M - II

UJI SIFAT FISIK

2.1 Landasan teori

Porositas

Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori (yaitu

volume yang ditempati oleh fluida) terhadap volume total batuan. Ada dua jenis

porositas yaitu porositas antar butir dan porositas rekahan. Pada kenyataannya,

porositas didalam suatu sistem panasbumi sangat bervariasi. Contohnya didalam

sistem reservoir rekah alami, porositas berkisar sedikit lebih besar dari nol, akan

tetapi dapat berharga sama dengan satu pada rekahannya. Pada umumnya

porositas rata-rata dari suatu sistem media berpori berharga antara 5 – 30%.

Permeabilitas

Permeabilitas adalah parameter yang memvisualisasikan kemudahan

suatu fluida untuk mengalir pada media berpori. Parameter ini dihubungkan

dengan kecepatan alir fluida oleh hukum Darcy.

Densitas Batuan

Densitas batuan dari batuan berpori adalah perbandingan antara berat

terhadap volume (rata-rata dari material tersebut). Densitas spesifik adalah

perbandingan antara densitas material tersebut terhadap densitas air pada

tekanan dan temperatur yang normal, yaitu kurang lebih 103 kg/m3. Batuan

mempunyai sifat-sifat tertentu yang perlu diketahui, dalam mekanika batuan

dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu ;

a. Sifat fisik batuan seperti bobot isi ”Spesific Gravity” porositas dan

absorbsi ”Void Ratio”.

b. Sifat mekanika batuan seperti kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas,

” Poisson `s Ratio”.

Kedua sifat tersebut dapat ditentukan, pada umumnya ditentukan terhadap

sampel yang diambil dari lapangan. Satu persatu dapat digunakan untuk

menentukan kedua sifat batuan. Pertama-tama adalah penetuan sifak fisik

batuan yang merupakan pengujian tanpa merusak (Non Destructive Test),

kemudian dilanjutkan dengan penentuan sifat mekanik batuan yang merupakan

pengujian merusak (Destructive Test) sehingga contoh fasture (hancur).

Pembutan contoh batuan dapat dilakukan dilaboratorium maupun dilapangan

(insitu).

2.2 Tujuan

Untuk mengetahui sifat-sifat fisik dari batuan seperti densitas, spesific

gravity, kadar air, derajat kejenuhan, porositas dan void ratio.

Cara ini dapat digunakan terhadap batuan yang tidak mudah hancur,

mengembang dan melekat satu dengan yang lainnya, serta tidak meresap

air bila dipanaskan.

2.3 Alat-alat yang Digunakan

a. Desikator, digunakan untuk menjenuhkan spesimen.

b. Pemanas (oven) dengan temperatur ± 90oC, digunakan untuk

memanaskan spesimen selama ± 24 jam.

c. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr.

d. Pompa vacum, digunakan untuk menyedot udara di dalam pori-pori

spesimen.

e. Stop watch.

f. Container.

g. Benang, digunakan dalam penimbangan massa jenuh tergantung.

2.4 Prosedur

a. Siapkan ± 2 – 3 spesimen

b. Timbang massa asli (Mn) spesimen.

c. Masukkan spesimen ke dalam desikator.

d. Keluarkan udara dari pori – pori spesimen dengan menggunakan

pompa vacum berdaya isap kurang dari 0,008 kgf/cm2, dengan tahapan

sebagai berikut :

¼ bagian spesimen terendam air ± selama 15 menit.

½ bagian spesimen terendam air ± selama 15 menit.

Seluruh bagian spesimen terendam air ± selama 20 menit.

e. Jenuhkan spesimen dalam desikator ± selama 24 jam.

f. Keluarkan spesimen dari dalam desikator dan timbang massa

jenuhnya (Ms).

g. Timbang massa jenuh tergantung spesimen di dalam air (Msm).

h. Keringkan spesimen dalam oven dengan suhu 90o C ± selama 24 jam.

i. Timbang massa kering spesimen (Md).

2.5 Penimbangan Berat Sample

Beberapa hal yang harus dilakukan untuk mendapatkan data dalam

menentukan sifat fisik batuan adalah pengukuran terhadap :

a. Massa sampel asli (natural) : Mn

b. Massa sampel jenuh (sesudah dijenuhkan ± selama 24 jam) : Ms.

c. Massa sempel jenuh tergantung di dalam air : Msm.

d. Massa sampel kering (sesudah dikeringkan dalam oven ± selama 24

jam dengan temperatur ± 90oC) : Md.

e. Volume sempel solid (Vs) :

f. Volume sampel total (Vt) :

g. Volume air dalam pori (Vw) :

2.6 Rumus Umum yang Digunakan

Beberapa rumus umum yang digunakan dalam menentukan sifat fisik

batuan adalah sebagai berikut :

a. Densitas asli (natural density) :

b. Densitas jenuh (saturated density) :

c. Densitas kering (dry density)” :

d. “Apparent spescific grafity” :

e. “True specific gravity” :

f. Kadar air asli (natural water content) :

g. Kadar air jenuh (absorption) :

h. Derajat kejenuhan (degree of saturation) :

i. Porositas :

j. “Void ratio” :

2.7 Data Percobaan

Tabel.01Data percobaan

Parameter I II

Massa container (gr) 13,34 9,9

Massa tanah alami + container(gr) 71,78 74,22

Massa tanah jenuh + container(gr) 104,1 111,43

Massa tanah jenuh tergantung dalam

air+container(gr)

15,39 15,92

Massa tanah kering + container(gr) 61 62,9

Massa container dalam air(gr) 6,5 4,9

2.8 Pengolahan Data Percobaan

Massa asli = (massa tanah + container)-massa container

=71,78 – 13,34

= 58,44 gr (Mn)

Massa jenuh = (massa tanah jenuh + container)- massa container

= 104,1 – 13,34

= 90,76 gr (Ms)

Massa jenuh tergantung=( massa jenuh dalam air + container) - container

= 15,39 – 6,5

= 8,89 gr (Msm)

Massa kering = (massa tanah kering+ container)-massa container

= 61 – 13,34

= 47,66 gr (Md)

Vw (volume air dalam pori)

= 43,1 cc

Vt (volume sample total )

= 81,87 cc

Vs (volume sample solid)

= 38,77 cc

ρn (densitas asli)

= 0,714 gr/cc

ρs (densitas jenuh)

= 1,11 gr/cc

ρd (densitas kering)

=0,58 gr/cc

SG (apparent)

= 0,58

SG (true)

= 1,23

W (Kadar air asli)

= 22.62 %

A (kadar air jenuh)

= 90,43 %

S (derajat kejenuhan)

= 25,01 %

n (porositas)

= 52,64 %

e (void ratio)

=0,5264/(1-0,5264)=1,11

2.9 Data Hasil Pengolahan

Tabel.02

Data hasil pengolahan

No Parameter I II Rata-Rata

1 Massa Asli, Mn (gr) 58,44 64,32 61,38

2 Massa Jenuh, Ms (gr) 90,76 101,53 96,145

3 Massa Jenuh Tergantung, Msm (gr) 8,89 11,02 9,955

4 Massa Kering, Md (gr) 47,66 53 50,33

5 Densitas Asli, Pn-Mn/Vt(gr/cc) 0,714 0,71 0,712

6 Densitas Jenuh, Ps=Ms/Vt (gr/cc) 1,11 1,12 1,115

7 Densitas Kering, Pd= Md/Vt (gr/cc) 0,58 0,585 0,5825

8 Apparent S.G=(Md/Vt)/Pw 0,58 0,585 0,5825

9 True S.G=(Md/Vs)/Pw 1,23 1,26 1,245

10 Kadar air Asli, W=((Mn-Md)/Md)x100% 22,62 21,36 21,99

11 Kadar Air jenuh, A=((Ms-Md)/Md))x100% 90,43 91,57 91

12 Derajat Kejenuhan, S=((Mn-Md)/(Ms-

Md))x100%

25,01 23,32 24,165

13 Porositaqs, n=(Vw/Vt)x100% 52,64 53,62 53,13

14 Void Rasio, e=n(I-n) 1,11 1,16 1,135

2.10 Dokumentasi Kegiatan Praktikum M-II

Nama kegiatan Dokumentasi

Sample dipotong dan dimasukan

kedalam container

Penimbangan sample dengan

container menggunakan timbangan

ohaus

Sample tadi dimasukan kedalam

desikator dan diberi air dalam 3

tahapan (1/4 , ½, dan terisi penuh

oleh air)

Pemasangan alat pompa penyedot

pada desikator

Setelah ditimbang, sample

dimasukan kedalam oven untuk

pemanasan

2.11 Analisa

Untuk percobaan M-II (pengujian sifat fisik) ini, kelompok kami

mendapatkan sample batuan berupa batu lempung dengan kedalaman

22-24 m. Karena diameter dari sample ini cukup besar (melebihi besar

diameter container), maka perlu dibelah menjadi 2 bagian untuk

memasukan kedalam container.

Pada hasil penimbangan massa batuan biasa dengan penimbangan

massa batuan ketika digantung dalam air memiliki perbedaan massa yang

cukup besar, yaitu memiliki nilai yang lebih kecil ketika penimbangan

pada keadaan digantung dalam air.

Untuk hasil pengolahan. Untuk densitas, dihasilkan nilai densitas yang

cukup sesuai, dimana densitas batuan dalam keadaan kering lebih kecil

dibandingkan densitas pada keadaan alami dan jenuh, serta densitas

batuan dalam kondisi jenuh memiliki nilai terbesar. Untuk berat jenis,

apparent (SG) memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan dengan true

(SG). Dikarenakan pada apparent(SG) angka pori tidak diabaikan,

sedangkan pada true(SG) angka porinya diabaikan.

Untuk kadar air asli (W), sample batuan ini memiliki kadar air sebesar

22,62% pada keadaan alami, dan kadar air pada kondisi jenuh kurang

dari 100% dengan derajat kejenuhannya yang mencapai 25,01%.

Untuk perbandingan volume pori-pori (yaitu volume ruang yang ditempati

oleh materi lain seperti air) terhadap volume total batuan sebesar 52,64%.

2.12 Kesimpulan

Pada praktikum pengujian sifat fisik batuan ini bermaksud untuk

mengetahui sifat-sifat fisik dari batuan dimana cara yang digunakan

terhadap batuan yang tidak mudah hancur mengembangkan dan melekat

satu dengan yang lainnya, tidak meresap air bila dipanaskan.

Pecontohan/specimen yang diuji berbentuk silinder.

Hasil yang ditunjukkan dari hasil percobaan dapat dikatakan cukup baik,

karena angka-angka yang dihasilkan relatif sesuai. Kadar air baik jenuh

dan asli serta pada kondisi kering memiliki nilai yang cukup sesuai.

Namun, memiliki derajat kejenuhan yang cukup rendah. Hal ini

menunjukkan bahwa batuan tersebut memiliki sifat yang tidak terlalu baik

dalam porositas (sifat menyarangkan airnya), hal ini terbukti dengan drajat

kejenuhan sebesar 24,135 %. Ini berarti batuan tidak mampu

menampung banyak air dalam pori-porinya.

Untuk kadar air yang bernilai 21,99 ini dapat berpengaruh pada kegiatan

pemboran. Makin besar kadar airnya makin mudah dilakukan

pengeboran, dikarenakan jumlah meterial solid yang lebih sedikit lebih

mudah dihancurkan oleh alat pemboran. Begitu juga dengan nilai

porositas batuannya. Serta memiliki derajat kejenuhan yang kecil yang

menyatakan besarnya permeabilitas yang rendah pula. Hal ini dapat

mempermudah pemboran, karena apabila tingkat permeabilitasnya besar,

pada saat pemberian air ketika pemboran, batuan tersebut akan

mengembang karena pori-porinya terisi air sehingga menjepit mata bor

dan mengakibatkan bor susah berputar. Begitu pula dengan pembuatan

lereng yang dapat mudah roboh apabila porositasnya besar.

DAFTAR PUSTAKA

Diktat Penuntun Praktikum Mekanika Batuan Jurusan Teknik Pertambangan

UNISBA

Blog.Dasuha's MINER.htm