5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Tanah

Susunan material yang terdiri dari berbagai butiran mineral padat yang tidak

terikat secara kimia antar partikelnya dan terbentuk dari berbagai bahan organik

yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang

mengisi rongga kosong di antara partikel padat tersebut merupakan definisi dari

tanah.(Das, 1985).

Banyak sekali istilah yang dalam dunia teknik sipil untuk membedakan

berbagai jenis tanah misalnya lempung, pasir, kerikil, dan lanau. Yang

membedakan jenis tanah tersebut adalah karakteristik yang dimiliki oleh masing-

masing tanah tersebut. Karena memiliki berbagai macam karakteristik, tentunya

mempengaruhi terhadap daya dukung tanah tersebut. Besarnya nilai daya dukung

tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya : jenis dari tanah asli, tingkat

kepadatan tanah, kandungan kadar air beserta faktor lainnya.

2.2 Sistem Klasifikasi Tanah

Untuk mempermudah kita mengenali jenis-jenis tanah maka dibuatlah sistem

klasifikasi tanah. Suatu sistem penggolongan yang dilakukan sistematis dari jenis

tanah yang mempunyai sifat–sifat yang sama ke dalam kelompok–kelompok dan

sub kelompok berdasarkan pemakaiannya disebut sistem klasifikasi tanah menurut

Das,1995. Dasar pembuatan sistem klasifikasi tanah adalah dengan melihat

karakteristik tanah dan juga sifat fisik tanah agar dapat dibedakan sesuai dengan

jenisnya. Karena macam perilaku dan sifat tanah yang begitu banyak dan beragam,

sistem klasifikasi tanah secara umum mengelompokan jenis-jenis tanah ke dalam

beberapa kategori yang umum dimana tanah memiliki persamaan sifat secara fisik.

Ada 2 jenis sistem klasifikasi tanah menurut Susanto, 2005 yaitu klasifikasi

tanah alami dan klasifikasi teknis. Klasifikasi alami tanah yaitu klasifikasi yang

berdasarkan pada sifat tanah tanpa dihubungkan dengan tujuan dari penggunaan

tanah tersebut misalnya berdasarkan pada sifat fisik tanah, kandungan kimia di

6

dalam tanah, dan juga kandungan mineral yang ada. Sedangkan klasifikasi

berdasarkan kepada sifat tanah yang mempengaruhi kemampuan tanah untuk tujuan

penggunaan tertentu disebut klasifikasi teknis. Unified Soil Classification System

atau biasa kita sebut sistem klasifikasi USCS dan American Association of State

Highway and Transportation Officials Classification atau AASTHO adalah dua

sistem klasifikasi yang biasa digunakan dalam menentukan jenis tanah.

2.2.1 Sistem Klasifikasi Tanah dengan USCS

Casagrande memperkenalkan sistem ini pada tahun 1942 untuk dijadikan

dasar pembangunan proyek lapangan terbang yang dilakukan oleh The Army Corps

of Engineers. Kemudian sistem ini disempurnakan sebagai bentuk kerja sama

dengan United States Bureau of Reclamation (Tahun 1952). Para ahli teknik

mengguanakan sistem ini secara luas pada saat ini. Tanah dikelompokkan menjadi

dua pada sistem ini, yaitu tanah yang terdiri dari butiran kasar dan tanah yang terdiri

dari butiran halus.

Dalam penentuan jenis tanah pada klasifikasi ini, beberapa faktor yang perlu

diperhatikan adalah sebagai berikut:

1. Persentase fraksi halus (% lolos ayakan No.200)

2. Persentase fraksi kasar (% lolos ayakan No.40)

3. Koefisien keseragaman dan koefisien gradasi untuk tanah sebesar 0% sampai

dengan 12% (lolos ayakan No.200)

4. LL dan IP pada tanah yang lolos ayakan No.40 (untuk tanah yang ≥ 5% lolos

ayakan No.200). (Das, 1995)

Adapun hubungan antara indeks plastisitas (IP) dengan batas cair (LL)

digambarkan pada grafik berikut ini :

7

Gambar 2.1 Grafik Hubungan Batas Cair (LL) dan Indeks Plastisitas (IP)

(Sumber: Bowles)

8

Tabel 2.1 Sistem Klasifikasi Tanah USCS

Jenis Simbol Nama Kelompok Kriteria

Lanau dan

lempung

dengan batas

cair, LL <

50%.

ML

Lanau anorganik dan pasir

sangat halus atau pasir halus

berlanau atau berlempung.

PI < 4 atau berada di

bawah garis-A dalam

Grafik Plastisitas.

CL

Lempung anorganik dengan

plastisitas rendah hingga

sedang, lempung berkerikil,

lempung berpasir, lempung

berlanau, lempung kurus.

PI > 7 dan berada pada

atau di bawah garis-A

dalam Grafik Plastisitas.

CL-ML

Lanau berlempung anorganik

dengan pasir halus atau sedikit

kerikil.

PI berada dalam daerah

yang diarsir dalam Gambar

1.

OL

Lanau organik dan lempung

berlanau organik dengan

plastisitas rendah.

PI berada dalam daerah

OL dan

{[LL(…)]/[LL(…)]} <

0,75

Lanau dan

lempung

dengan batas

cair, LL >

50%.

MH Lanau anorganik atau pasir

halus diatomase, lanau elastis.

PI berada di bawah garis-A

dalam Grafik Plastisitas

CH

Lempung anorganik dengan

plastisitas tinggi, lempung

gemuk.

PI berada di atas garis-A

dalam Grafik Plastisitas

OH Lempung organik dengan

plastitas sedang sampai tinggi

PI berada dalam daerah

OH dalam Gambar 1 dan

{[LL(…)]/[LL(…)]} <

0,75

Tanah

dengan kadar

organik

tinggi

Pt Gambut dan tanah lain

kandungan organik tinggi

(Sumber: Bowles)

9

2.2.2 Sistem Klasifikasi Tanah dengan AASTHO

Dikembangkan sebagai Public Road Administration Clasification System

pada tahun 1929. Pada sistem ini, tanah dapat diklasifikasikan ke dalam 7 kelompok

mulai dari A1-A7. A1-A3 adalah kelompok tanah yang butiran ≤35% lolos ayakan

No.200. Sedangkan tanah yang memiliki butiran lolos ayakan No.200 ≥35%

dikategorikan sebagai kelompok A4-A7 yang sebagian besarnya adalah lempung

dan lanau. (Das, 1995)

Tabel 2.2. berikut menjelaskan pengelompokkan tanah menurut AASHTO

secara keselurahan.

10

Tabel 2.2. Sistem Klasifikasi Tanah AASHTO

Klasifikasi

Umum

Tanah Berbutir

(35% atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200)

Klasifikasi

Kelompok

A-1 A-3 A-2

A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7

Analisis Ayakan

(% lolos)

No.10 Maks 50

No.40 Maks 30 Maks 50 Min 51

No.200 Maks 15 Maks 25 Maks 10 Maks 35 Maks 35 Maks 35 Maks 35

Sifat Fraksi yang

lolos ayakan No. 40

Batas Cair (LL)

Indeks Plastis (PI)

Maks 40 Min 41 Maks 40 Min 41

Maks 6 NP Maks 10 Maks 10 Min 11 Min 11

Tipe Material yang

paling dominan

Batu pecah, kerikil Pasir Kerikil dan pasir yang berlanau atau

dan pasir Halus berlempung

Penilaian sebagai

bahan tanah dasar Baik sekali sampai baik

Klasifikasi Umum Tanah Lanau – Lempung

(Lebih dari 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 200)

Klasifikasi

Kelompok A-4 A-3 A-6

A-7

A-7-5*

A-7-6’

Analisis

Ayakan(%lolos)

No.10

No.40

No.200 Min 36 Min 36 Min 36 Min 36

Sifat Fraksi yang

lolos ayakan No.40

Batas Cair (LL)

Indeks Plastis (PI)

Maks 40

Maks 10

Maks 40

Maks 10

Maks 40

Maks 10

Maks 40

Maks 10

Tipe Material yg

paling dominan Tanah Berlanau Tanah Berlempung

Penilaian sebagai

bahan tanah dasar Biasa sampai jelek

Sumber : Das, 1995

Keterangan : *Untuk A-7-5, PI ≤ LL - 30 dan ‘ Untuk A-7-6, PI > LL – 30

2.3 Tanah Ekspansif

Di Indonesia banyak sekali ditemukan tanah yang udah mengalami

pengembangan dan penyusutan atau yang biasa disebut tanah ekspansif di dalam

dunia teknik sipil. Karena memiliki kemampuan pengembangan dan penyusutan

yang besar maka tanah jenis ini cenderung merugikan bagi dunia teknik sipil.

11

Sehingga diperlukannya suatu upaya guna menanggulangi atau mengurangi

kerugian tersebut. Factor utama yang paling mempengaruhinya yaitu ukuran

partikel tanah itu sendiri dan paling besar karena perubahan kadar air. Musim

kemarau dan juga penghujan memiliki pengaruh yang besar terhadap perubahan

kadar air khususnya untuk tanah di Pulau Jawa. Kandungan butiran halus yang

sangat besar dapat mengakibatkan besarnya tingkat penyerapan air karena besarnya

rongga mengakibatkan terbukanya ruang untuk masuk atau keluarnya air.

Ada 3 metode untuk mengidentifikasi tanah lempung ekspansif menurut

Noormalasari dan Susanto (2000), yaitu:

1. Metode tidak langsung

2. Metode langsung

3. Metode kombinasi

Indeks plastisitas memiliki hubungan yang erat dengan potensi

pengembangan tanah sehingga Chen membuat sebuah klasifikasi potensi

pengembangan yang terjadi pada tanah yang berdasarkan pada nilai indeks

Plasticity Index (IP). Perhatikan tabel 2.3 (Chen, 1988 dalam Hardiyatmo, 2014).

Tabel 2.3 Hubungan Potensi Pengembangan dan PI

Indeks Plastisitas (PI) Potensi Pengembangan

>35 Sangat Tinggi

20-35 Tinggi

10-35 Sedang

0-15 Rendah

Sumber: Chen, 1988 dalam Hardiyatmo, 2010

Pada sistem klasifikasi USCS, CH merupakan simbol tanah lempung

ekspansif yang mempunyai LL sebesar > 50% dan PI > 30%.

Di Pulau Jawa sendiri banyak sekali daerah yang memiliki tanah ekspansif.

Hal tersebut mengakibatkan kerusakan jalan dan bangunan rumah tinggal misalnya

saja di Soko, Kab. Ngawi, Jawa Timur. Berikut adalah potensi kembang susut tanah

12

di beberapa daerah di Pulau Jawa yang ditengarai merupakan tanah lempung

ekspansif.

Tabel 2.4 Potensi Kembang Tanah Ekspansif di Pulau Jawa

No. Lokasi Sampel Batas Konsistensi Tanah Potensi

Kembang LL (%) PL (%) SL (%) IP (%)

1 Citra Land, Surabaya 104,56 46,78 37,90 57,78 Tinggi

2 Menganti, Gresik 55,00 19,20 11,56 35,80 Sedang

3 Dringu, Probolinggo 66,75 35,25 16,15 31,50 Sedang

4 Mojowarnu, Jombang 79,24 41,65 12,30 37,59 Sedang

5 Caruban, Madiun 72,00 24,00 15,50 48,00 Tinggi

6 Saradan, Nganjuk 87,37 29,39 16,20 57,98 Tinggi

7 Padangan, Bojonegoro 85,00 30,00 9,06 55,00 Tinggi

8 Soko, Ngawi 101,00 29,77 10,70 71,23 Sangat Tinggi

9 Tembalang, Semarang 87,50 21,55 15,15 59,95 Tinggi

10 Purwodadi, Grobogan 89,17 37,16 15,10 51,15 Tinggi

11 Pedan, Klaten 91,30 29,55 14,10 61,75 Sangat Tinggi

12 Wates, Jogjakarta 81,10 28,10 10,46 53,00 Tinggi

13 Bungursari, Purwakarta 96,20 22,35 25,90 73,50 Sangat Tinggi

14 Dawuhan, Subang 105,25 28,75 42,50 76,50 Sangat Tinggi

15 Cikampek, Karawang 63,17 27,52 15,10 35,65 Tinggi

16 Ciwastra, Bandung 99,10 31,65 18,55 67,45 Tinggi

Sumber : Sujianto, 2015

2.4 Stabilisasi Tanah

Stabilisasi tanah adalah mencampurkan tanah dengan menambahkan suatu

bahan tambah tertentu, dengan tujuan untuk memperbaiki sifat teknis tanah, atau

suatu usaha untuk memperbaiki atau merubah sifat teknis tanah dengan tujuan

untuk memenuhi syarat teknis tertentu (Hardiyatmo, 2010).

Stabilisasi tanah dilakukan dengan cara mencampurkan tanah dengan jenis

tanah lainnya agar mendapatkan gradasi yang dikehendaki, bisa juga

mencampurkan tanah dengan bahan tambah buatan, sehingga sifat teknis pada tanah

dapat lebih membaik lagi. Ada 2 cara untuk menstabilisasi tanah, yaitu :

13

1. Stabiliasi Mekanis

Stabilisasi jenis ini dilakukan dengan mengaduk atau mencampurkan dua

jenis tanah atau lebih yang memiliki gradasi berbeda guna mendapatkan material

yang dapat memenuhi persyaratan tertentu. Agar lebih ekonomis, yang dijadikan

bahan campuran biasanya berasal dari lokasi setempat untuk mengurangi biaya

pengiriman.

2. Stabilisasi Kimiawi

Stabilisasi dengan mencampurkan bahani tambah kimia dengan tujuan

terjadinya reaksi kimiawi terhadap tanah yang bersangkutan, sehingga dapat

menghasilkan senyawa baru yang dianggap lebih stabil dari keadaan sebelumnya.

(Hardiyatmo, 2013).

2.4.1 Abu Ampas Tebu

Perkebunan tebu di Kabupaten Madiun terbilang sangat luas sehingga

mempunyai beberapa pabrik gula yang beroperasi sejak lama. Dengan banyaknya

gula yang dihasilkan makan semakin banyak pula limbah yang dihasilkan berupa

ampas tebu, tetes tebu, dan lain-lain. Maka dari itu perlunya pemanfaatan limbah

dari pabrik tebu agar dapat mengurangi limbah yang ada.

Abu ampas tebu dapat berfungsi sebagai filler yag bertujuan untuk mengisi

pori agar tanah lebih stabil tetapi perlu adanya kapur sebagai penambah kandungan

Ca yang dianggap masih kurang (Prastyo dkk, 2015).

2.4.2 Kapur

Kapur merupakan kalsium oksida yang dihasilkan dari karbonat yang

dipanaskan menggunakan suhu yang sangat tinggi (Hardiyatmo, 2013). Pada

umumnya kapur berasal dari dolomite atau batuan kapur. Penggunaan kapur

sebagai bahan stabilisasi tanah diharapkan dapat mengakibatkan perubahan tekstur

tanah menjadi tekstur yang diinginkan. Pencampuran kapur pada tanah dapat

menyebabkan partikel yang memiliki ukuran lempung (lebih kecil dari 0,002mm)

berkurang dari ukuran awalnya.

14

2.5 Pemadatan Tanah

Pemadatan adalah proses yang memakai tenaga dinamik untuk menjadikan

tanah lebih padat dan sekaligus mengeluarkan udara. Pemadatan juga berfungsi

untuk mencari hubungan kadar air dan berat volume, dan untuk mengevaluasi tanah

agar memenuhi persyaratan kepadatan, perlu diadakan pengujian pemadatan

(Hardiyatmo, 1995). Teori pemadatan pertama kalinya dikembangkan oleh R.R.

Proctor. Metode yang orisinil dilaporkan melalui serangkaian artikel dalam

Engineering New Record. Oleh karena itu, prosedur dinamik laboratorium yang

standar biasanya disebut dengan uji proctor (Bowles, 1989).

Tujuan dari pengujian proctor itu sendiri untuk mengetahui kadar air

optimum (Woptimum ) dan berat isi kering maksimum (γd). Hasil dari pengujian ini

berupa grafik hubungan kadar air dan berat isi kering tanah, sehingga diperoleh

kadar air optimum dan berat isi kering maksimum.

Perhitungan pemadatan dilakukan dengan menentukan suatu nilai berat isi

kering (γdmaks) dengan kadar air tertentu (Woptimum). Nilai ini didapatkan dengan

kurva uji pemadatan suatu sampel tanah dengan variasi nilai kadar air (w) dengan

rumus :

Berat isi basah :

γ = 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑢𝑙𝑑

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑚𝑜𝑢𝑙𝑑 ( gr/cm3 )

Contoh-contoh kadar air diperoleh dari tanah yang dipadatkan, dan berat isi

kering di hitung sebagai berikut :

Berat isi kering :

γd = 𝛾

100+𝑤 x 100

Dengan: 𝛾 = berat volume butir tanah dan w = kadar air

Berat volume kering jenuh tanah dapat dituliskan ke dalam persamaan

berikut:

𝛾𝑑 =𝐺𝑠

1 + w𝐺𝑠γw

15

Dengan Gs = berat spesifik butiran tanah padat dan γw = berat jenis air.

(Sumber:Bowles,1989)

Uji pemadatan tanah laboratorium ada 2 macam yaitu standar proctor test

dan modiefied proctor test. Perbedaan dari kedua uji pemadatan diatas terdapat

dalam Tabel 2.5 berikut :

Tabel 2.5 Pemadatan Standard Proctortest dan Modified Proctortest

Standard Proctortest Modified Proctortest

Diameter mold ± 10 cm

3 lapis pemadatan

25 pukulan per lapisan

Berat palu pemukul 2,5 kg

Jatuh bebas pemumbuk 30 cm

Diameter mold ± 15 cm

5 lapis pemadatan

25 pukulan per lapisan

Berat palu pemukul 4,5 kg

Jatuh bebas pemumbuk

45.7cm

Sumber : Pedoman Praktikum Mekanika Tanah UMM, 2010

2.6 CBR

Pengujian CBR dilakukan untuk mendapatkan nilai CBR dari sampel tanah.

Nilai CBR yaitu perbandingan antara tekanan yang dibutuhkan untuk menembus

tanah dengan piston yang mempunyai penampang bulat dengan luasan 3 inc2

dengan kecepatan penetrasi sebesar 0,05”/menit terhadap tekanan yang diperlukan

untuk menembus suatu bahan standar tertentu. Selain itu CBR juga dipergunakan

untuk menentuakn daya dukung tanah dalam perkerasan jalan. Nilai CBR dihitung

pada penetrasi sebesar 0,1” dan penetrasi 0,2”, kemudian hasil dari perhitungan

tersebut dibandingkan untuk dipakai nilai yang terbesar (SNI 03-1744-1989).

2.7 Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compressive Test)

Uji kuat tekan bebas digunakan untuk mendapatkan nilai kekuatan tanah

dalam keadaan bebas sampai mencapai keruntuhan (Pedoman Praktikum Mektan,

2005)

16

Prinsip dasar dari percobaan ini adalah pembebanan vertical yang dinaikkan

secara bertahap terhadap benda uji berbentuk silinder yang didirikan bebas, sampai

terjadi keruntuhan. Pembacaan beban dilakukan pada interval regangan aksial tetap

tertentu, yang dapat dicapai dengan cara mempertahankan kecepatan pembebanan

dengan besaran tertentu pula selama pengujian berlangsung (strain control). Oleh

karena beban yang diberikan hanya dalam arah vertical saja, maka percobaan ini

dikenal pula sebagai percobaan tekan satu arah (uniaxial test).