STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN METODE

KIMIAWI MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl)

(Studi Kasus Tanah Lempung Desa Majenang, Sukodono, Sragen)

Tugas Akhir

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

memperoleh Gelar Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh :

PURNOMO HERY PRASETYO

NIM : D 100 110 107

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

i

ii

iii

iv

MOTTO

“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah

selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan

hanya kepada Tuhanmu lah engkau berharap ”

(Al-Insyira: 6-8)

“Barang siapa menuntut ilmu, maka Allah akan memudahkan baginya jalan menuju

surga……”

(H.R Muslim)

“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.”

(Aristoteles)

“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari

betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah”

(Thomas Alva Edison)

“Apa yang keluar dari hati, pasti akan mudah diterima oleh hati”

(Penulis)

“ Hiduplah seperti mendaki gunung, semangat yang tiada henti mencapai puncak, ketika mencapai titik teratas gunung sesekali lah menoleh ke belakang, karena itu membuatmu bagaimana cara belajar bersyukur. Dan menoleh lah ke atas, karena diatas langit masih ada langit yang mengajarkan kamu untuk tidak sombong.”

(Penulis)

v

PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, teriring kehadirat Allah SWT yang telah

meridhoi, kupersembahkan karya kecil ini teruntuk:

Ayah dan Ibu tersayang atas segala do’a, segala cinta,

perjuangan dan pengorbanan yang telah diberikan,

sehingga saya sampai di titik ini, saya ucapkan banyak

terimakasih.

Keluarga besarku terima kasih atas semua doa, bantuan dan

dukungan moril serta materil.

Chaerul Novitasari yang tak pernah lupa dan selalu

memberikan saya dukungan, doa, semangat, dan pengorbanan

yang tak pernah ada hentinya dalam keadaan apapun.

Sahabat – sahabatku Setia Hartadi, dikka, WIZPAD, fatih,

isvan, jaya abadi, bayu eka, saiful, yanuar alan, seno, jodi,

dicky, mada, dedy, devy, nadia, chanifah, hafid dan

teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu,

terimakasih atas semua dukungannya. Tak kan ku lupa

masa-masa bersama kalian.

vi

PRAKATA

Assalamu’ alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirabbil ‘alamin, segala puji dan syukur penulis selalu panjatkan kepada

Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat, taufik, rahmat dan

hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul

“STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN METODE KIMIAWI

MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl) (Studi Kasus Tanah Lempung Desa

Majenang, Sukodono, Sragen)” guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan

program studi S-1 pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Penyusun mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah banyak

memberikan bantuan dan dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun juga mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta untuk

segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah terindah-Nya.

2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., PhD selaku Dekan Fakultas Teknik dan Bapak

Mochamad Solikin, ST., MT., PhD, selaku Ketua Jurusan Program Studi

Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta beserta staffnya, yang

telah memberikan fasilitas kepada penyusun untuk dapat mengikuti studi.

3. Ibu Qunik Wiqoyah, ST., MT. dan Ibu Ir. Renaningsih, MT. selaku Dosen

pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah memberikan bimbingan,

saran – saran yang bermanfaat dan arahan serta petunjuk kepada penyusun

dengan penuh kesabaran dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Juga kepada

Bapak Agus Susanto, ST., MT. selaku Dosen Penguji yang banyak

menyumbangkan kritik dan saran yang sangat membangun.

vii

4. Ibu Ir. Renaningsih, MT. selaku Dosen Pembimbing Akademik, yang telah

membantu dan memberikan pengarahan – pengarahan yang berharga selama

masa studi di Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

5. Bapak / Ibu Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan yang bermanfaat

kepada penyusun.

6. Semua karyawan Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah melayani dan membantu penyusun selama studi dan

hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.

7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak

memberikan bantuan dan dukungan kepada aku. Dan semua orang yang

pernah datang dan pergi dalam hidupku. Terimakasih banyak.

Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini

masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga

bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca.

Wassalamu’ alaikum Wr. Wb.

Surakarta, 29 Juli 2016

Penyusun,

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................ i

LEMBAR PERSETUJUAN ....................................................................... ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................... iii

MOTTO ....................................................................................................... iv

PERSEMBAHAN ........................................................................................ v

PRAKATA ................................................................................................... vi

DAFTAR ISI ................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xiv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN .................................................... xv

ABSTRAKSI ................................................................................................ xvi

ABSTRACT ................................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah ............................................................ 1

B. Rumusan Masalah ..................................................................... 2

C. Tujuan dan Manfaat Penelitian .................................................. 2

D. Batasan Masalah ........................................................................ 3

E. Keaslian Penelitian .................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah Lempung ......................................................................... 5

B. Garam Dapur ............................................................................. 6

C. Stabilisasi Tanah ........................................................................ 6

D. Tinjauan Penelitian Sejenis ....................................................... 7

ix

BAB III LANDASAN TEORI

A. Sifat-sifat Fisis Tanah ............................................................... 9

1. Kadar Air ............................................................................ 9

2. Berat Jenis Tanah ( Specific Grafity ) ................................ 9

3. Batas-batas Atterberg ......................................................... 10

1) Batas cair (Liquid Limit) .............................................. 11

2) Batas plastis (Plastic Limit))………………………... 11

3) Batas susut (Shrinkage Limit)………………………... 11

4) Indeks plastisitas (Plasticity Indeks)………………... 12

4. Analisa ukuran butiran ....................................................... 13

1) Analisa hydrometer………………... ............................ 13

2) Analisa saringan……………….................................... 13

5. Klasifikasi Tanah ............................................................... 14

1) USCS ………………... ................................................ 14

2) AASHTO………………... .......................................... 16

B. Sifat-sifat Mekanis Tanah......................................................... 17

1) Uji pemadatan (standard Proctor) ………………....... 17

2) Uji CBR (California Bearing Ratio)…... ..................... 19

BAB IV METODE PENELITIAN

A. Tinjauan Umum ......................................................................... 21

B. Bahan Penelitian ........................................................................ 21

C. Peralatan Penelitian ................................................................... 21

1. Uji sifat fisis tanah ................................................................ 21

1a). Uji kadar air tanah (water content) ............................... 21

1b). Uji berat jenis tanah (specific gravity) .......................... 22

1c). Uji gradasi tanah ........................................................... 23

1d). Uji batas-batas Atterberg (Atterberg Limits) ................ 25

2. Uji sifat mekanis tanah .......................................................... 29

2a). Uji pemadatan (standard Proctor) ............................... 29

2b). Uji kuat dukung (CBR) ................................................. 30

x

D. Tahapan Penelitian .................................................................... 32

E. Pelaksanaan Penelitian .............................................................. 35

1. Uji sifat fisis tanah ................................................................ 35

1a). Kadar Air (w) ................................................................. 35

1b). Specific gravity analysis (uji berat jenis/Gs) ................. 35

1c). Gradasi ukuran butiran tanah (Grain size analysis) ..... 36

1d). Pengujian batas-batas Atterberg ................................... 39

2. Pengujian pemadatan ............................................................ 42

3. Pengujian kuat dukung(CBR) ............................................... 43

BAB V ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Uji Pendahuluan ....................................................................... 46

B. Uji Sifat Fisis ............................................................................. 46

1. Uji Specific gravity Garam Dapur (NaCl) ................................. 47

2. Uji Tanah Asli ........................................................................ 47

3. Uji Tanah Campuran Dengan Penambahan NaCl ....................... 47

C. Uji Sifat Mekanis ....................................................................... 57

1. Uji pemadatan (standard Proctor) ......................................... 57

2. Uji CBR (California Bearing Ratio) ...................................... 59

3. Nilai Pengembangan .............................................................. 61

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ................................................................................ 64

B. Saran .......................................................................................... 65

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………… 67

LAMPIRAN……………………………………………………………….... 68

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1. Mineral-mineral lempung .......................................................... 5

Gambar III.1. Batas-batas Atterberg ............................................................... 10

Gambar III.2. Kurva hubungan antara kadar air dan berat volume kering ..... 18

Gambar III.3. Skema alat pengujian CBR ....................................................... 19

Gambar IV.1. Satu set alat uji kadar air .......................................................... 22

Gambar IV.2. Satu set alat uji berat jenis........................................................ 23

Gambar IV.3. Satu set alat uji Hydrometer...................................................... 24

Gambar IV.4. Satu set alat uji batas cair.......................................................... 26

Gambar IV.5. Satu set alat uji batas plastis...................................................... 27

Gambar IV.6. Satu set alat uji batas susut tanah.............................................. 29

Gambar IV.7. Satu set alat uji standard Proctor ............................................. 30

Gambar IV.8. Satu set alat uji CBR ................................................................. 31

Gambar IV.9. Bagan alir tahapan penelitian .................................................... 34

Gambar V.1. Hubungan antara kadar air dengan persentase penambahan

garam dapur (NaCl)................................................................... 48

Gambar V.2. Hubungan antara specific gravity (Gs) dengan persentase

penambahan garam dapur (NaCl)............................................. 49

Gambar V.3. Hubungan antara nilai batas cair dengan persentase

penambahan garam dapur (NaCl) ............................................ 50

Gambar V.4. Hubungan antara nilai batas plastis dengan persentase

penambahan garam dapur (NaCl)............................................. 51

Gambar V.5. Hubungan antara nilai batas susut dengan persentase

penambahan garam dapur (NaCl)............................................. 52

Gambar V.6. Hubungan antara nilai indeks plastis dengan persentase

penambahan garam dapur (NaCl)............................................. 53

Gambar V.7. Hubungan antara persentase lolos saringan dengan diameter

saringan .................................................................................... 55

Gambar V.8. Hubungan kadar air dengan berat volume kering tanah asli

dan campuran pada tanah lolos saringan No. 4........................ 57

xii

Gambar V.9. Hubungan kadar air dengan persentase penambahan NaCl .... 58

Gambar V.10. Hubungan berat volume maksimum dengan persentase

penambahan NaCl .................................................................... 58

Gambar V.11. Hubungan nilai CBR Unsoaked dengan persentase

penambahan NaCl .................................................................... 60

Gambar V.12. Hubungan nilai CBR Soaked dengan persentase penambahan

NaCl ......................................................................................... 60

Gambar V.13. Hubungan antara persentase NaCl dengan nilai

pengembangan ......................................................................... 62

Gambar V.14. Hubungan antara nilai pengembangan dengan berat volume

kering maksimum .................................................................... 63

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel III.1. Specific gravity (Gs) pada macam-macam tanah .......................... 10

Tabel III.2. Nilai indeks plastisitas dan macam tanah ..................................... 12

Tabel III.3. Ukuran-ukuran ayakan standar di Amerika Serikat ...................... 13

Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS Menggunakan LLR (Cassagrande, 1948) 14

Tabel III.5. Sistem Klasifikasi USCS ............................................................. 15

Tabel III.6 Sistem Klasifikasi AASHTO......................................................... 16

Tabel III.7. Ukuran pemadatan Standard Proctor (ASTM D698)................... 17

Tabel III.8. Ukuran Standard Proctor (ASTM D698 metode A) .................... 18

Tabel V.1. Hasil uji unsur kimia sampel tanah .............................................. 46

Tabel V.2. Hasil uji sifat fisis tanah asli ....................................................... 47

Tabel V.3. Hasil uji sifat fisis tanah campuran .............................................. 48

Tabel V.4. Hasil uji gradasi butiran ............................................................... 54

Tabel V.5. Hasil uji sifat fisis tanah asli dan campuran ................................. 55

Tabel V.6. Hasil uji standard Proctor pada tanah asli dan campuran lolos

saringan No. 4 ............................................................................... 57

Tabel V.7. Hasil uji CBR Unsoaked (tanpa rendaman) pada tanah lolos

saringan No. 4 ............................................................................... 59

Tabel V.8. Hasil uji CBR Soaked (rendaman) pada tanah lolos saringan No.4 60

Tabel V.9. Hasil uji pengembangan ............................................................... 62

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Pengujian Kadar Air

Lampiran B Pengujian Berat Jenis

Lampiran C Pengujian Batas-batas Atterberg

Lampiran D Pengujian Analisa Saringan

Lampiran E Pengujian Standard Proctor

Lampiran F Pengujian CBR

Lampiran G Uji Pendahuluan

xv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

AASHTO = American Association of State Highway and Transportation

Official

ASTM = American Society for Testing and Materials

CH = Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi

F = Persentase butiran lolos No.200

GI = Group Index (indeks kelompok)

Gs = Spesific Grafity (Berat jenis)

IP = Indeks Plastisitas (%)

LL = Liquid Limit (batas cair) (%)

MH = Lanau anorganic dengan plastisitas tinggi

OH = Lempung organik dengan plastisitas sedang sampai

tinggi

opt = Optimum

PL = Plastic Limit (batas plastis) (%)

SL = Shringkage Limit (batas susut) (%)

USCS = Unified Soil Clasification System

1 = Volume tanah basah dalam cawan (cm3)

2 = Volume tanah kering oven (cm3)

V = Volume cetakan (cm3)

w = Kadar air (%)

W = Berat tanah basah di dalam cetakan (gram)

Ws = Berat kering tanah (gram)

Ww = Berat air dalam tanah (gram)

γb = Berat isi basah (gr/cm3)

γd = Berat isi kering (gr/cm3)

s = Berat volume butiran tanah (gr/cm3)

w = Berat volume air (gr/cm3)

xvi

STABILISASI TANAH LEMPUNG DENGAN METODE KIMIAWI

MENGGUNAKAN GARAM DAPUR (NaCl)

(Studi Kasus Tanah Lempung Desa Majenang, Sukodono, Sragen)

ABSTRAKSI

Berdasarkan hasil uji pendahuluan menunjukkan tanah di Sukodono, Sragen

merupakan tanah lempung anorganik plastisitas tinggi, dengan nilai LL=85,73%,

PL=24,69%, PI=61,04%. Pada uji unsur kimia tanah yang dilakukan di

Laboratorium Kimia Analitik MIPA UGM Yogyakarta, tanah Sukodono memiliki

kandungan unsur kimia tanah Al2O3=16,86%, CaO=0,92%, Fe2O3=10,81%,

MgO=1,35%, dan SiO2=63,25%. Berdasarkan nilai PI=61,04% (lebih dari 17%)

maka tanah ini perlu adanya tindakan perbaikan tanah. Perbaikan tanah yang

dilakukan dengan cara stabilisasi tanah secara kimiawi menggunakan garam dapur

(NaCl) dengan persentase penambahan NaCl 5%, 10%, 15%, 20% dan 25% dari

berat sampel. Pengujian yang dilakukan meliputi uji sifat fisis dan sifat mekanis

tanah asli dan tanah campuran. Hasil uji sifat fisis tanah asli dan campuran

didapatkan nilai kadar air, batas plastis, batas susut mengalami kenaikan sedangkan

berat jenis (specific grafity), batas cair, indeks plastis dan persen lolos saringan

No.200 mengalami penurunan. Klasifikasi tanah campuran NaCl 0% dan 5%

menurut sistem AASHTO termasuk kelompok A-7-6 dan campuran NaCl 10%,

15%, 20% dan 25% termasuk kelompok A-7-5. Tanah campuran NaCl 0%, 5%,

10% dan 15% menurut sistem USCS termasuk kelompok CH dan campuran NaCl

20% dan 25% termasuk kelompok MH. Hasil uji sifat mekanis dari uji Standard

Proctor tanah campuran NaCl 0%, 5%, 10%, 15%, dan 20% mengalami kenaikan

nilai berat volume dan penurunan kadar air optimum. Nilai berat volume

maksimum sebesar 1,45 gr/cm3 dan kadar air optimum terendah sebesar 23% pada

penambahan NaCl 20%. Nilai CBR mengalami peningkatan maksimal yang sama

dengan keadaan hasil pemadatan yaitu pada persentase NaCl 20%. Nilai CBR

Unsoaked pada NaCl 0% sebesar 9% menjadi 28% pada NaCl 20% dan nilai CBR

Soaked pada NaCl 0% sebesar 1% menjadi 3% pada NaCl 20%. Nilai

pengembangan mengalami penurunan maksimal pada NaCl 20% dari nilai

pengembangan NaCl 0% sebesar 1,51% menjadi nilai pengembangan NaCl 20%

sebesar 1,01%.

Kata kunci : tanah lempung, stabilisasi, garam dapur (NaCl), sifat fisis, kuat

dukung.

xvii

CLAY SOIL STABILIZATION USING CHEMICAL METHOD

WITH SALT (NaCl)

(Case Study Soil Clays Majenang Village, Sukodono, Sragen)

ABSTRACT

Based on preliminary test results showed the soil in Sukodono, Sragen soil

is an inorganic clays of high plasticity, with a value of LL = 85.73%, PL = 24.69%,

PI = 61.04%. On the test of soil chemical elements conducted at the Laboratory of

Analytical Chemistry MIPA UGM, Sukodono soil contains soil chemical element =

16.86% Al2O3, CaO = 0.92% = 10.81% Fe2O3, MgO = 1.35%, and SiO2 = 63.25%.

Based on the value of PI = 61.04% (more than 17%) and the soil need for soil

improvement measures. Soil improvement is done by means of chemical soil

stabilization using salt (NaCl) with the addition of NaCl percentage of 5%, 10%,

15%, 20% and 25% of the sample weight. Testing was conducted on the test of the

physical properties and mechanical properties of original soil and soil mix. The test

results and the physical properties original soil water content values obtained

mixture, plastic limit, shrinkage limit increases while the density (specific gravity),

liquid limit, plasticity index and percent through sieve 200 has decreased.

Classification of soil mix NaCl 0% and 5% according to the AASHTO system

includes a group of A-7-6 and the mixture NaCl 10%, 15%, 20% and 25% belong to

a group of A-7-5. Soil mix NaCl 0%, 5%, 10% and 15% according to the USCS

system including CH group and mixtures NaCl 20% and 25% including a group of

MH. The test results of mechanical properties of the Standard Proctor test soil mix

NaCl 0%, 5%, 10%, 15%, and 20% experienced an increase in volume and a

decrease in the weight value optimum moisture content. Maximum volume of heavy

grades of 1.45 g / cm3 and the optimum water content as low as 23% on addition of

20% NaCl. CBR has increased the maximum value equal to the state of compaction

that results in 20% NaCl percentage. CBR value Unsoaked on NaCl 0% to 9% to

28% NaCl 20% and the CBR Soaked in NaCl 0% by 1% to 3% in 20% NaCl.

Maximum development value decreased in 20% NaCl from 0% NaCl development

value of 1.51% to 20% NaCl development value of 1.01%.

Keywords: clay, stabilization, salt (NaCl), strong support