PEMANFAATAN BUBUK ARANG KAYU SEBAGAI BAHAN

STABILISASI TERHADAP KUAT DUKUNG TANAH LEMPUNG

SUKODONO DENGAN VARIASI PERAWATAN (Studi Kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S – 1 Teknik Sipil

disusun oleh:

Meiriza Sengeoris

D 100 120 144

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

iv

MOTTO

“Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya, hidup di tepi jalan

dan dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah”

(Abu Bakar Sibli)

“Barang siapa menuntut ilmu, maka Allah akan memudahkan

baginya jalan menuju surga……”

(H.R Muslim)

“Orang-orang yang sukses telah belajar membuat diri mereka melakukan hal yang

harus dikerjakan ketika hal itu memang harus dikerjakan, entah mereka

menyukainya atau tidak.”

(Aldus Huxley)

“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-

orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan

keberhasilan saat mereka menyerah”

(Thomas Alva Edison)

“Janganlah takut pada kegagalan, karena kegagalanlah yang

mengajarkan kita untuk meraih kesuksesan dalam segala hal”

(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 ananda sampai di titik ini, ananda ucapkan

banyak terimakasih.

Keluarga besarku terima kasih atas semua bantuan dan

dukungan moril serta materil.

Sahabat seperujuangan Mukti, Davit, Eni, Endah, Niat,

dan teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan satu

persatu, terimakasih atas semua dukungannya. Tak kan ku

lupakan 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

“PEMANFAATAN BUBUK ARANG KAYU SEBAGAI BAHAN STABILISASI

TERHADAP KUAT DUKUNG TANAH LEMPUNG SUKODONO DENGAN

VARIASI PERAWATAN (Studi kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)”.

Penyusunan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan dan kerjasama dari

berbagai pihak, maka pada kesempatan ini pula dengan penuh kerendahan hati,

ketulusan dan rasa hutang budi, penyusun ucapkan banyak terimakasih yang tidak

terhingga kepada semua pihak yang memberikan semangat untuk menyelesaikan

Tugas Akhir ini. Tidak lupa penyusun ucapkan banyak terimakasih dan penghargaan

yang sebesar – besarnya 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 Sri Sunarjono, PhD selaku Dekan Fakultas Teknik dan Bapak Dr.

Mochamad Sholikin, 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, S.T. M.T., dan Ibu Ir. Renaningsih, M.T., 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, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang banyak

menyumbangkan kritik dan saran yang sangat membangun.

4. Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., Msc., selaku Dosen Pembimbing

Akademik, yang telah membantu dan memberikan pengarahan – pengarahan

vii

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, 9 November 2016

Penyusun

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ ii

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

HALAMAN MOTTO ............................................................................................ iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ v

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

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

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

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xii

DAFTAR GRAFIK ................................................................................................ xiii

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

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

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

BAB I PENDAHULUAN

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

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

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

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

E. Keaslian Penelitian............................................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

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

B. Stabilisasi Tanah............................................................................... 6

C. Bubuk Arang Kayu........................................................................... 6

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

ix

BAB III LANDASAN TEORI

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

1. Berat Jenis Tanah (Specific Gravity) ........................................... 9

2. Kadar Air ..................................................................................... 10

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

a) Batas Cair (Liquid Limit) ...................................................... 11

b) Batas Plastis (Plastic Limit).................................................. 11

c) Batas Susut (Shrinkage Limit) .............................................. 11

d) Indeks Plastisitas (Plasticity Indeks) .................................... 12

4. Analisa Ukuran Butiran ............................................................... 13

a) Analisa Hydrometer.............................................................. 13

b) Analisa Saringan ................................................................... 14

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

a) USCS .................................................................................... 15

b) AASHTO .............................................................................. 17

B. Sifat Mekanis Tanah......................................................................... 19

1. Pemadatan (Standard Proctor) .................................................... 20

2. Uji CBR (California Bearing Ratio) ........................................... 22

BAB IV METODE PENELITIAN

A. Tinjauan Umum................................................................................ 24

B. Bahan Penelitian ............................................................................... 24

C. Peralatan Penelitian .......................................................................... 24

1. Uji Sifat-sifat Fisis Tanah ......................................................... 24

a) Uji Kadar Air...................................................................... 24

b) Uji Specific Grafity............................................................. 25

c) Uji Batas-batas Atterberg ................................................... 25

d) Analisa Ukuran Butiran...................................................... 29

2. Uji Sifat Mekanis Tanah............................................................ 30

x

a) Uji Pemadatan (Standard Proctor) .................................... 30

b) Uji CBR (California Bearing Ratio) .................................. 32

D. Tahapan Penelitian ........................................................................... 33

E. Pelaksanaan Penelitian ..................................................................... 36

1. Pengujian Kadar Air .................................................................. 36

2. Pengujian Berat Jenis ................................................................ 36

3. Pengujian Batas-batas Atterberg ............................................... 37

4. Pemeriksaan Pembagian Ukuran Butiran Tanah ....................... 38

5. Pengujian Pemadatan (Standard Proctor)................................. 39

6. Pengujian CBR (California Bearing Ratio) .............................. 40

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Uji Pendahuluan ............................................................................... 41

B. Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan Tanah Campuran.............................. 42

1. Berat Jenis (Specific Gravity) Bubuk Arang Kayu ................... 42

2. Uji Tanah Asli ........................................................................... 42

3. Uji Tanah Campuran Bubuk Arang Kayu ................................. 43

C. Uji Mekanis ...................................................................................... 54

1. Uji Pemadatan (Standard Proctor) ........................................... 54

2. Uji CBR (California Bearing Ratio) ......................................... 58

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan....................................................................................... 60

B. Saran ................................................................................................. 61

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 62

LAMPIRAN............................................................................................................ 64

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1. Batas-batas Atterberg ..................................................................... 11

Gambar III.2. Skema pengujian CBR (California Bearing Ratio) ....................... 23

Gambar IV.1. Alat Uji Kadar Air.......................................................................... 24

Gambar IV.2. Alat Uji Specific Gravity ................................................................ 25

Gambar IV.3. Alat Uji Batas Cair (Liquid Limit) ................................................. 26

Gambar IV.4. Alat Uji Batas Plastis (Plastic Limit) ............................................. 27

Gambar IV.5. Alat Uji Batas Susut (Shrinkage Limit).......................................... 28

Gambar IV.6. Alat Uji Hydrometer....................................................................... 29

Gambar IV.7. Alat Uji Analisa Saringan .............................................................. 30

Gambar IV.8. Alat Uji Pemadatan (Standard Proctor) ........................................ 31

Gambar IV.9. Alat Uji CBR.................................................................................. 32

Gambar IV.10. Bagan Alir Tahapan Penelitian....................................................... 35

xii

DAFTAR TABEL

Tabel III.1. Specific Grafity (Gs) Pada Macam-macam Tanah ........................... 9

Tabel III.2. Nilai Indeks Plastisitas Dan Macam Tanah...................................... 13

Tabel III.3. Ukuran-ukuran Ayakan Standar Amerika Serikat............................ 14

Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS .................................................................. 16

Tabel III.5. Sistem Klasifikasi USCS Menggunakan LLR ................................. 17

Tabel III.6. Sistem Klasifikasi AASHTO............................................................ 19

Tabel III.7. Ukuran Alat Pemadatan Standard Proctor....................................... 20

Tabel III.8. Ukuran Alat Uji Standard Proctor Metode A .................................. 21

Tabel V.1. Hasil Uji Unsur Kimia Tanah........................................................... 41

Tabel V.2. Hasil Uji Unsur Kimia Bubuk Arang Kayu...................................... 41

Tabel V.3. Berat Jenis Arang.............................................................................. 42

Tabel V.4. Hasil Uji Sifat Fisis Tanah Asli........................................................ 43

Tabel V.5. Hasil Uji Sifat Fisis Tanah Campuran.............................................. 44

Tabel V.6. Hasil Uji Gradasi Tanah Asli dan Tanah Campuran ........................ 50

Tabel V.7. Hasil Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan Tanah Campuran .................... 53

Tabel V.8. Hasil Uji Pemadatan Tanah Asli dan Tanah Campuran ................... 55

Tabel V.9. Hasil Uji CBR Unsoaked Tanah Asli dan Tanah Campuran ........... 58

xiii

DAFTAR GRAFIK

Grafik V.1. Hubungan Kadar Air Dengan Persentase Campuran dan Lama

Perawatan ............................................................................................ 45

Grafik V.2. Hubungan Berat Jenis Dengan Persentase Campuran dan Lama

Perawatan ............................................................................................ 46

Grafik V.3. Hubungan Batas Cair Dengan Persentase Campuran dan Lama

Perawatan ............................................................................................ 47

Grafik V.4. Hubungan Batas Plastis Dengan Persentase Campuran dan Lama

Perawatan ............................................................................................ 48

Grafik V.5. Hubungan Batas Susut Dengan Persentase Campuran dan Lama

Perawatan ............................................................................................ 49

Grafik V.6. Hubungan Indeks Plastisitas Dengan Persentase Campuran dan

Lama Perawatan.................................................................................. 50

Grafik V.7. Hubungan Antara Persen Lolos Dengan Diameter Saringan.............. 52

Grafik V.8. Hubungan Antara Berat Volume Kering Dengan Kadar Air Tanah

Asli dan Campuran Dengan Lama Perawatan .................................... 55

Grafik V.9. Hubungan Antara Kadar Air Optimum Dengan Persentase

Campuran dan Lama Perawatan ......................................................... 56

Grafik V.10. Hubungan Antara Berat Volume Kering Maksimum Dengan

Persentase Campuran dan Lama Perawatan ....................................... 57

Grafik V.11. Hubungan Antara Nilai CBR Dengan Persentase Campuran dan

Lama Perawatan.................................................................................. 58

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 Hydrometer

Lampiran F Pengujian Standard Proctor

Lampiran G Pengujian CBR (California Bearing Ratio)

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

ABSTRAKSI

PEMANFAATAN BUBUK ARANG KAYU SEBAGAI BAHAN STABILISASI

TERHADAP KUAT DUKUNG TANAH LEMPUNG SUKODONO DENGAN

VARIASI PERAWATAN

(Studi Kasus Tanah Lempung Sukodono, Sragen)

Tanah Sukodono merupakan tanah lempung yang mempunyai nilai LL

85,73%, PL 24,69%, dan PI 61,04% (Prasetyo, 2016). Masalah utama pada tanah

Sukodono Kabupaten Sragen ini adalah disaat musim kemarau kondisi tanah menjadi

sangat keras dan pada musim hujan menjadi sangat becek serta jalan yang mudah

rusak dan terjadinya keretakan pada bangunan diatasnya. Menurut Karaseran (2015)

dengan menggunakan arang tempurung dapat memperbaiki sirkulasi air dan udara

dalam tanah, sebagai media yang dapat mengikat unsur karbon, dan dapat

mengurangi kembang susut pada tanah karena mereduksi nilai indeks plastisitas

tanah. Berdasarkan penelitian di atas maka arang kayu digunakan menjadi bahan

stabilisasi pada penelitian ini dengan variasi campuran 5% dan 7,5% serta perawatan

0, 3, dan 7 hari untuk mengetahui besarnya pengaruh yang terjadi pada tanah terhadap

nilai sifat fisis dan mekanis tanah. Uji sifat fisis tanah campuran nilai kadar air dan

batas plastis mengalami peningkatan sedangkan nilai berat jenis, batas cair, batas

susut, indeks plastisitas, dan lolos saringan No. 200 mengalami penurunan.

Berdasarkan metode AASHTO tanah asli termasuk kelompok A-7-5 dan tanah

campuran termasuk dalam kelompok A-7-6 sedangkan berdasarkan USCS tanah asli

dan campuran termasuk kelompok CH yaitu lempung anorganik dengan plastisitas

tinggi. Hasil uji kepadatan tanah (Standard Proctor) dengan bertambahnya persentase

campuran dan lamanya perawatan nilai berat volume kering maksimum mengalami

penurunan sedangkan nilai kadar air optimum mengalami kenaikan. Nilai berat

volume kering maksimum terkecil dan kadar air optimum terbesar terdapat pada

tanah persentase campuran 7,5% dengan lama perawatan 7 hari sebesar 1,213 gr/cm3

dan 33,10%. Sedangkan nilai berat volume kering maksimum terbesar terdapat pada

tanah asli sebesar 1,265 gr/cm3. Hasil uji CBR menunjukkan kenaikan seiring

bertambahnya persentase campuran dan lama perawatan. Nilai CBR terbesar terdapat

pada tanah campuran 7,5% dengan lama perawatan 7 hari sebesar 27% sedangkan

nilai CBR terkecil sebesar 12% pada tanah campuran 5% dengan lama perawatan 0

hari.

Kata kunci: bubuk arang kayu, kuat dukung, sifat fisis, stabilisasi, tanah lempung

xvii

ABSTRACT

USE OF WOOD CHARCOAL POWRDER AS STABILIZATION MATERIAL

TO SUPPORT STRENGTH OF CLAY OF SUKODONO WITH VATIATION

TREATMENT

(A Case Study on Sukodono Clay, Sragen)

Soil of Sukodono is clay has value of LL 85,73%, PL 24,69%, and PI 61,04%

(Prasetyo, 2016). The main problem of soil in Sukodono district is when dry season

is very hard and in rainy season is very tarnish which is easy to damage condition

and easy to crack with building on it. According to Karaseran (2015) with using shell

charcoal can improve circulation water and air in soil, as media which increased

carbon, and can decrease the shrinkage and swelling on soil because it reduces

induction of plasticity of soil. Based on the research above, wood charcoal is used for

stabilization material in this research with mixture of 5% and 7,5% with treatment 0,

3, and 7, where the day to know effect of soil with physical characteristic and

mechanical soil. Test of physical mixture soil with content and plastic limit increased

whereas density, liquidity limit, shrinkage limit, plasticity index, and passing sieve of

No. 200 decreasing. Based on AASHTO method, the original soil includes group of

A-7-5 and soil mixture includes group of A-7-6 whereas based on USCS the original

soil and soil mixture including CH, it is organic clay with high plasticity. Standard

Proctor with adding percentage of mixture and the length of treatment value of

weight in maximum dry condition decreasing whereas the optimum water content

increasing. Volume weight value the smallest maximum dry and the biggest

optimum water content of soil percentage with 7,5% with treatment 7 days as big

1,213 gr/cm3 and 33,10%. Whereas volume weight value of the biggest on the

original soil with 1,265 gr/cm3. CBR result test showed increasing with adding

mixture percentage and the long treatment. The biggest value of CBR on soil mixture

of 7,5% with treatment of 7 days of 27% whereas the smallest CBR of 12% on soil

mixture of 5% with treatment 0 day.

Keywords: wood charcoal powder, support strength, physical characteristic,

stabilization, clay