Uji CBR Laboratorium

(California Bearing Ratio)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangTanah merupakan material bahan organic dan endapan-endapan yang relative lepas (loose) yang terletak di atas batuan dasar.Ikatan antara butiran yang relative lemah dapat disebabkan oleh karbonat, zat organic, atau oksida-oksida yang mengendap di antara partikel-partikel.Tanah berfungsi sebagai pendukung fondasi bangunan,juga digunakan sebagai bahan timbunan seperti : tanggul,bendungan,dan jalan.Jika tanah dijalan membutuhkan perbaikan guna mendukung bangunan diatasnya,atau tanah akan digunakan sebagai bahan timbunan,maka pemadatan sering dilakukan.Maksud pemadatan tanah antara lain :

1. Mempertinggi kuat geser tanah

2. Mengurangi sifat mudah mampat (kompresibilitas)

3. Mengurangi permeabilitas

4. Mengurangi perubahan volume sebagai akibat dari perubahan kadar air,dan lain-lain

Maksud tersebut dapat tercapai dengan pemilihan tanah bahan timbunan,cara pemadatan,pemilihan mesin pemadat,dan jumlah lintasan yang sesuai.Pengujian pemadatan dapat dilakukan dengan metode Standard proctor maupun metode modified proctor.Dari uji pemadatan tersebut,selanjutnya dapat dilakukan pengujian CBR(California Bearing Ratio).Pengujian CBR dapat dilakukan dilapangan secara langsung maupun dilaboratorium.Pengujian CBR lapangan,langsung ditempat,dengan membandingkan tegangan penetrasi pada suatu lapisan atau bahan tanah dengan tegangan penetrasi pada pada suatu lapisan atau bahan tanah dengan tegangan penetrasi bahan standar.Cara uji ini digunakan untuk mengukur kekuatan struktural tanah dasar ,lapisan fondasi bawah,dan lapis pondasi yang digunakan dalam perencanaan tebal perkerasan jalan.Cara ini biasanya menggunakan alat seperti speedy ,alat konus pasir.Bila pengujian CBR lapangan tidak dapat dilakukan dilapangan,maka nilai CBR dapat diperoleh dengan pengujian CBR laboratorium ,benda uji yang digunakan adalah benda uji undisturb.

Praktikum kali ini kita akan melakukan pengujian CBR di lab yang hasilnya biasa digunakan untuk memeriksa kelayakan suatu tanah yang selanjutnya digunakan sebagai material subgrade,subbase suatu perkerasan dan biasa digunakan untuk perencanaan pembangunan jalan baru.1.2 Tujuan PraktikumAdapun tujuan praktikum kita kali ini yaitu :

Menentukan nilai CBR (California Bearing Ratio) dari suatu tanah yang dilakukan di laboratorium

Menentukan presentasi pengembangan suatu tanah yang digunakan untuk mengevaluasi kemungkinan tanah mengembang ( Expensive Soil )

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Uji CBR laboratorium dikembangkan oleh California Division of Highway pada tahun 1929 dengan tujuan untuk memeriksa kelayakan suatu tanah untuk digunakan sebagai material subgrade, subbase suatu perkerasan. Uji CBR laboratorium dilakukan untuk mengetahui kekuatan geser tanah pada kondisi kadar air dan kepadatan tertentu. Nilai CBR merupakan rasio antara tegangan satuan yang dibutuhkan untuk menghasilkan penetrasi pada kedalaman tertentu dari suatu piston penetrasi dengan luas 19,4 cm2 pada sampel tanah yang telah dipadatkan pada kadar air dan kepadatan tertentu terhadap tegangan satuan standar yang dibutuhkan untuk mencapai penetrasi yang sama dari suatu sampel batu pecah standar (standard crused stone).

Pengujian ini dilakukan untuk menentukan CBR tanah dan campuran tanah agregat. CBR laboratorium ialah perbandingan antara beban penetrasi suatu bahan terhadap vahan standar dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. Nilai CBR laboratorium biasanya digunakan untuk perencanaan pembangunan jalan baru. Peralatan yang digunakan antara lain, mesin penetrasi yang dilengkapi alat pengukur beban, cetakan logam yang dilengkapi leher sambung, alat penumbuk, alat pengukur pengembangan, keping beban, arloji pengukur penetrasi, dll. Prosedur pengujian meliputi tahapan pemadatan bahan di dalam cetakan dengan jumlah tumbukan tertentu, lalu buka leher sambung dan ratakan per-mukaannya. Letakkan keping beban di atas permukaan, kemudian atur torak penetrasi pada permukaan benda uji dan berikan pembebanan dengan teratur sampai kecepatan penetrasi mendekati 1,27 mm/menit. Catat beban maksimum dan penetrasinya. Selanjutnya gambarkan grafik beban terhadap penetrasi. Umumnya harga CBR diambil pada penetrasi 2,54 mm. Panduan ini juga menguraikan pengujian untuk CBR yang direndam.

CBR LAPANGANPengujian CBR lapangan dimaksudkan untuk mendapatkan nilai CBR langsung di tempat (in place) yang digunakan untuk perencanaan tebal perkerasan maupun lapis tambah perkerasan (overlay). Pengujian CBR lapangan dilakukan dengan bantuan truk sebagai penahan beban penetrasi. Hal ini didasarkan atas kemudahan pengujian CBR di lapangan. Data CBR lapangan dilengkapi dengan data kadar air dan kepadatan sebagai data pendukung pada proses analisis yang akan dilakukan setelah uji lapangan selesai dikerjakan.

Standar ini hanya menetapkan penentuan nilai CBR (California Bearing Ratio) langsung di tempat dengan membandingkan tegangan penetrasi pada suatu lapisan/bahan tanah dengan tegangan penetrasi bahan standar. Cara uji ini digunakan untuk mengukur kekuatan struktural tanah dasar, lapis fondasi bawah dan lapis fondasi yang digunakan dalam perencanaan tebal perkerasan jalan. Data lain yang harus diperoleh pada waktu dan tempat yang sama adalah kadar air dan kepadatan. Tata cara pelaksanaan pengujian sesuai dengan metoda pengujian kadar air tanah dengan alat Speedy, SNI 03-1965.1-2000 dan metoda pengujian kepadatan lapangan dengan alat konus pasir, SNI 03-2827-1992. Bila pengujian CBR Lapangan tidak dapat dilakukan di lapangan maka nilai CBR dapat diperoleh dengan pengujian CBR Laboratorium. Benda uji yang digunakan untuk CBR Laboratorium merupakan benda uji undisturbed. Tata cara pelaksanaan pengujian sesuai dengan metoda pengujian CBR laboratorium, SNI 03-1744-1989. Standar ini tidak mencantumkan semua yang berkaitan dengan keselamatan dan kesehatan kerja. Keselamatan dan kesehatan kerja bila ada menjadi tanggung jawab pengguna. Standar uji ini digunakan sebagai pegangan dalam pengujian CBR lapangan dan dilakukan setelah pemadatan selesai. Kegunaan data CBR lapangan adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengevaluasi dan merencanakan tebal lapis perkerasan lentur (lapis fondasi dan lapis fondasi bawah), kekuatan struktural tanah dasar dan tebal lapis perkerasan jalan dengan lapis permukaan tanpa pengikat. Jika CBR lapangan digunakan secara langsung untuk evaluasi atau desain tanpa memperhatikan variasi kadar air lapisan/bahan tanah, maka seharusnya pengujian CBR lapangan dilakukan pada salah satu kondisi di bawah ini: 1) derajat kejenuhan tanah tersebut (persentase rongga terisi air) 80% atau lebih; 2) pada material butiran kasar dan non plastis, yang tidak memiliki pengaruh yang besar ketika terjadi perubahan kadar air; 3) tanah tidak dimodifikasi akibat aktivitas konstruksi selama 2 tahun sebelum pengujian. Pada kenyataannya kadar air tidak konstan, tetapi umumnya berubah-rubah dalam rentang yang sempit. 2. Untuk menentukan kapasitas pembebanan rata-rata yang dapat dipikul oleh suatu lapisan/bahan tanah. CATATAN 1Pengujian CBR lapangan digunakan untuk menentukan kekuatan relatif terhadap bahan standar dari tanah dasar lapis fondasi bawah dan lapis fondasi sesuai kondisi pada saat dilakukannya pengujian tersebut. Hasilnya dapat langsung diaplikasikan. Seperti yang disebutkan pada pasal 4 butir a), CBR lapangan dapat digunakan untuk perencanaan pada kondisi material yang mempunyai kadar air dan kepadatan yang stabil. Bagaimanapun juga, aktivitas konstruksi, pemadatan, dan perubahan kadar air dapat mempengaruhi kekuatan dari tanah dan dapat mempengaruhi hasil dari pengujian CBR tersebut sehingga tidak dapat digunakan dan harus dilakukan analisis dan pengujian ulang. 1. Dongkrak CBR mekanis yang dioperasikan secara manual, dilengkapi dengan swivel head untuk mengukur beban yang bekerja pada torak, dan didesain sesuai dengan spesifikasi di bawah ini: 1) kapasitas minimum 2700 kg (5950 lb); 2) daya angkat minimum 50,8 mm (2 inci); 3) engkol, dengan radius 152,4 mm (6 inci); 4) putaran roda gigi tinggi, kira-kira 2,4 putaran per 1 mm (0,04 inci) penetrasi; 5) putaran roda gigi menengah, kira-kira 5 putaran per 1 mm (0,04 inci) penetrasi; 6) putaran roda gigi rendah, kira-kira 14 putaran per 1 mm (0,04 inci) penetrasi; 7) putaran roda gigi yang lain dapat digunakan untuk kenyamanan dalam pemutaran; 8) dongkrak mekanis CBR yang lain dengan beban maksimum yang sama dapat digunakan jika rata-rata penetrasi beban merata setiap 1,3 mm (0,05 inci) per menit dapat dicapai. 2. Dua buah cincin penguji yang telah dikalibrasi dengan rentang pembebanan 0 kN sampai dengan 8,8 kN (1984 lbf) dan rentang pembebanan 0 kN sampai dengan 22,6 kN (5070 lbf);3. Torak penetrasi berdiameter 50,8 mm 0,1 mm (2 inci 0,004 inci) dengan luas nominal 1936 mm (3 inci ) dan panjangnya kira-kira 102 mm (4 inci). Torak penetrasi dilengkapi oleh sebuah penghubung torak yang di dalamnya terdapat pipa tambahan dengan penyambung.Pipa tambahan tersebut memiliki jumlah dan panjang perkiraan seperti pada Tabel 1. Tabel 1 - Jumlah pipa tambahan dan panjang perkiraannya pada torak

4. Dua buah arloji pengukur untuk mengukur penurunan dengan ketelitian pembacaan 0,0025 mm (0,0001 inci) dan kemampuan pembacaan setiap 6,4 mm (0,25 inci) serta 1 (satu) buah arloji pengukur untuk mengukur penetrasi dengan ketelitian pembacaan 0,025 mm (0,001 inci) dan kemampuan pembacaan setiap 25 mm (1 inci) yang dilengkapi dengan sebuah alat penunjuk tambahan yang dapat diatur;5. Peralatan pendukung untuk penunjuk penetrasi yaitu sebuah alat yang terbuat dari batang aluminium atau batang kayu dengan tebal 76,2 mm (3 inci) dan panjang 1,5 m (5 ft);6. Pelat beban pemberat yaitu pelat berbentuk lingkaran yang terbuat dari baja dengan diameter 254 mm 0,5 mm (10 inci 0,02 inci) dan mempunyai diameter lubang 50 mm 0,5 mm (2 inci 0,02 inci). Pelat tersebut memiliki berat 4,54 kg 0,01 kg (10 lb 0,02 lb);

7. Beban pemberat yaitu 2 (dua) buah beban pemberat sebesar 4,54 kg 0,01kg (10 lb) dengan diameter 216 mm 1 mm (8,5 inci) dan 2 (dua) beban tambahan sebesar 9,08 kg 0,01 kg (20 lb) dengan diameter 216 cm 1 mm (8,5 inci); 8. Truk yang dapat menahan beban sebesar 31 kN (6970 lbf). Truk dilengkapi dengan balok yang terbuat dari besi dan alat tambahan lainnya. Alat tambahan yang dipasang pada bagian belakang truk menerima reaksi gaya penetrasi torak ke dalam suatu lapisan/bahan tanah. Alat tambahan yang dipasang sesuai dengan ketentuan sehingga truk dapat didongkrak dan menahan beban yang dipikul pegas belakang truk sehingga pengujian dapat dilakukan tanpa ada gerakan ke atas dari sasis truk tersebut. Jarak antara suatu lapisan/bahan tanah dan alat penetrasi yang diizinkan ialah 0,6 m (2 ft);

9. Dongkrak truk dengan kapasitas 15 ton yang mempunyai dua kombinasi trip dan penurun otomatis;

10. Peralatan umum lainnya seperti tempat benda uji untuk kadar air, berat isi, spatula, alat penggali, alat-alat penumbuk, alat perata (level), alat untuk mengukur kadar air, jam ukur dan lain-lain.

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1Alat

1.Mesin penekan dengan kapasitas sekurang-kurangnya 4,45 ton yang mempunyai kepala atau dasar yang dapat bergerak teratur dengan kecepatan 1,27 mm/menit (0,05 inch/menit).

2. Cincin beban dengan arloji pengukurnya.

3. Silinder pemadatan CBR dengan diameter 6 inci dan tinggi 7 inci, dilengkapi dengan silinder sambungan tinggi 2 inci, dan plat alas tebal 3/8 inci yang berlubang-lubang.

4. Pelat ganjal, diameter 5 15/16 inci, tebal 2,42 inci.

5. Penumbuk standar dan penumbuk berat (modified).6. Pengukur pengembangan tanah, terdiri atas pelat berlubang-lubang dengan batang pengatur, tripod, dan arloji pengukur penetrasi.

7. Pelat-pelat beban berlubang di tengah yang utuh atau belah, massa masing-masing 5 lb (2,7 kg).

8. Piston penetrasi penampang bulat luas 3 inci2, panjang sekurang-kurangnya 4 inci.

9. Macam-macam alat seperti talam, timbangan, oven, dan sebagainya.

3.2Prosedur Pelaksanaan

1. Persiapan benda uji

Dipersiapkan contoh tanah yang akan di padatkan sekurang-kurangnya 4.6 kg untuk tanah berbutir halus atau 5.5 kg untuk tanha berbutir kasar.

Diperiksa benda uji dalam keadaan kepadatan maksimal, sehingga contoh tanah dipersiapkan dengan di campur air secara merata secukupnya Dicatat pada laporan cara pemadatan yang dilakukan

2. Pemadatan tanah Diperiksa dan dicatat kadar air tanah

Dipasang dan klem plat atas pada silinder pemadatan dan juga pasang silinder sambungan

Ditaruh plat ganjal(spacer disk) dalam silinder diatas plat dasar kemuddian taruh keertas filter di atas plat ganjal

Dipadatkan tanha lembab yang sudah dipersiapkan didalam silinder pemadatan CBR, dengan cara sesuai dengan percobaan pemadatan(percobaan 7) dengan cara pemadatan standart atau pemadatan berat/modified dan dengan cara B atau D sehingga akan diperoleh kepadatan maksimal dan dengan kadar air optimum

Dilepaskan silinder sambungan, potong dan ratakan tanah padat rata dengan permukaan silinder pemadatan. Bila perlu tambal lubang-lubang yang terjadi/permukaan yang kasar sehingga didapat permukaan yang halus.

Dilepaskan plat alas dan ambil plat ganjal. Timbang dan catat massa silinder dengan tanah didalamnya untuk menghitung/menentukan berat volume tanah.3. Pelaksanaan penetrasi

Ditaruh tanah beban-beban diatas tanah uji dalam silinder dengan jumlah beban yang sesuai dengan tekanan (massa lapisan perkerasan) yang akan bekerja pada tanah nantinya, tetapi sekurang-kurangnya 2 buah plat beban ( jumlah berat 2 x 5lb = 10lb ). Kemudian pasang silinder pada mesin penetrasi dan atur piston penetrasi menempel pada muka tanah.

Diatur mesin penetrasi agar piston penetrasi sedikit menekan tanah, sehingga pada arloji terbaca tekanan sebesar 4.5 kg untuk menjamin kedudukan piston pada permukaan tanah. Kemudian aturlah arloji beban dan arloji penetrasipada pembacaan nol

Dikerjakan pembebanan mesin, sehingga piston mempunyai kecepatan penetrasi sekitar 1.27 mm/menit (0.05 inc/menit) . Baca dan catat besarnya penetrasi dan beban penetrasi pada saat-saat penetrasi sebesar 0.64 mm, 1.27 mm, 1.91 mm, 2.54 mm, 3.18 mm, 3.61 mm, 4.45 mm, 5.08 mm, 7.62 mm, 10.16 mm, dan 12.70 mm,

Dicatat beban penetrasi maksimum apabila ternyata hal ini terjadi sebelum penetrasi 12.7 mm

Dikeluarkan benda uji dari silinder kemudian periksalah kadar air dari contoh yang diambil pada lapisan setebal 2.5 cm bagian atas benda uji atau di bagian atas, tengah dan bagian bawah dari benda uji.

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN4.1.Hasil PengamatanSEBELUM PERCOBAANSETELAH PERCOBAAN

Massa cawan kosongF4 = 12.5 gramMassa cawan kosongB6 = 12.4 gram

I1 = 12.4 gramH6 = 12.4 gram

Massa cawan + tanah basahF4 = 56.1 gramMassa cawan + tanah basahB6 = 40.6 gram

I1 = 48.2 gramH6 = 38.7 gram

Massa cawan + tanah keringF4 = 51.1 gramMassa cawan + tanah keringB6 = 36.2 gram

I1 = 44.1 gramH6 = 34.4 gram

Massa airF4 = 5 gramMassa airB6 = 4.4 gram

I1 = 4.1 gramH6 = 4.3 gram

Massa tanah keringF4 = 38.6 gramMassa tanah keringB6 = 23.8 gram

I1 = 31.7 gramH6 = 22 gram

Kadar airF4 = 12.95 %Kadar airB6 = 18.49 %

I1 = 12.93 %H6 = 19.55 %

PenetrasiBebanTekananNilai CBR

Pembacaan arlojimminchPembacaan arlojiP1 (kg)P2 (kg)pP1P2

12''0.640.0251219.803.270.0010.007

28''1.270.05028329.279.760.0030.020

34''1.910.07534438.9712.990.0040.026

41''2.540.10041548.6716.220.0050.032

48''3.180.12548768.0422.680.0070.045

52''3.810.15052987.3929.130.0090.058

55''4.450.1755511106.7235.570.0110.071

57''5.080.2005712116.3838.790.0120.078

5.720.22512116.3838.790.0120.078

6.360.25013126.0442.010.0130.084

7.000.27513126.0442.010.0130.084

1'10''7.620.3007013126.0442.010.0130.084

8.260.32514135.6945.230.0140.090

8.900.35016154.9951.660.0160.103

9.540.37517164.6354.880.0170.110

8'18''10.160.40043819183.9261.310.0190.123

10.800.42521203.1967.730.0210.135

11.430.45022212.8370.940.0220.142

12.070.47524232.0977.360.0240.155

16'18''12.700.50097825241.7280.570.0250.161

Ukuran SilinderPenumbuk

Diameter = 15.2 cmMassa penumbuk = 4240 gram

Tinggi = 18 cmJumlah lapisan = 3 lapisan

Volume (V) = 3266 cm3Jumlah tumbukan tiap lapisan = 56/56/56

Kadar air tanah (W %)

Massa silinder+tanah basah8139 gram

Massa silinder4300 gram

Massa tanah basah3839 gram

Kadar Air Sebelum Percobaan

Sesudah Pengujian

Massa Jenis Basah

Sebelum pengujian

Sesudah pengujian

Massa Jenis Kering

Sebelum pengujian

Sebelum pengujian

Nilai CBR %:

4.2. Pembahasan

Dari grafik yang ada, terlihat bahwa semakin tinggi penetrasi yang ditinjau, maka semakin meningkat pula tekanan yang di dapat. Dari hasi pengujian yang dilakukan, dapat dilihat pada perhitungan table di atas, tekanan penetrasi untuk penetrasi 2.54 mm (0.1 inchi) terhadap penetrasi standard yang besarnya 1000 psi sebesar 1.622 % , sedangkan nilai tekanan penetrasi untuk penetrasi 5.08 mm (0.2 inchi) terhadap tekanan penetrasi standard yang besarnya 1500 psi sebesar 2.586 %.

Maka dapat disimpulkan bahwa nilai CBR yang digunakan adalah nilai CBR untuk 0.2 inchi yaitu sebesar 2.586 %. Diinjau dari sampel tanah yang diuji adalah tanah lempung yang memiliki sifat mudah mampat, maka semakin tinggi tingkat kepadatan yang dilakukan, maka semakin meningkat nilai CBR nya.BAB V

PENUTUP5.1Kesimpulan

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan :

CBR yang digunakan adalah nilai CBR untuk 0.2 inchi yaitu sebesar 2.586 %. Kadar air yang di dapat sebelum pengujian yakni 12.94 % (0.1294) sedangkan kadar air yang di dapat setelah pengujian yakni 19.02 % (0.1902). Semakin tinggi penetrasi yang ditinjau, maka semakin meningkat pula tekanan yang di dapat.5.2SaranPada pengujian CBR, kepadatan sampel tanah sangat mempengaruhi nilai CBR yang nantinya akan dihasilkan. Untuk mencapai hasil yang maksimal, sebaiknya ditentukan berapa jumlah air yang dicampurkan ke dalam sampel tanah agar tanah mencapai tingkat kepadatan yang ditentukan.LAMPIRANAlat Uji CBR LABORATORIUM

LABU UKUR

TIMBANGAN

Proses pengerjaan CBR LABORATORIUM

Proses pemadatan tanah

Lapisan 1 ditumbuk sebanyak 25 kali Lapisan 2 ditumbuk sebanyak 25 kali

Lapisan 3 ditumbuk sebanyak 25 kali

Proses Penetrasi

Hasil uji Praktikum CBR LABORATORIUM