11/04/2011

1

STABILISASI MEKANIK MATERIAL PERKERASAN JALANSTABILISASI MEKANIK MATERIAL PERKERASAN JALAN

STABILISASI TANAH MENGGUNAKAN SEMENSTABILISASI TANAH MENGGUNAKAN SEMEN

1

OlehOlehOleh:::

RONIE ROMIANDIE 269 10 006RONIE ROMIANDIE 269 10 006RONIE ROMIANDIE 269 10 006

GUGUN GUNTARA 269 08 301GUGUN GUNTARA 269 08 301GUGUN GUNTARA 269 08 301

Sejarah Perkerasan Jalan

2

� Sejak dahulu telah diketahui bahwa konstruksi jalan, haruslah mampu untuk menerima beban lalulintas tanpa terjadi failure (mechanically stable) atau memiliki daya dukung yang baik.

11/04/2011

2

Susunan Lapis Perkerasan Lentur Dan Pemadatan

3

Distribusi Beban lalu lintas

� Untuk memperoleh daya dukung yang baik, tanah selalu dipadatkan.

� Pemadatan tanah merupakan bagian dari stabilisasi mekanik.

� Memadatkan loose soil menjadi dense soil.

)/()(tan 3cmg

Volume

Mahmassa dd =γ

Stabilisasi Tanah (1/3)� Stabilisasi tanah adalah upaya rekayasa untuk memperbaiki mutu tanah yang

tidak baik dan meningkatkan mutu dari tanah yang sebetulnya sudahtergolong baik. Tujuan dari stabilisasi tanah yaitu untuk meningkatkankemampuan daya dukung tanah dalam menahan serta meningkatkan stabilitastanah.

� Pada umumnya ada dua cara stabilisasi tanah, yaitu dengan cara mekanis dancara kimiawi. Stabilisasi tanah secara mekanis bertujuan untuk mendapatkantanah yang bergradasi baik (well graded) sedemikian rupa sehingga dapatmemenuhi spesifikasi yang diinginkan. Pada prinsipnya stabilisasi tanah secaramekanis dengan penambahan kekuatan dan daya dukung terhadap tanah yangada dengan mengatur gradasi dari butir tanah yang bersangkutan denganmeningkatkan kepadatanya. Menambah dan mencampur tanah yang ada(natural soil) dengan jenis tanah yang lain sehingga mempunyai gradasi baruyang lebih baik. Yang perlu diperhatikan dalam stabilisasi tanah secaramekanis adalah gradasi butir tanah yang memiliki daya ikat (binder soil) dankadar air.

4

11/04/2011

3

Stabilisasi Tanah (2/3)� Stabilisasi secara kimiawi dapat dilakukan dengan penambahan bahan additive, di

Indonesia stabilisasi secara kimiawi dilakukan pada tanah-tanah kohesif (tanah liat)karena tanah liat tersebut secara ekonomis dipakai stabilizing agent.Stabilisasi dapat dilakukan berupa tindakan-tindakan sebagai berkut :

� Perbaikan Secara dinamis yaitu pemadatan tanah dengan alat pemadat gradasi dengancara menambah tanah pada fraksi tertentu yang dianggap kurang sehingga tercapaisuatu gradasi yang rapat. Fraksi yang kurang biasanya adalah fraksi yang berbutir kasar,cara yang dilakukan adalah mencampur tanah dengan fraksi butir kasar seperti pasir dankerikil atau pasir saja

� Stabilisasi kimiawi dengan menambahkan bahan kimia tertentu sehingga terjadi reaksikimia. Bahan yang biasanya digunakan antara lain portland cement, kapur tohor danbahan kimia lainya. Stabilisasi ini dilakukan dengan dua cara yaitu mencampur tanahdengan bahan kimia kemudian diaduk dan dipadatkan, cara kedua adalah memasukanbahan kimia kedalam tanah (grouting).

� Pembongkaran dan penggantian tanah jelek. Pada tanah yang mengandung bahanorganik akan terjadi pembusukan apabila terkena beban akan mengalami penurunanyang tidak sama. Perbaikan dilakukan dengan mengganti tanah dengan tanah yangberkualitas baik, misalnya dengan tanah yang memiliki CBR yang sesuai.

5

Stabilisasi Tanah (3/3)� Untuk tanah yang mempunyai sifat yang tidak sesuai terhadap rencana teknis

atau pada tanah lempung, yang mempunyai perilaku yang kurangmenguntungkan konstruksi sipil karena daya dukung yang sangat rendah,tanah tersebut dapat dilakukan stabilisasi atau diperbaiki dengan beberapacara, yang sering dilakukan antara lain :

� Perbaikan permukaan tanah dengan menggunakan drainase.� Perpindahan yaitu dengan mengganti lapisan tanah yang tidak

menguntungkan atau jelek.� Timbunan imbangan (counter weight fill), misal untuk bangunan tanggul

dimaksudkan untuk mengimbangi sisi tanggul supaya stabil, bilamana tidakdiperoleh faktor keamanan yang diperlukan terhadap longsoran selamapenimbunan dilaksanakan.

� Memberikan pembebanan perlahan-lahan diterapkan bilamana kekuatan gesertanah pondasi tidak besar dan cenderung akan runtuh jika timbunandilaksanakan dengan cepat, tetapi berakibat pekerjaan bertambah lama.

6

11/04/2011

4

Hubungan antara kepadatan kering dan kadar air

y = -0.0039x 2 + 0.0658x + 1.9176R2 = 0.974

1.80

1.90

2.00

2.10

2.20

2.30

2.40

0 2 4 6 8 10 12

Kadar air w (%)

Kep

adat

an k

erin

g (g

r/cm

³)

7

Kepadatan tanah diproses secara mekanis yang menyusun kedudukan butir-butir tanah sehingga volume pori semakin sedikit atau berat volume kering semakin besar.

Menurut spesifikasi, kadar air saat pemadatan di lapangan harus berada pada rentang 1-3 % kadar air optimum.

Material Perkerasan Jalan� Tanah

Sifat tanah berbutir kasar lebih ditentukan oleh ukuran butir dan gradasinya, sedangkan sifat tanah berbutir halus lebih ditentukan oleh sifat plastisnya.

� Agregat

Terdiri dari agregat kasar (> dari saringan No.8; 2,36mm), agregat halus (< saringan no. 8) dan filler (lolos saringan no.20; 0,60mm). Agregat bergradasi baik, mempunyai pori sedikit, mudah dipadatkan dan punya stabilitas tinggi.

Stabilisasi secara mekanis merupakan suatu usaha meningkatkan daya dukung tanah, dengan memadatkan campuran antara agregat kasar dan halus sehingga diperoleh suatu gradasi campuran baru yang dapat meningkatkan daya dukungnya.

8

11/04/2011

5

Sifat dan Gradasi Lapis Pondasi Agregat

45,0

100

=D

dP

9

P=% lolos saringan dengan bukaan saringan d, mm

d=ukuran agregat yang diperiksa, mm

D=ukuran maksimum agregat dalam campuran

STABILISASI TANAH MENGGUNAKAN SEMENSTABILISASI TANAH MENGGUNAKAN SEMEN

� Dilakukan ketika stabilisasi secara mekanis belum menghasilkan daya dukung yang mampu menerima beban tanpa terjadi keruntuhan.

� Teknis pelaksanaanya dengan menghampar loose soil, mencampurnya dengan semen (using pulvermixer), diberi air lalu dipadatkan.

� Sering diaplikasikan pada tanah berpasir .

10

11/04/2011

6

Jenis Campuran Tanah-Semen

� Plastic soil-cement

� Cement-modified soil

� Compacted soil-cement

11Preparing soil using Portland Cement for the

new 380 Airbus at Chicago airport

Material Semen

12

Portland Cement:

- Aggregate soil stabilizer.

- Quantity will dictate strength of soil.

(less=soil modification)

(more=soil stabilization)

- In soil stabilization, the soil will almost be a solid

cement mass.

-Used in on many different construction sites,

usage is dependent on job site variables and

relevance.Reference:

http://china.cat.com/cda/files/408341/15/Soil%20Stabilization%2

0QEDQ1229.pdf

Picture Reference:

http://www.cca.org.nz/images/cem

ents.bmp

11/04/2011

7

Stabilisasi dengan Semen (1/2)� Klasifikasi stabilisasi tanah dengan semen ini kedalam 5 tipe (Kezdi, 1979 : 108) yaitu :

� Soil-Cement. Tipe stabilisasi tanah-semen ini merupakan tipe yang umum, dimana pencampurantanah dan semen biasa digunakan untuk pondasi bangunan, perlindungan tanah terhadap erosi danpembekuan tanah.

� Cement Improved Granuler-Soil Mix. Stablisasi tipe ini digunakan untuk mengurangi sifat kembangsusut dan sifat plastisitas tanah yang tinggi sehingga dapat meningkatkan daya dukung tanah,dengan jalan menambah sedikit kadar semen sebesar yang diperlukan. Pada umumnya digunakanuntuk perlindungan tanah terhadap erosi dan pembekuan tanah.

� Cement Improved Silt-Clay Mix. Penambahan kadar semen dilakukan secara bertahap dalam jumlahyang lebih besar disbandingka dengan tipe 2) untuk mengurangi sifat kembang susut tanah danmeningkatkan daya dukung tanah sesuai dengan kadar air yang ada di lapangan.

� Plastic Soil-Cement. Tipe stabilisasi ini digunakan untuk tanah dengan kadar air yang lebih tinggimisalnya untuk aliran irigasi, parit dan bangunan pengairan lainnya. Hasil stabilisasi dapatmemberikan perlindungan terhadap tanah dari erosi.

� Cement-Treated Soil Pastes and Mortars. Tipe ini digunakan untuk kondisi tanah dengan kadar airyang sangat tinggi dengan cara menginjeksi campuran tanah – semen ke dalam tanah sebagaiperkuatan. Pada umumnya ditambahkan beberapa bahan kimia pembantu.

13

Stabilisasi dengan Semen (2/2)� Jenis semen yang biasa digunakan adalah Semen

Portland tipe I, tipe yang paling umum digunakan.Masalah yang dihadapi dalam penggunaan semen tipeini adalah pada saat digunakan pada tanah yangmengandung kadar air serta bahan organik, sulfat dangaram-garaman dalam kadar yang tinggi. Kendala laindari penggunaan semen tipe ini adalah penyerapan airuntuk hidrasi semen dan reaksi awal Ettringgite relatifkecil yaitu 28% dari berat semen serta dapat terjadikeretakan. Stabilisasi tanah dengan semen lebihcocok untuk jenis tanah tertentu yaitu tanah kepasiranatau batu kerikil.

14

11/04/2011

8

Stabilisasi semen pada beberapa jenis tanah

15

� Penambahan semen, akan meningkatkan daya dukung tanah dan memperbaiki daya tahan tanah terhadap air (sweeling rendah) sehingga durabilitasnya meningkat.

� Kandungan semen yang tinggi, juga tidak akan berdampak baik. Karena berpengaruh terhadap kekakuan campuran (cracking).

16

11/04/2011

9

Mekanisme Stabilisasi� Semen portland terdiri dari kalsium-silikat dan kalsium-

aluminat itu, ketika dikombinasikan dengan air, hidrat untukmembentuk senyawa kalsium-penyemenan silicatehydrate dankalsium-aluminate-hidrat, serta kelebihan kalsium hidroksida.Karena bahan semen, serta kalsium hidroksida (kapur)terbentuk, semen Portland mungkin bisa berhasil dalammenstabilkan baik tanah granular dan halus, serta agregat danlain-lain bahan. Pozzolanat Reaksi antara kalsium hidroksidadilepaskan selama hidrasi silika dan alumina tanah dan tanahterjadi pada tanah liat halus dan merupakan aspek penting daristabilisasi tanah tersebut. Permeabilitas cement stabilizedmaterial sangat berkurang. Hasilnya adalah bahan yang tahankelembaban yang sangat tahan lama dan tahan terhadappencucian dalam jangka panjang.

17

Pertimbangan Desain Campuran� persyaratan desain Mix bervariasi tergantung pada tujuan. Tanah-semen dasar umumnya memiliki

persyaratan yang lebih ketat daripada subgrades tanah semen-dimodifikasi. Untuk basis tanah-semen, dua jenis pengujian yang biasanya digunakan-tes dan tes daya tahan kekuatan. AsosiasiSemen Portland telah mengembangkan persyaratan untuk tanah AASHTO A-1 ke A-7 yangmemungkinkan untuk menentukan daya tahan semen berdasarkan berat kerugian maksimum dibawah basah-kering (ASTM D559) dan freeze-thaw (ASTM D560) tes. Banyak negara departementransportasi (DOTS) saat ini membutuhkan minimum pengujian kuat tekan bebas (ASTM D1633)sebagai pengganti tes daya tahan. Persyaratan ini sering didasarkan pada pengalaman bertahun-tahun dengan tanah-semen. Keuntungan dari menggunakan tes kuat adalah bahwa mereka dapatdilakukan dengan lebih cepat dibandingkan dengan tes ketahanan (7 hari vs 1 bulan) danmemerlukan peralatan laboratorium kurang dan pelatihan teknisi. Namun, pencapaian suatukekuatan tertentu tidak selalu memastikan ketahanan. kekuatan minimum Khas bervariasi 200-750pon per inci persegi.

� Untuk semen-tanah dimodifikasi, Engineer akan memilih suatu tujuan dan mendefinisikan semensesuai persyaratan. Tujuan dapat mencakup satu atau lebih hal berikut: mengurangi indeksplastisitas (batas Atterberg, ASTM D4318), meningkatkan batas susut; mengurangi perubahanvolume tanah (AASHTO T116); mengurangi liat / partikel debu berukuran (Analisis hidrometer);pertemuan nilai kekuatan / indeks seperti California Bearing Rasio (ASTM D1883) atau tes triaksial(ASTM D2850); dan modulus resilient meningkatkan (ASTM D2434). Semen telah berhasildimasukkan ke dalam tanah di lapangan dengan indeks plastisitas berkisar setinggi 50.

18

11/04/2011

10

Pertimbangan Konstruksi (1/2)� Konstruksi tanah-semen dan semen-tanah dimodifikasi biasanya cepat, mudah proses.

Semen dapat dimasukkan ke dalam tanah / agregat dalam beberapa cara. Yang palingMetode yang umum adalah untuk menyebarkan semen kering dalam jumlah yang diukurpada tanah disiapkan / agregat dan haluskan dengan mixer tunggal poros melintangdengan kedalaman tertentu. Semen slurries -di mana air dan semen digabungkan dalam50/50 campuran dengan mixer bubur-jet atau dalam air truk dengan resirkulasi pompa-telah berhasil digunakan untuk mengurangi debu dan meningkatkan pencampurandengan tanah liat berat. Kadang-kadang, tanaman pencampuran pusat bekerja.Twinshaft kontinyu-aliran pugmills yang paling umum, walaupun rotary-drum mixertelah digunakan juga. Walaupun prosedur konstruksi yang serupa untuk tanah-semendan semen-dimodifikasi tanah, persyaratan peluluhan perlu disesuaikan. Yangdirekomendasikan peluluhan baik untuk tanah granular dan halus (untuk bahan tanaheksklusif kerikil atau batu) adalah sebagai berikut:

19

Pertimbangan Konstruksi (2/2)� Pemadatan biasanya minimal 95 persen dari standar baik atau dimodifikasi

pengawas kerapatan (ASTM D588 atau ASTM D1557, masing-masing), dengankadar air ± 2 persen dari optimal. Tanah-semen menyusut sebagai akibat darihidrasi dan kehilangan kelembaban. Retak susut berkembang di dasar, dandapat mencerminkan melalui permukaan aspal setipis tipis (<3 mm [1 / 8masuk]) retak pada jarak 2 m (6 ft) sampai 12 m (40 kaki). Jika prosedurkonstruksi yang tepat adalah diikuti, retak susut mungkin tidakmencerminkan melalui, dan jika mereka melakukannya, mereka umumnyatidak menimbulkan masalah kinerja. Namun, retak bisa kompromi kinerja jikamereka menjadi lebar dan mengakui kelembaban signifikan. Sejumlah tekniktelah digunakan untuk meminimalkan ini masalah, termasuk kompaksidengan kadar air sedikit lebih kering daripada yang optimal; precrackingmelalui bujukan dari pesawat melemah atau aplikasi beban awal; tertundapenempatan campuran permukaan yang panas; kadar semen dikurangi; danpenggunaan interlayers untuk menyerap retak energi dan mencegah propagasilebih lanjut.

20

11/04/2011

11

Spesifikasi kandungan semen dalam konstruksi jalan

21

Sekian dan Terima KasihSekian dan Terima Kasih

22