua jenis tanah, kecuali apabila terdapat batu –

batu yang besar.

Mesin gilas ini terutama sesuai untuk tanah kohesif dengan atau tanpa

perlengkapan penggentar dan mesin ini biasa disebut juga mesin gilas beroda

baja.

b. Mesin gilas beroda karet atau Pneumatis (Pneumatic Tired Roler)

Mesin gilas ini memberikan liputan 80 % dengan tekanan ban sampai sekitar

700 kpa. Beberapa roda ayang terdiri dari empat atau enam ban yang berjarak

dekat dengan jarak antara untuk roda depan dan belakang yang berselang –

selang akan memberikan liputan yang lebih besar.

Alat ini dapat ditarik dengan traktor sebagai alat penggerak utama (Prime

Movers), tetapi biasanya mempunyai mesin tersendiri dan dapat dipakai untuk

tanah kohesif maupun no kohesif.

c. Pemadat Roda Besegmen (Segment Roller)

Mesin ini menghasilkan liputan 60 % dengan tekana kontak 1.400 sampai

dengan 8.500 kpa yang tergantung kepada diameter alat gilasnya serta apakah

tabung alat gilas tersebut diisi air atau pasir untuk menambah berat.

Alat ini hanya sesuai untuk tanah kohesif dan biasanya mempunyai mesin

tersendiri dengan empat roda (dimuka dua dan dibelakang dua).

d. Metoda Konsolidasi Dinamis (Dynamic Consolidation Method)

Metoda ini merupakan metoda perbaikan tanah yangn dikembangkan oleh

Menharel pada tahun 1960 di Eropa. Prosedurnya adalah dengan cara

menjatuhkan beban berat yang disebut “Pounder” berkali – kali. Hantaman

benda atau beban dengan energi tinggi itu pada tanah berbutir menyebabkan

suatu pencairan (lique faction) praktis endapannya. Dengan demikian

membiarkan massa mengalami penurunan ke suatu kondisi yang lebih padat.

Sebaliknya, metoda yang sama jika diterapkan pada tanah lempung akan

menyebabkan terdorongnya gelembung udara mikro akibat adanya lubang –

lubang pori disekitar titik jatuh pounder dan akhirnya dipulihkan lagi

kekuatannya.

Saat ini, metoda ini bisa dipakai pada berbagai jenis tanah, seperti pasir lepas,

lempung dan tanah reklamasi. Dalam pelaksanaan metoda tersebut diperlukan

permukaan tanah yang rata dan solid yang memungkinkan kran – kran berat

bekerja dengan aman. Pounder seberat 10 sampai 20 ton diangkat hingga

ketinggian 10 – 30 meter, kemudian dijatuhkan.

Pounder dijatuhkan beberapa kali dilokasi yang sama, sebelum berpindah

tempat yang berjarak 5 – 20 meter. Lubang – lubang yang terbentuk akibat

jatuhnya pounder diukur, kemudian ditimbun kembali dengan tanah di

sekitarnya. Akhirnya permukaan tanah dipadatkan dan diratakan. Hasilnya

dibuktikan dengan pengukuran penurunan, percobaan pressure meter dilokasi

dan sebagainya.

Menurut Hachinohe, suatu tumbukan pounder yang sangat kuat akan

menghasilkan getaran dengan frekuensi 2 – 12 Hz. Pengukuran dilapangan

menunjukkan bahwa pada jarak 30 meter dari titik jatuh pounder, kecepatan

gelombang yang ditimbulkan masih dibawah 5 cm/ detik yang masih dapat

ditoleransi oleh kebanyakkan struktur.

B. TUJUAN

Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan hubungan antara kadar air

dan kepadatan tanah dengan cara memadatkan di dalam cetakan silinder berukuran

tertentu dengan menggunakan alat penumbuk 2,45 kg dan tinggi jatuh 30,5 cm serta

energi tumbukan 593,7 kg/ m3

Pemeriksaan kepadatan dilakukan dengan menggunakan dua macam cetakan

1. Cetakan diameter 102 mm untuk bahan yang lulus saringan no 4.

2. Cetakan diameter 152 mm untuk bahan yang lulus saringan no 19.

C. PERALATAN

1. Cetakan diameter 102 mm kapasitas 943 cm3

2. Cetakan diameter 152 mm kapasitas 2124 cm3

3. Alat penumbuk tangan dari logam yang mempunyai permukaan tumbuk rata.

Dapat juga dipergunakan alat penumbuk mekanis dari logam yang

dilengkapi alat pengontrol tinggi jatuh bebas.

4. Alat untuk mengeluarkan contoh tanah.

5. Timbangan kapasistas kira – kira 11,5 kg dengan ketelitian sampai 5 gram

dan neraca kapasitas minimal 1 kg dengan ketelitian 0,1 gram.

6. oven yang dilengkapi dengan pengatur suhu untuk memanasi sampai (1100 +

50)

7. Alat perata dari besi (Straight egde) panjang 25 cm, salah satu sisi pemanjang

harus tajam dan sisi lain datar (0,01% dari panjang).

8. Saringan 50 mm (2”1, 19 mm (3/4”) dan 4,75 mm (no.4)

9. Talam, alat pengaduk dan sendok

D. BENDA UJI

1. Bila contoh tanah yang diterima dari lapangan masih dalam keadaan lembab,

keringkan contoh tanah tersebut sehingga menjadi gembur. Pengeringan

dilakukan di udara atau dengan alat pengering dengan suhu < 600C,

kemudian gumpalan tanah tersebut ditumbuk tetapi butir aslinya tidak pecah.

2. Tanah yang gembur disaring dengan saringan 4,75 mm (no. 4) dengan

saringan 19 mm.

3. Jumlah contoh yang disesuai untuk masing – masing cara pemeriksaan.

4. Untuk bahan yang lewat saringan no. 4, sebanyak 14 kg

5. Untuk bahan yang lewat saringan 19 mm, sebanyak 45 kg

6. Benda uji dibagi 6 bagian, tiap – tiap bagian dengan air yang ditentukan dan

diaduk sampai merata. Penambahan air diatur sehingga didapat bneda uji

sebagai berikut : 3 contoh dengan kadar air optimum.

7. Contoh dengan kadar air dari benda uji masing – masing 1 - 3 %

8. Masing – masing benda uji dimasukkan ke dalam kantong plastik dan

disimpan selama dua belas jam atau sampai kadar airnya merata.

E. RANGKAIAN KERJA

1. Timbang dengan cetakan diameter 102 mm (4”) untuk tanah yang lolos

saringan n0. 4 atau diameter 152 mm untuk tanah yang lolos saringan 19 mm

dan keping alas dengan ketelitian 5 gram (w1 gram)

2. Cetakan, leher dan keping alas dijadikan satu dan di tempatkan pada landasan

yang kokoh.

3. Ambil salah satu dari ke-enam contoh, diaduk dan dipadatkan didalam 3

lapisan @ 25 tumbukan per lapis.

4. Potong kelebihan tanah dari bagian leher, dengan pisau dan lepaskan leher

sambung.

5. Pergunakan alat perata untuk meratakan kelebihan tanah sehingga betul-betul

rata dengan permukaan cetakan.

6. Timbang cetakan berisi benda uji beserta keping alas dengan ketelitian 5

gram (w2 gram)

7. Keluarkan benda uji dari cetakan dengan menggunakan alat pengeluaran

benda uji dan potong sebagian uji kecil dari benda uji pada keseluruhan

tingginya untuk pemeriksaan kadar air.

F. PERHITUNGAN

Dimensi silinder

Diameter = 10,2 cm

Tinggi = 12 cm

Volume cetakan =

=

= 980,06 cm3

Berat Jenis Butir (Gs) = 1,8725

Jumlah Lapisan Tanah = 3

Tumbukan / Lapisan = 25

Contoh Perhitungan

Sampel no. 1

No. Cawan = 9

Berat cawan + tanah basah (W2) = 77,63 gram

Berat cawan + tanah kering (W3) = 17,19 gram

Berat cawan(W1) = 52,92 gram

Berat air (W2-W3) = (77,63 – 17,19) gram

= 3,44 gram

Berat tanah kering (W3-W1) = (17,19 -52,92)

= 21,27 gram

Kadar air =

= 16,17 %

No. Cawan = 10

Berat cawan + tanah basah (W2) = 76,82 gram

Berat cawan + tanah kering (W3) = 74,51 gram

Berat cawan = 60,23 gram

Berat air (W2-W3) = (76,82 -74,51)

= 2,31 gram

Berat tanah kering (W3-W1) = (74,51 -60,23) gram = 14,28 gram

Kadar air =

= 16,18 %

Z.A.V = = = 1,92

Sample no. 1 2 3 4 5

No cawan 9 10 4 14 22 27 19 24 1 44

Brt cwn +

tanah basah

(gr)

72,63 76,82 72,28 83,09 82,52 73,54 76,08 71,22 70,13 33,00

Brt cwn +

tanah kering

(gr)

74,19 74,51 68,81 79,62 78,68 69,62 74,05 69,90 67,94 30,46

Berat cawan

(gr)57,92 60,23 49,73 60,36 60,48 50,71 59,62 60,58 49,93 11,21

Berat air (gr) 3,44 2,31 3,47 3,47 3,04 3,92 2,03 1,32 2,19 2,34

Berat tanah

kering (gr)21,27 14,28 19,08 19,26 18,2 18,91 14,43 9,32 18,01 19,45

Kadar air (%) 16,17% 16,18% 10,18% 18,02% 21,09% 30,7% 14,06% 14,16% 12,16% 12,03

G. TABEL PERHITUNGAN

Kadar air (%) 1 2 3 4 5

Kadar air sebenarnya (%) 10% 18% 20% 14% 12%

Brt cwn + tanah (gr) 16,175% 18,1% 20,895% 14,11% 12,095%

Berat cetakan (gr) 3430 3375 3361 3417 3328

Berat tanah (gr) 1689,20 1689,20 1689,20 1689,20 1689,20

Berat isi (gr) 1740,8 1685,8 1671,8 1671,8 1678,8

Berat isi kering (gr) 1,52 1,45 1,41 1,41 1,49

Z.A.V 1,57 1,52 1,46 1,46 1,67