Alat Ukur Air Tanah

Alat yang digunakan dalam penelitian ini dapat dirinci sebagai berikut :

1. Gypsum Block

Tegangan : 0,1 s.d. 15 Bars

Layar : 3,5”; LCD Digital

Ukuran : 2,75” x 4,75” x 1,75”

Berat : 205 Gram

Battery : 1-9 Volt

Specifications:

Gambar 4.1 Gambar KS-D1 dan Gypsum Block (Delmhorst, 2007)

Gambar 4.2 Foto Gypsum Block, Instalasi kabel di dalam Gypsum

Blockdan alat KS-D1

62

C.Prosedur Pelaksanaan

Prosedur pelaksanaan dapat dilakukan dengan beberapa tahapan. Pada

tahap awal menentukan nilai kadar air tanah dengan gypsum block, Uji strain

gauge untuk mengetahui besarnya tekanan kembang vertikal maupun horisontal, Uji

load cell untuk mengetahui tekanan kembang vertikal total. Adapun tahapanya dapat

dijelaskan sebagai berikut :

1. Uji gypsum block untuk menentukan kadar air tanah.

Untuk memperoleh nilai kadar air tanah dengan alat bantu gypsum block,

sehingga perlu diadakan uji gypsum block pendahuluan. Uji pendahuluan dapat

dilakukan dua alternatif yaitu alternatif pertama gypsum block dimasukan ke dalam

silinder lempung dalam ukuran kecil sedangkan alternatif kedua gypsum block

dimasukan pada mold besar pada uji pemadatan.

Alternatif I : gypsum block dimasukan ke dalam silinder lempung dalam

ukuran kecil.

Dalam uji ini perlu dilakukan pentahapan, yaitu tahap untuk mengetahui jumlah

air/berat air dalam gypsum block dan tahap berikutnya adalah menentukan kadar

air dalam tanah. Adapun pelaksanaan uji pada alternatif I dapat dijelaskan berikut

ini.

a. Uji gypsum block untuk mengetahui berat air dalam gypsum block. Uji ini

dilakukan dengan dua cara yaitu gypsum block beri air sampai jenuh kemudian

dibiarkan hingga kering, dan cara kedua gypsum block diberi air mulai kondisi

kering hingga jenuh air. Adapun cara pelaksanaannya sebagai berikut:

62

Gypsum block diberi air mulai kondisi jenuh hingga kering.

(1) menghitung berat dan volume instalasi yang ada dalam gypsum block,

dengan cara gypsum block dipecah sehingga instalasi didalam dapat

terlihat dan diuji berat dan volumenya dengan bantuan air raksa,

(2) gypsum block dan kabel dikeringkan dalam oven, ditimbang seluruh

komponen yang ada,

(3) ditimbang kabel untuk panjang 10 cm (digunakan untuk standar),

(4) ukur panjang kabel gypsum block, sehingga berat gypsum block saja dapat

diketahui,

(5) gypsum block dimasukkan dalam air beberapa menit, ukur dengan alat KS-

D1 (bila KS-D1 menunjukan angka > 80 berarti gypsum block sudah

jenuh),

(6) gypsum block dibiarkan ± 1 jam, timbang semua komponen yang ada dan

ukur gypsum block melalui kabel dengan KS-D1, sehingga diperoleh data

berat gypsum block + kabel dalam kondisi basah dan nilai KS-D1.

(7) gypsum block tetap diangin-anginkan, setiap 2 jam ditimbang gypsum block

+ kabel dalam kondisi basah dan ukur nilai KS-D1nya.

(8) ulangi langkah (7) ini hingga nilai KS-D1 mendekati nol (0),

(9) analisis data sesuai butir (8) sehingga didapat nilai KS-D1, Kadar air gypsum

block, dan berat air dalam gypsum block,

(10) buat grafik hubungan antara KS-D1 dan berat air dalam gypsum block,

sehubungan grafik berupa parabola maka grafik dapat dibagi menjadi

dua yaitu grafik untuk KS-D1 < 60 (didasarkan pada kondisi nilai KS-D1 <

63

60 berupa grafik linier) dan grafik dengan nilai KS-D1 > 60 (didasarkan

pada kondisi nilai KS-D1 > 60 berupa grafik exponensial),

(11) Grafik pada butir (10) dapat digunakan untuk menentukan berat air dalam

gypsum block bila diketahui nilai KS-D1.

(12) Data dari butir (11) digunakan sebagai masukan pada analisis model

berikutnya yaitu gypsum block dimasuk ke dalam silinder tanah.

Gypsum block dalam kondisi kering hingga jenuh.

(1) gypsum block dan kabel dikeringkan dalam oven, ditimbang seluruh

komponen yang ada,

(2) ukur panjang kabel gypsum block, sehingga berat gypsum block saja dapat

diketahui,

(3) gypsum block kering diukur dengan alat KS-D1 (nilai KS-D1 mulai dari angka

> 0 namun jauh dibawah angka 80),

(4) gypsum block kering disemprot dengan air dibiarkan beberapa menit agar air

dapat berinteraksi dengan kabel, ukur dengan alat KS-D1 dan ditimbang

gypsum block dengan semua komponen yang ada, sehingga diperoleh

data berat gypsum block + kabel dalam kondisi basah dan nilai KS-D1.

(5) setelah langkah (4) dilakukan, semprot gypsum block kemudian dibiarkan

beberapa menit ditimbang gypsum block + kabel dalam kondisi basah

dan ukur nilai KS-D1nya,

(6) ulangi langkah (5) ini hingga nilai KS-D1 ≥ 80

64

(7) analisis data sesuai butir (6) sehingga didapat nilai KS-D1, Kadar air gypsum

block, dan berat air dalam gypsum block,

(8) buat grafik hubungan antara KS-D1 dan berat air dalam gypsum block,

berhubung grafik yang diperoleh berupa parabola maka grafik dapat

dibagi menjadi dua yaitu grafik untuk KS-D1 < 60 (didasarkan pada

kondisi nilai KS-D1 < 60 berupa grafik linier) dan grafik dengan nilai

KSD1 > 60 (didasarkan pada kondisi nilai KS-D1 > 60 berupa grafik

exponensial),

(9) Grafik pada butir (8) dapat digunakan untuk menentukan berat air dalam

gypsum block, bila diketahui nilai KS-D1.

(10) Data dari butir (9) digunakan sebagai masukan pada analisis model

berikutnya yaitu gypsum block dimasuk ke dalam silinder tanah.

b. Uji gypsum block untuk mengetahui kadar air tanah.

Uji ini dilakukan dengan cara gypsum block dimasukan dalam silinder tanah.

Gypsum block dan silinder tanah menjadi satu kesatuan kemudian diuji dengan dua

cara. Metoda pertama silinder tanah diuji dari kondisi jenuh air hingga kering,

dengan cara silinder tanah direndam dalam hingga jenuh. Tolok ukur silinder tanah

sudah mencapai nilai jenuh bila gypsum block diukur dengan alat KS-D1

menunjukan nilai > 80. Metoda kedua silinder tanah diuji dari kondisi kering

(keringkan udara) kemudian disemprot dengan air hingga jenuh air. Tolok ukur

silinder tanah sudah mencapai nilai jenuh bila gypsum block diukur dengan alat

KS-D1 menunjukan nilai > 80. Adapun cara pelaksanaannya sebagai berikut:

65

Gypsum block dimasukan dalam silinder tanah dengan perlakuan silinder

tanah diberi air mulai kondisi jenuh hingga kering.

(1) Tanah dihaluskan dan harus lolos saringan no 4, diuji kadar airnya.

Tambahkan air hingga mencapai OMC,

(2) cetakan silinder terbuat dari pralon, diisi tanah dengan kadar air OMC

setinggi 0,3 dari tinggi silinder, dipadatkan dengan penumbuk standar

sebanyak 7x, demikian seterusnya sehingga silinder terisi penuh,

(3) silinder tanah ditimbang dan diukur volumenya (volume silinder diukur

diameter, tinggi dan cek hitungan volume dengan air raksa),

(4) silinder dilubangi sesuai ukuran gypsum block dan diletakan pada posisi

tengah-tengah silinder,

(5) sebelum gypsum block dimasukan, perlu membuat bubur lempung dan

tuangkan pada lubang. Gypsum block dimasukan ke dalam air hingga

jenuh kemudian masukan kedalam lubang yang sudah terisi bubur

lempung. Tutup kembali dengan lempung dan dipadatkan,

(6) silinder lempung yang sudah terisi gypsum block dibungkus kertas

kemudian dilapisi plastik dan diikat dengan karet, masukan ke dalam air

selama 24 jam,

(7) setelah jenuh, angkat silender lempung dan buka penutup plastik dan

kertas. Silinder di angin-anginkan agar tidak mudah rusak namun harus

dikontrol dengan nilai gypsum block melalui alat KS-D1. Dalam kondisi

jenuh, nilai KS-D1 > 80. Bila silinder agak mengeras dan nilai KS-D1

masih > 80 maka pengujian segera dimulai dengan cara menimbang

66

silinder dan mencatat nilai KS-D1. Proses penimbangan silinder dan

pencatatan nilai KS-D1 dilakukan terus hingga nilai KS-D1 mencapai nol.

Gypsum block dimasukan dalam silinder tanah dengan perlakuan silinder

tanah diberi air dari kondisi kering hingga jenuh.

(1) Tanah dihaluskan dan harus lolos saringan no 4, diuji kadar airnya.

Tambahkan air hingga mencapai OMC,

(2) cetakan silinder terbuat dari pralon, diisi tanah dengan kadar air OMC

setinggi 0,3 dari tinggi silinder, dipadatkan dengan penumbuk standar

sebanyak 7x, demikian seterusnya sehingga silinder terisi penuh,

(3) silinder tanah ditimbang dan diukur volumenya (volume silinder diukur

diameter, tinggi dan cek hitungan volume dengan air raksa),

(4) silinder dilubangi sesuai ukuran gypsum block dan diletakan pada posisi

tengah-tengah silinder,

(5) sebelum gypsum block dimasukan, perlu membuat powder lempung

dan tuangkan pada lubang. Gypsum block dimasukan kedalam lubang

yang sudah ditaburi powder lempung. Tutup kembali dengan lempung

dan dipadatkan,

(6) silinder lempung yang sudah terisi gypsum block disemprot dengan air,

biarkan sekitar satu jam agar air dapat meresap ke dalam lempung dan

berinteraksi dengan gypsum block. Interaksi antara air dari lempung

dengan gypsum block dapat diketahui dari meningkatnya nilai KS-D1.

Bila nilai KS-D1 mulai ada penambahan, pengujian dapat dimulai dengan

67

menimbang silinder dan menguji nilai KS-D1. Bila nilai KS-D1 mulai

menurun, dilakukan penyemprotan kembali dn biarkan selama satu jam

baru dilakukan pengujian lagi. Uji ini dilakukan sampai dengan KS-D1

mencapai nilai > 80 (jenuh).

Alternatif II : gypsum block dimasukan pada mold besar pada uji pemadatan.

Dalam uji ini lebih sederhana dan dapat mencerminkan kadar air sesungguhnya

dengan nilai KS-D1, namun mempunyai kelemahan dengan banyak lubang untuk

pengambilan sampel tanah dalam rangka uji kadar air. Uji ini hanya dilakukan mulai

kondisi jenuh sampai kering.

(1) Tanah dihaluskan dan harus lolos saringan no 4, diuji kadar airnya.

Tambahkan air hingga mencapai OMC,

(2) cetakan silinder besar pada uji pemadatan diukur volumenya, diisi

dengan tanah lempung sesuai butir (1) kemudian dipadatkan dengan

penumbuk pemadatan standar. Jumlah lapisan yang dipadatkan 3 lapis

dengan masing-masing lapis ditumbuk sebanyak 80 kali hingga 100 kali

agar diperoleh variasi kepadatan kering. Untuk mendapatkan variasi

kepadatan kering tanah dibuat 10 percobaan silinder,

(3) silinder dilubangi dengan diameter sesuai diameter gypsum block, letak

gypsum block ditengah tengah silinder. Buat bubur lempung kemudian

dimasukan ke dalam lubang silinder, gypsum block yang sudah

dimasukan kedalam air agar jenuh kemudian dimasukan ke dalam lubang

silinder dan ditutup kembali dengan lempung.

68

(4) Silinder dan gypsum block dimasukan kedalam air agar jenuh. Untuk

mengetahui tingkat kejenuhan tanah dalam silinder perlu dikontrol

dengan nilai KS-D1. Bila tanah sudah jenuh, nilai KS-D1 > 80 dan silinder

dapat diangkat dari air dan diangin-anginkan,

(5) setelah silinder diangin-anginkan dan nilai KS-D1 mulai menurun,

pengambilan sampel tanah untuk uji kadar air segera dilakukan,

Pengambilan sampel dilakukan mulai dari luar (tepi luar silinder)

mengelilingi silinder kemudian baru masuk ke dalam dan akhirnya

mendekati gypsum block. Hasil uji ini dibuat grafik.

2. Uji strain gauge untuk menentukan tekanan kembang vertikal dan

horisontal.

Strain gauge dipasang pada pipa pralon PVC AW sesuai Gambar 4.4. Tekanan

kembang vertikal maupun horisontal yang timbul dari tanah lempung ekspansif

menimbulkan defleksi pada pipa. Defleksi ini terekam oleh strainmeter (strain

indicator) sehingga dapat diketahui tekanan kembang vertikal maupun horisontal.

3. Uji Proving ring untuk mengetahui tekanan kembang vertikal total.

Proving ring dipasang dibagian atas tiang dengan harapan bila terjadi akumulasi

tekanan kembang vertikal maka tiang akan menekan proving ring. Tekanan

kembang vertikal total akan terbaca pada dial proving ring sehingga perkembangan

tekanan kembang vertikal total dapat selalu diketahui. Proving ring ini merupakan

alat kontrol tekanan kembang vertikal yang dihasilkan oleh starin gauge pada

masing-masing lokasi.

69

4. Uji model tiang

Setelah uji pendahuluan yaitu uji gypsum block, dan mencermati uji strain gauge

maupun uji load cell kemudian dilakukan uji tiang maka perlu adanya persiapan yang

matang antara lain :

a. Persiapan tanah lempung, lempung dihaluskan kemudian disaring dengan

saringan no. 4. Tanah yang lolos saringan no 4, dikumpulkan dalam karung siap

dipadatkan,

b. pasir digunakan untuk membuat kondisi stabil (zone stabil). Pasir dimasukan

dalam bak uji setinggi 20 cm. Pada setiap sudut dipasang pipa pralon diameter

1,25 inch (bagian bawah sepanjang 20 cm dilubangi dan diberi selimut ijuk)

untuk mengontrol ketinggian air pada zone stabil,

c. geotextile non-woven digunakan agar penyebaran air kedalam lempung cepat

merata. Geotextile ini dipasang sekeliling lempung, ruang diantara geotextile

dengan dinding bak uji diisi pasir, sehingga pasir terdapat pada bagian bawah

setebal 20 cm dan disekitar dinding bak dengan ketebalan 10 cm dan tinggi 100

cm,

d. persiapan tanah lempung dilakukan dengan cara mengukur terlebih dahulu

kadar air lempung, kemudian tambahkan air secukupnya sehingga didapat kadar

air optimum. Percobaan pemadatan awal perlu dilakukan agar dalam

pelaksanaan dapat diketahui model pemadatan tepat, yang terdiri atas jenis alat

pemadat, jumlah pukulan, tinggi jatuh sehingga sesuai dengan kepadatan yang

diharapkan,

70

e. pelaksanaan pemasangan tiang dan timbunan tanah, pada awalnya tiang yang

sudah dipasang strain gauge diletakan pada posisi tengah-tengah bak uji. Pasir

dituangkan pada dasar bak setinggi 20 cm, geotextile yang sudah dirakit seperti

kantong dimasukan ke dalam bak dengan melubangi bagian tengah untuk

memasukan tiang. Timbun tanah lempung kedalam kantong geotextile setebal

15 cm kemudian dipadatkan sesuai rencana. Bersamaan dengan penimbunan

dan pemadatan lempung, ruang kosong antara dinding bak dan geotextile diberi

pasir setebal 15 cm sehingga ada keseimbangan kondisi antara di dalam dan di

luar geotextle.

f. Bila lempung sudah dipadatkan dengan kepadatan kering sesuai rencana,

lempung padat dilubangi untuk meletakan gypsum block yang terletak 10 cm dari

tiang dan pada posisi ini terdapat/dipasang pula strain gauge. Gypsum block dan

strain gauge dipasang pada posisi yang sama dengan harapan ada korelasi

antara tekanan kembang vertikal dan horisontal dengan kadar air tanah.

Timbunan lempung dilakukan berlapis setebal 15 cm kemudian dipadatkan,

demikian pula timbunan pasir disekitar dinding juga dilakukan, serta

pemasangan gypsum block disekitar strain gauge hingga pada posisi teratas,

g. pemberian air dilakukan dari atas, dari samping melalui pasir dengan harapan

dapat cepat menyebar kearah horisontal namun jumlah air pada zone stabil tetap

dibatasi hingga setinggi 20 cm,

h. strain gauge, load cell, dan gypsum block direkam perkembangannya.

Pergerakan tekanan kembang vertikal dan horisontal dapat diketahui melalui

71

strainmeter, kadar air tiap-tiap kedalaman dapat diketahui dengan alat KS-D1,

demikian juga tekanan kembang vertikal total dapat diketahui dari loadmeter,

i. hasil penelitian ini berupa profil tekanan kembang vertikal dan horisontal mulai

dari zone stabil hingga permukaan tanah. Variabel yang mempengaruhi tekanan

kembang vertikal dan horisontal adalah kadar air, kedalaman.

5. Validasi hasil uji tiang dengan uji tiang baja Φ 4 cm.

Untuk memberikan informasi hasil penelitian vaid atau tidak, diperlukan validasi

data. Adapun validasi yang digunakan adalah membuat model mini loading test,

dengan maksud untuk memperoleh tegangan gesek satuan dan diharapkan nilainya

akan mendekati atau sama dengan tekanan kembang vertikal pada tiap-tiap titik

pengamatan yang direkam oleh strain gauge. Adapun pelaksanaan uji mini loading

test adalah

a. Pipa baja diameter 4 cm panjang 20 cm, pada ujung atas dipasang dudukan

beban dan pengarah beban. Pada bagian bawah dudukan beban dipasangan lengan

baja untuk dudukan dial penunujuk penurunan tiang.

b. Tanah lempung ekspansif dikeringkan dan ditumbuh hingga lolos saringan no. 4

c. Hitung kadar air tanah yang lolos saringan no. 4

d. Kepadatan kering tanah diharapkan γd lapangan sebesar 1,2 gr/cm3. Kadar air

tanah divariasikan dengan γd lapangan sebesar 1,2 gr/cm3.

e. Tanah lolos saringan no. 4 diberi tambahan air sehingga diperoleh variasi kadar

air kemudian diperam 24 jam.

f. Mold CBR besar dan tiang baja dirakit, yaitu dengan cara tiang diletakan di

tengah-tengah kemudian tanah yang sudah diperam 24 jam di tuangkan pada mold

72

dan dipadatkan. Dalam pemadatan diharapkan diperoleh γd lapangan sebesar 1,2

gr/cm3.

g. Setelah proses pemadatan selesai, tiang dan mold diletakan pada papan kayu

tebal yang sudah didesain apabila terjadi penurunan tidak akan terganggu.Beban

sebesar 10 kg diletakan diatas duduk beban dan dial penurunan diamati.

Penambahan beban dilakukan bila dalam 1 jam terjadi penurunan ≤ 0,25 mm.

Penambahan beban terus dilakukan dengan satuan beban berbeda-beda, pada saat

akan runtuk pemberian beban taip 1 kg sehingga saat runtuh dapat diketahui secara

pasti dan hasil uji ini diperoleh hubungan antara beban, penurunan dan waktu.

73

D. Bagan Alir Penelitian

Dalam penelitian ini perlu dibuat alur kegiatan seperti terlihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 : Urutan langkah kegiatan hingga pekerjaan akhir penelitian.

74

E. Analisis hasil

Dalam uji pile heaving pada tanah ekspansif ini menggunakan ukuran besar dalam

bak uji sehingga tidak banyak variabel yang dapat dihasilkan. Tanah sebagai bahan

uji utama mempunyai satu variabel yang mencakup kepadatan kering, indeks

plastisitas, gradasi, unsur kimia tanah, mineralogi. Sedangkan variabel lainnya yang

dapat lihat adalah kadar air tanah, kedalaman, tekanan kembang vertikal, tekanan

kembang horisontal sehingga dapat dibuat profil atau diagram tekanan kembang

vertikal terhadap kedalaman mulai dari zone stabil sampai dengan permukaan tanah

maupun profil atau diagram tekanan kembang horisontal terhadap kedalaman mulai

dari zone stabil sampai dengan permukaan tanah.

75