fakultas teknik program studi teknik sipil

SKRIPSI

STUDI EKSPERIMENTAL KUAT GESER TANAH PASIR

LEPAS DENGAN CAMPURAN BIOPOLIMER XANTHAN

GUM

YOHANES ALBRECHT MONTOL

NPM: 2015410119

PEMBIMBING : Aswin Lim, Ph.D.

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL (Terakreditasi berdasarkan SK-BAN PT Nomor: 1788/SK/BAN PT/Akred/S/VII/2018)

DESEMBER

2019

i

STUDI EKSPERIMENTAL KUAT GESER TANAH PASIR

LEPAS DENGAN CAMPURAN BIOPOLIMER

XANTHAN GUM Yohanes Albrecht Montol

NPM: 2015410119

Pembimbing: Aswin Lim, Ph.D.

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL (Terakreditasi berdasarkan SK-BAN PT Nomor: 1788/SK/BAN PT/Akred/S/VII/2018)

BANDUNG

DESEMBER 2019

ABSTRAK

Dalam dunia konstruksi, semen banyak digunakan sebagai bahan perbaikan tanah dengan tujuan

meningkatkan kekuatan geser tanah yang dalam kondisi alami memiliki kekuatan geser yang rendah.

Namun pengunaan semen memberikan dampak yang buruk pada lingkungan karena emisi CO2 yang

dihasilkan dari produksi semen merupakan salah satu penyebab efek rumah kaca di dunia. Bahan

material yang ramah lingkungan diperkenalkan pada dunia konstruksi guna meningkatkan kuat geser

tanah. Xanthan gum adalah sebuah polisakarida yang umumnya digunakan sebagai bahan adifit pada

makanan dan pengubah sifat reologi dari suatu material. Pada penelitian ini, uji eksperimen

dilakukan dengan mencampurkan tanah pasir lepas berukuran seragam dengan Xanthan gum.

Pengujian ini dilakukan menggunakan alat uji geser langsung. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

kuat geser tanah campuran mengalami peningkatan yang signifikan. Mekanisme Xanthan gum yang

memberikan kohesi pada pasir lepas juga ditinjau dengan alat Scanning Electron Microscope.

Kata kunci: Perbaikan tanah, pasir lepas, Xanthan gum, kuat geser, ramah lingkungan

iii

SOIL IMPROVEMENT USING XANTHAN GUM

BIOPOLYMER FOR LOOSE SAND : EXPERIMENTAL

STUDY Yohanes Albrecht Montol

NPM: 2015410119

Advisor: Aswin Lim, Ph.D.

PARAHYANGAN CATHOLIC UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEERING

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING (Accreditated by SK-BAN PT Nomor: 1788/SK/BAN PT/Akred/S/VII/2018)

BANDUNG

DECEMBER 2019

ABSTRACT

In construction, cement is widely used as soil improvement material. It aims to increase the shear

strength of soil which in natural conditions have poor shear strength. However, the use of cement

could threaten the environment because the carbon dioxide from producing the cement itself is

causes greenhouse effect. Nowadays, eco-friendly and sustainable material are being introduced in

the construction field. Xanthan gum is a polysaccharide commonly used as a food additive and

rheology modifier. In this study, experimental tests were conducted with mixing uniformly graded

loose sand and Xanthan gum powder. The shear strength of soils was tested using the Direct Shear

apparatus. The results show that the shear strength of treated soil increased significantly. Moreover,

the mechanism of Xanthan gum in binding the soil particles was clearly observed by making use of

a Scanning Electron Microscope

Keywords: Soil improvement, loose sand, shear strength, Xanthan gum, eco-friendly

v

PRAKATA

Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas berkat

rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul STUDI

EKSPERIMENTAL KUAT GESER TANAH PASIR LEPAS DENGAN

CAMPURAN BIOPOLIMER XANTHAN GUM. Skripsi ini merupakan salah satu

syarat lulus program sarjana di program studi teknik sipil, fakultas teknik,

Universitas Katolik Parahyangan. Selama proses penulisan skripsi ini, banyak sekali hambatan baik itu yang

bersifat fisik maupun emosional dalam skala yang besar ataupun kecil yang dialami

oleh penulis. Namun, penulis sangat bersyukur atas hadirnya orang-orang yang

sangat membantu penulis untuk mengatasi berbagai hambatan tersebut. Oleh

karenanya, penulis mengucapkan terima kasih kepada orang-orang tersebut, yaitu:

1. Max Albrecht Montol, Yuli Natalia Sari, dan Matius Arief Hidayat Montol

selaku keluarga inti yang selalu memberi dukungan kepada penulis dalam

berbagai bentuk dan dalam berbagai situasi dan kondisi selama masa kuliah

maupun selama penyusunan penelitian ini.

2. Bapak Aswin Lim, Ph.D., selaku dosen pembimbing yang dengan sabar

membimbing dan mendampingi penulis dalam segala proses penulisan skripsi

hingga penyempurnaan penulisan skripsi penulis.

3. Seluruh dosen dan staff pengajar KBI Geoteknik Universitas Katolik

Parahyangan selaku dosen penguji untuk segala kritik, masukan, dan sarannya.

4. Pak Andra Ardiana, S.T., dan Pak Yudi, yang selalu memberikan dukungan

selama proses pengujian di Laboratorium

5. Ryan Adiputra, S.T., M.T. sebagai salah satu panutan dari semasa kecil yang

membuat saya masuk ke bidang Teknik Sipil

6. Marcellino, Guritno, Vinsensius, Erik, Jason, Louis, Bintang, Ipin, Didit,

Boby, Alvin dan Sandika yang menjadi teman selama penulis menjalani kuliah

maupun proses penelitian

7. Sipil Unpar 2015 dan seluruh Masyarakat Sipil yang tidak dapat disebutkan

satu-persatu.

vii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ........................................................................................................... i

ABSTRACT ...................................................................................................... iii

PRAKATA ......................................................................................................... v

DAFTAR ISI .................................................................................................... vii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN .......................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xix

PENDAHULUAN................................................................................ 1-1

1.1 Latar Belakang Permasalahan .................................................................... 1-1

1.2 Inti Permasalahan ....................................................................................... 1-2

1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 1-2

1.4 Lingkup Bahasan ....................................................................................... 1-2

1.5 Metode Penelitian ...................................................................................... 1-2

1.5.1 Studi Literatur ................................................................................ 1-3

1.5.2 Uji Laboratorium dan Analisa Data ................................................. 1-3

1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................ 1-3

1.7 Diagram Alir Penelitian ............................................................................. 1-3

DASAR TEORI ................................................................................... 2-1

2.1 Tanah Pasir ................................................................................................ 2-1

2.2 Kuat Geser Tanah ...................................................................................... 2-1

2.3 Perbaikan Tanah ........................................................................................ 2-2

2.4 Gum Alami ................................................................................................ 2-2

2.4.1 Xanthan Gum .................................................................................. 2-3

viii

2.5 Pengujian Index Properties ........................................................................ 2-4

2.5.1 Uji Berat Isi Tanah.......................................................................... 2-4

2.5.2 Uji Berat Isi Kering Tanah .............................................................. 2-5

2.5.3 Uji Relative Density ........................................................................ 2-6

2.5.4 Uji Berat Jenis Tanah ...................................................................... 2-6

2.5.5 Uji Saringan .................................................................................... 2-7

2.6 Pengujian Kekuatan Geser Tanah Dengan Uji Geser Langsung .................. 2-8

METODE PENELITIAN.................................................................... 3-1

3.1 Metode Penelitian ...................................................................................... 3-1

3.2 Sampel Penelitian....................................................................................... 3-1

3.2.1 Sampel Tanah ................................................................................. 3-1

3.2.2 Xanthan Gum .................................................................................. 3-1

3.3 Pengujian Index Properties ........................................................................ 3-2

3.3.1 Pengujian Berat Isi Tanah ............................................................... 3-2

3.3.2 Pengujian Berat Isi Kering Tanah ................................................... 3-2

3.3.3 Pengujian Berat Jenis Tanah ........................................................... 3-4

3.3.4 Uji Saringan .................................................................................... 3-5

3.4 Pencampuran Sampel Tanah ...................................................................... 3-6

3.5 Uji Geser Langsung ................................................................................... 3-9

ANALISIS DATA ............................................................................... 4-1

4.1 Hasil Uji Index Properties .......................................................................... 4-1

4.2 Hasil Uji Mikroskop ................................................................................... 4-2

4.2.1 Hasil Uji SEM ................................................................................ 4-2

4.2.2 Hasil Uji Mikroskop Digital ............................................................ 4-4

4.3 Hasil Uji Geser Langsung .......................................................................... 4-5

4.3.1 Variasi Kadar Air ............................................................................ 4-9

ix

4.3.2 Variasi Waktu Curing ................................................................... 4-21

KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 5-1

5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 5-1

5.2 Saran .......................................................................................................... 5-1

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... xxi

xi

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN Ac : Luas terkoreksi

C : Kohesi tanah

Cc : Koefisien kelengkungan

Cu : Koefisien keseragaman

D : Diameter

D10 : Diameter butir tanah pada kurva distribusi tanah yang 10%

lebih halus


lebih halus


lebih halus

Dr : Derajat kepadatan

γ : Berat isi tanah

γd : Berat isi kering tanah

γd min : Berat isi kering tanah minimum

γd max : Berat isi kering tanah maksimum

Gs : Berat jenis tanah

Gt : Berat jenis air pada temperatur t°C

φ : Sudut geser tanah

SEM : Scanning Electron Microscope

σN : Tegangan normal tanah

τ : Kuat geser tanah

V : Volume tanah

Va : Volume rongga tanah

Vw : Volume air tanah

Vs : Volume butir tanah

ω : Kadar air

Wbw : Berat erlenmeyer + air

Wbws : Berat erlenmeyer + larutan tanah

Ws : Berat butir tanah

Ww : Berat air

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 1-4

Gambar 1.2 Diagram Alir Penelitian (Lanjutan) ................................................ 1-5

Gambar 2.1 Kriteria Garis Keruntuhan Mohr-Coulumb ..................................... 2-2

Gambar 2.2 Kohesi yang terjadi antar butir kasar (Chang et al, 2015) ............... 2-3

Gambar 2.3 Ikatan antar partikel butir kasar oleh Biopolimer Xanthan gum ...... 2-4

Gambar 2.4 Tiga Fase Tanah ............................................................................ 2-5

Gambar 2.5 Alat Uji Geser Langsung ............................................................... 2-9

Gambar 2.6 Shear Box dan Piringan beban ....................................................... 2-9

Gambar 3.1 Xanthan gum ................................................................................. 3-2

Gambar 3.2 Mold Kompaksi berukuran kecil .................................................... 3-3

Gambar 3.3 Alat Uji Berat Jenis Tanah ............................................................. 3-5

Gambar 3.4 Sieve Shaker .................................................................................. 3-6

Gambar 3.5 Prosedur pencampuran sampel (a) Masukkan pasir kedalam cawan

(b) Masukkan Xanthan Gum kedalam cawan (c) Aduk pasir dan Xanthan Gum

hingga merata (d) Masukkan air yang sudah dipanaskan ke dalam cawan (e)

Campur sampel hingga homogen (f) Cetak campuran kedalam ring sampel. ..... 3-8

Gambar 3.6 Konfigurasi pelat geser dan batu pori ............................................. 3-9

Gambar 4.1 Hasil Uji Scanniurng Electron Microscope perbesaran 16x ............ 4-2

Gambar 4.2 Hasil Uji Scanning Electron Microscope perbesaran 30x ............... 4-2

Gambar 4.3 Hasil Uji Scanning Electron Microscope perbesaran 70x ............... 4-3

Gambar 4.4 Hasil Uji Mikroskop Digital Sampel Campuran ............................. 4-4

Gambar 4.5 Hasil Uji Mikroskop Digital Pasir Murni ....................................... 4-4

Gambar 4.6 Shear Strength (σN = 20kPa) Sampel Konsentrasi 1 % .................. 4-6

Gambar 4.7 Shear Strength (σN = 20kPa) Sampel Konsentrasi 1,5 % ............... 4-6

Gambar 4.8 Shear Strength (σN = 50kPa) Sampel Konsentrasi 1 % .................. 4-7

Gambar 4.9 Shear Strength (σN = 50kPa) Sampel Konsentrasi 1,5 % ............... 4-7

Gambar 4.10 Shear Strength (σN = 100kPa) Sampel Konsentrasi 1 % .............. 4-8

Gambar 4.11 Shear Strength (σN = 100kPa) Sampel Konsentrasi 1,5 % ........... 4-8

Gambar 4.12 Kuat geser tanah campuran Smitha (2016) ................................... 4-9

xiv

Gambar 4.13 Grafik Hasil Uji Geser Langsung Konsentrasi 1 % dan waktu curing

3 hari .............................................................................................................. 4-11

Gambar 4.14 Kohesi dan Sudut Geser Konsentrasi 1 % dan waktu curing 3 hari . 4-

11

Gambar 4.15 Kegagalan sampel yang belum kering ........................................ 4-12

Gambar 4.16 Grafik Hasil Uji Geser Langsung Konsentrasi 1,5% dan waktu

pengeraman (curing) 3 hari ............................................................................. 4-12

Gambar 4.17 Kohesi dan Sudut Geser Sampel dengan Konsentrasi 1,5% dan

waktu pengeraman (curing) 3 hari ................................................................... 4-13

Gambar 4.18 Hasil pengujian kuat tekan sampel dengan variasi kadar air pada

penelitian Chang (2015) .................................................................................. 4-13

Gambar 4.19 Grafik Hasil Uji Geser Langsung Sampel dengan Konsentrasi 1 %

dan waktu pengeraman (curing) 7 hari ............................................................ 4-15

Gambar 4.20 Kohesi dan Sudut Geser Sampel dengan Konsentrasi 1% dan waktu

pengeraman (curing) 7 hari ............................................................................. 4-15

Gambar 4.21 Grafik Hasil Uji Geser Langsung Sampel dengan Konsentrasi 1,5 %

dan waktu pengeraman (curing) 7 hari ............................................................ 4-16

Gambar 4.22 Kohesi dan Sudut Geser Sampel dengan Konsentrasi 1,5 % dan

waktu pengeraman (curing) 7 hari ................................................................... 4-16

Gambar 4.23 Grafik Hasil Uji Geser Langsung Sampel dengan Konsentrasi 1 %

dan waktu pengeraman (curing) 14 hari .......................................................... 4-18

Gambar 4.24 Kohesi dan Sudut Geser Sampel dengan Konsentrasi 1 % dan waktu

pengeraman (curing) 14 hari ........................................................................... 4-18

Gambar 4.25 Grafik Hasil Uji Geser Langsung Sampel dengan Konsentrasi 1,5 %

dan waktu pengeraman (curing) 14 hari .......................................................... 4-19

Gambar 4.26 Kohesi dan Sudut Geser Sampel dengan Konsentrasi 1,5 % dan

waktu pengeraman (curing) 14 hari ................................................................. 4-19

Gambar 4.27 Hasil Uji Geser Langsung Konsentrasi 1% dan Kadar Air 10% .. 4-21





xv

Gambar 4.32 Hasil Uji Geser Langsung Konsentrasi 1,5 % dan Kadar Air 10% .. 4-

24


24


25


25


26

Gambar 4.37 Hasil Kuat Geser tanah yang meningkat seiring dengan

bertambahnya masa pengeraman (curing), (Smitha, 2016) .............................. 4-26

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi pasir sesuai ukuran butir .................................................. 2-1

Tabel 2.2 Tabel distribusi ukuran butir American Standard for Testing and

Materials .......................................................................................................... 2-7

Tabel 2.3 Ukuran Lubang yang digunakan pada Penelitian ............................... 2-7

Tabel 3.1 Variasi pencampuran sampel penelitian ............................................. 3-7

Tabel 4.1 Hasil Uji Index Properties ................................................................. 4-1

Tabel 4.2 Hasil Uji Geser Langsung .................................................................. 4-5

Tabel 4.3 Nilai Tegangan Normal dan Tegangan Geser Pasir Murni ................. 4-9

Tabel 4.4 Nilai Tegangan Normal dan Tegangan Geser Variasi Curing 3 Hari 4-10

Tabel 4.5 Nilai Tegangan Normal dan Tegangan Geser Variasi Curing 7 Hari 4-14

Tabel 4.6 Nilai Tegangan Normal dan Tegangan Geser Variasi Curing 14 Hari .. 4-

17

xix

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 HASIL UJI INDEX PROPERTIES PASIR MURNI……. .L1-1

LAMPIRAN 2 HASIL UJI GESER LANGSUNG……………………… L2-1

1-1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Permasalahan

Tanah pasir merupakan tanah tanpa kohesi dimana kekuatan gesernya bergantung

pada gesekan antar partikel. (Terzaghi et al., 1994) Tanah pasir dalam kondisi lepas

memiliki kuat geser yang rendah sehingga perlu dilakukan perbaikan tanah guna

meningkatkan kuat geser tanah.

Perbaikan tanah yang umumnya menggunakan semen sebagai material

tambahan memberikan dampak negatif pada lingkungan sekitar. Semen diketahui

sebagai salah satu penghasil gas CO�. Untuk memproduksi satu ton semen, sekitar

1 ton CO� dilepaskan ke udara. Produksi semen sendiri bertanggung jawab atas

produksi CO� sebanyak 5% di dunia secara berkala.(Chang et al., 2015) Dengan

tujuan yang sama yaitu perbaikan tanah, sebuah biopolimer dijadikan salah satu

alternatif perbaikan tanah dengan cara sementasi.

Biopolimer adalah sebuah polimer yang diproduksi secara alami oleh

organisme hidup, dan aplikasi biopolimer ini umumnya ada pada rekayasa medis.

Dan pada bidang ilmu tanah, rekayasa geoteknik, dan geoenvironmental

engineering, biopolimer digunakan sebagai stabilisator tanah dengan tujuan

meningkatkan sifat mekanis tanah. (Chang et al., 2015) Biopolimer juga dikenal

sebagai sebuah material yang berasal dari mahluk hidup dan material yang ramah

lingkungan (Smitha et al., 2016).

Biopolimer Xanthan Gum merupakan suatu polisakarida yang dicampurkan

dengan tanah guna memberikan perkuatan pada tanah. Xanthan Gum sendiri adalah

sebuah biopolimer yang umumnya digunakan sebagai bahan aditif pada makanan.

Xanthan Gum memiliki peran sebagai binding agent yang mengikat material secara

mekanis untuk menghasilkan kohesi antar partikel. (Chang et al., 2015)

Maka dari itu, dilakukan studi eksperimental mengenai perbaikan

tanah pasir lepas dengan biopolimer Xanthan Gum untuk mengetahui perubahan

parameter kuat geser tanah pasir dengan uji Geser Langsung (Direct Shear Test).

1-2

1.2 Inti Permasalahan

Inti permasalahan dari studi eksperimental ini adalah untuk mengetahui pengaruh

Xanthan Gum terhadap parameter kuat geser tanah pasir lepas.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian dari skripsi ini adalah :

1. Mengetahui nilai kuat geser tanah pasir lepas akibat pengaruh biopolimer

Xanthan Gum

2. Mengetahui pengaruh kadar air terhadap peningkatan kuat geser tanah

campuran.

3. Mengetahui hubungan konsentrasi biopolimer Xanthan Gum terhadap

peningkatan kuat geser tanah campuran.

4. Mengetahui pengaruh masa pemeraman ( curing ) terhadap peningkatan kuat

geser tanah campuran

1.4 Lingkup Bahasan

Lingkup bahasan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Tanah yang digunakan pada penelitian ini adalah tanah pasir Ottawa dengan

keadaan lepas

2. Sampel tanah dibuat menggunakan pasir Ottawa yang dicampur dengan

biopolimer Xanthan Gum merek Maoli – China.

3. Sampel tanah dibuat dengan kadar air 10%, 15%, 20%, 25%, dan 30%

4. Sampel tanah dibuat dengan konsentrasi 1% dan 1,5%

5. Waktu pengeraman sampel dibatasi hanya pada 3, 7, 14 hari

1.5 Metode Penelitian

Untuk dapat menjawab rumusan masalah dari penelitian ini, digunakan 2 (dua)

metode penelitian yaitu Studi Literatur, Uji Laboratorium dan Analisa Data.

1-3

1.5.1 Studi Literatur

Studi Literatur dilakukan untuk mendapatkan landasan teori yang berkaitan dan

selanjutnya digunakan untuk menyusun penelitian ini. Literatur yang dipakai

sebagai sumber penelitian ini adalah buku, artikel, internet, dan jurnal.

1.5.2 Uji Laboratorium dan Analisa Data

Uji laboratorium dilakukan untuk memperoleh data-data yang dapat menjawab

rumusan masalah. Data-data tersebut selanjutnya dianalisis untuk dapat

menghasilkan sebuah kesimpulan.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan penelitian ini dibagi menjadi lima bab, yaitu :

1. BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini berisi Latar Belakang Permasalahan, Inti Permasalahan, Tujuan

Penelitian, Lingkup Bahasan, Metode Penelitian yang akan digunakan, serta

Diagram Alir Penelitian.

2. BAB 2 STUDI PUSTAKA

Bab ini menjelaskan teori-teori serta konsep yang akan digunakan untuk

menjawab secara teoritis atas rumusan masalah.

3. BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang langkah-langkah pelaksanaan penelitian untuk

mendapatkan data yang diperoleh dari uji laboratorium.

4. BAB 4 DATA DAN ANALISIS

Bab ini membahas tentang analisis serta pengolahan data yang diperolah dari

uji Laboratorium.

5. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian serta saran untuk pembaca penelitian

ini.

1.7 Diagram Alir Penelitian

Pembuatan diagram alir penelitian bertujuan untuk menunjukkan proses penelitian

yang akan dilakukan dalam menyelesaikan skripsi ini. Diagram alir penelitian dapat

dilihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2.

1-4

Gambar 1.1 Diagram Alir Penelitian

1-5

Gambar 1.2 Diagram Alir Penelitian (Lanjutan)

fakultas teknik program studi teknik sipil

Documents