PENGGUNAAN LIMBAH BETON SEBAGAI BAHAN

PERBAIKAN TANAH LEMPUNG TERHADAP

PARAMETER KUAT GESER

Tugas Akhir

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil

Disusun oleh:

SOLEKAN

D 100 120 059

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

v

MOTTO

Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman diantara kamu dan orang-

orang yang berilmu pengetahuan beberapa derajat. Dan Allah Maha mengetahui

apa yang kamu kerjakan. (Al-Mujadillah:11)

Menuntut ilmu wajib atas tiap muslim (baik muslimin maupun muslimah).

(HR. Ibnu Majah)

Tuntutlah ilmu dan belajarlah (untuk ilmu) ketenangan dan kehormatan diri,

dan bersikaplah rendah hati kepada orang yang mengajar kamu.

(HR. Ath-Thabrani)

Barangsiapa yang menempuh jalan untuk mencari ilmu, niscaya Allah

memudahkannya jalan menuju surga (HR. Tirmidzi)

Iklhas adalah sumber kebahagian

Kegagalan itu cara Allah mengatakan “BERSABARLAH” AKU memiliki

sesuatu yang lebih baik Untukmu

Ilmu tidak akan didapatkan dengan bermalas-malasan

vi

PRAKATA

Assalaamualaikuum Wr. Wb

Alhamdulillaah. Puji syukur atas rahmat dan karunia Allah SWT sehingga

penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini untuk mencapai derajat sarjana S-1 di

Universitas Muhammadiyah Surakarta. Tak lupa penulis sampaikan ucapan

terimakasih kepada pihak-pihak yang telah berjasa atas selesainya Tugas Akhir ini,

antara lain:

1. Ir. Sri Sunarjono, MT. PhD sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Mochamad Solikin, Ph.D sebagai Ketua Program Studi Teknik Sipil Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3. Kepada dosen-dosen pembimbing TA ibu Ir. Renaningsih, M.T., bapak Anto Budi

Listyawan, ST., M.Sc., dan Ibu Senja R.H ST, M.T, yang selama ini meluangkan

waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas

Akhir ini. Semoga amal bapak ibu menjadi amal jariyyah. Aamiin.

4. Kepada bapak Ir. Suardi, M.T, selaku pembimbing akademik saya yang selalu

memberi dukungan hingga Tugas Akhir saya selesai.

5. Kedua Orang tua saya, yang senantiasa menyayangi, menginspirasi, mendidik,

mendo’akan, berkorban, dan memberikan yang terbaik untuk anak-anaknya.

6. Adik saya yang selalu memberikan motivasi yang selalu memberi semangat.

7. Seluruh keluarga besar saya, terima kasih atas dukungan yang telah diberikan.

8. Seluruh dosen Prodi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta

terimakasih atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan.

9. Para sahabat (Slamet, Rasuma, Niat Surgo, Louso Riyanto), seluruh teman-teman

Teknik Sipil 2012, terimakasih atas dukungan dan bantuan kalian.

Penyusun menyadari bahwa penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari

sempurna, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dan

semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

vii

DAFTAR ISI

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

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

HALAMAN PERSETUJUAN............................................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN.................................................................................... iv

HALAMAN MOTTO ............................................................................................ v

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

DAFTAR ISI........................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi

DAFTAR GRAFIK ................................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xiii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN .............................................................. xiv

ABSTRAKSI........................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

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

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

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

D. Batasan Masalah ............................................................................... 2

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah Lempung................................................................................ 4

B. Perbaikan Tanah ............................................................................... 4

C. Kuat Geser Tanah ........................................................................... 5

D. Limbah Beton.................................................................................... 5

E. Tinjauan Penelitian Sejenis............................................................... 5

viii

BAB III LANDASAN TEORI

A. Sifat-sifat Tanah ....................................................................... 7

1. Sifat-sifat Fisis Tanah................................................................... 7

a. Batas-batas Atterberg................................................................... 7

1) Batas Cair (Liquid Limit) ...................................................... 8

2) Batas Plastis (Plastic Limit).................................................. 8

3) Batas Susut (Shrinkage Limit) .............................................. 9

4) Indeks Plastisitas (Plasticity Indeks) .................................... 9

b. Berat Jenis Tanah (Specific Gravity) ........................................... 10

c. Kadar Air ..................................................................................... 11

d. Analisa Ukuran Butiran ............................................................... 11

1) Analisa Hydrometer.............................................................. 12

2) Analisa Saringan ................................................................... 12

e. Klasifikasi Tanah ......................................................................... 13

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

2) AASHTO .............................................................................. 15

2. Sifat Teknis Tanah........................................................................ 17

a. Pemadatan (Standard Proctor).................................................... 17

b. Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)..................................... 19

BAB IV METODE PENELITIAN

A. Uraian Umum ................................................................................ 21

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

C. Lokasi Penelitian............................................................................... 21

D. Peralatan Penelitian........................................................................... 21

1. Uji Sifat-sifat Fisis Tanah ......................................................... 21

a) Uji Kadar Air...................................................................... 21

b) Uji Berat Jenis (Gs)............................................................. 22

c) Uji Batas-batas Atterberg ................................................... 23

ix

d) Analisa Ukuran Butiran...................................................... 28

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

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

b) Uji DST (Direct Shear Test)................................................ 32

E. Tahapan Penelitian ........................................................................... 35

1. Pengujian Kadar Air .................................................................. 35

2. Pengujian Berat Jenis ................................................................ 35

3. Pengujian Batas-batas Atterberg ............................................... 36

4. Pemeriksaan Pembagian Ukuran Butiran Tanah ....................... 40

5. Pengujian Pemadatan (Standard Proctor)................................. 40

6. Pengujian DST (Direct Shear Test)........................................... 40

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Uji Sifat Fisis..................................................................................... 42

1. Berat Jenis (Specific Gravity) Limbah Beton............................ 42

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

3. Uji Tanah Campuran limbah beton............................................ 42

B. Uji Mekanis ...................................................................................... 52

1. Uji Pemadatan (Standard Proctor) ........................................... 52

2. Uji DST (Direct Shear Tast)...................................................... 55

a. Kohesi (C)................................................................................ 55

b. Sudut Gesek Dalam (ϕ) ............................................................ 58

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan....................................................................................... 59

B. Saran ................................................................................................. 59

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 60

LAMPIRAN............................................................................................................ 61

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1. Batas-batas Konsistensi Tanah....................................................... 7

Gambar III.2. Alat Uji Batas Cair (Liquid Limit) ................................................. 8

Gambar III.3. Alat Uji Kuat Geser Langsung........................................................ 19

Gambar IV.1. Alat Uji Kadar Air.......................................................................... 22

Gambar IV.2. Alat Uji Berat Jenis........ ................................................................ 23

Gambar IV.3. Alat Uji Batas Cair (Liquid Limit) ................................................. 24

Gambar IV.4. Alat Uji Batas Plastis (Plastic Limit) ............................................. 26

Gambar IV.5. Alat Uji Batas Susut (Shrinkage Limit).......................................... 27

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 DST .................................................................................. 33

Gambar IV.10. Bagan Alir Tahapan Penelitian....................................................... 34

xi

DAFTAR TABEL

Tabel III.1. Specific Grafity (Gs) Pada Macam-macam Tanah ........................... 10

Tabel III.2. Nilai Indeks Plastisitas Dan Macam Tanah...................................... 11

Tabel III.3. Ukuran-ukuran Ayakan Standar Amerika Serikat............................ 13

Tabel III.4. Sistem Klasifikasi USCS .................................................................. 14

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

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

Tabel III.7. Ukuran Alat Pemadatan Standard Proctor....................................... 17

Tabel III.8. Ukuran Alat Uji Standard Proctor Metode A .................................. 18

Tabel V.1. Hasil Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan campuran................................. 42

Tabel V.2. Hasil Uji Gradasi Butiran.................................................................. 49

Tabel V.3. Hasil Uji Sifat Fisis Tanah Asli dan Campuran................................ 51

Tabel V.4. Hasil Uji Pemadatan Tanah Asli dan Tanah Campuran ................... 52

Tabel V.5. Hasil Uji DST Tanah Asli dan Tanah Campuran ............................. 55

Tabel V.8. Hasil Uji DST Tanah Asli dan Tanah Campuran ............................. 57

xii

DAFTAR GRAFIK

Grafik V.1. Hubungan Berat Jenis Dengan Persentase Campuran Limbah

Beton....... ............................................................................................ 43

Grafik V.2. Hubungan Kadar Air Dengan Persentase Campuran Limbah

Beton....... ............................................................................................ 44

Grafik V.3. Hubungan Batas Cair Dengan Persentase Campuran Limbah

Beton....... ............................................................................................ 45

Grafik V.4. Hubungan Batas Plastis Dengan Persentase Campuran Limbah

Beton....... ............................................................................................ 46

Grafik V.5. Hubungan Batas Susut Dengan Persentase Campuran Limbah

Beton....... ............................................................................................ 47

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

Beton....... ............................................................................................ 48

Grafik V.7. Hubungan Antara Persen Lolos Dengan Diameter Saringan.............. 50

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

Asli dan Campuran.............................................................................. 53

Grafik V.9. Hubungan Antara Berat Volume Kering Maksimum Dengan

Persentase Campuran Limbah Beton........... ....................................... 54

Grafik V.10. Hubungan Antara Kadar Air Optimum Dengan Persentase

Campuran Limbah Beton.................................................................... 54

Grafik V.11. Hubungan Antara Nilai Kohesi Dengan Persentase Campuran

Limbah beton...................................................................................... 56

Grafik V.12. Hubungan Antara Nilai Sudut Gesek Dalam Dengan Persentase

Campuran Limbah beton ................................................................... 57

Grafik V.13. Hubungan Antara Tegangan Geser Dengan Persentase Campuran

Limbah beton ..................................................................................... 58

xiii

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 DST

xiv

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)

C = Kohesi ( kg/cm2 )

ϕ = Sudut Gesek Dalam (°)

xv

ABSTRACT

CONCRETE WASTE AS IMPROVEMENT OF CLAY SHEAR STRENGTH

PARAMETER

Soil did shrinkage in dray condition and expanded in wet condition called

expansion. When the building construction on the soil that will make damage on the

construction, those are like highway, bridge, plate, foudation, consolidation and others,

(Bowles, 1986). Based on this research which has been done, improvement of soft clay

with concret waste with variation precetage of 5%, 8%, and 10%. The result of fisis

test was gotten value of density of 2,607, 14,11% of water content, 65,04% of liquid

limit, 15,23 of shrinkage limit and 44,51% of platic index, wherease on the soil with

mixture of concrete waste with 5%,8%, and10%, the value of density always increased,

value of water content decreased, value of liquid limit decreased, plastic limit

increased, shrinkage limit decreased, and plastic index decreased. Clasification of

USCS with origin soil and soil mixtured with concrete waste of 5%, 8%, and 10% into

CH specification with soil clay of unorganic with high plasticity. On the compaction

test, in more percetage of concrete waste used so it will make more value of optimum

water content, the highest value is on mixture of concrete waste with 10% is as high as

27,00%, it is like the dry maximum value of vomlume increased too in every addition

of concrete waste, its highest value on mixture of waste concrete with 10% is 1,36

(gr/cm3). The result of DST of sheare inside angle tended increasing with percentage

of 5%,8%, and10%. The value is in the soil with concrete waste of 10% in second trial

with 25,26%. Wherease cohesion value increased too because of apparent cohesion,

the smallest value happend on the soil with mixture of nilai 5% on the first trial is

0,825( kg/cm2 ).

Keywords : clay, shear strength, concrete waste, fisis character, soil improvement.

xvi

ABSTRAK

PENGGUNAAN LIMBAH BETON SEBAGAI PERBAIKAN

TANAH LEMPUNG TERHADAP

PARAMETER KUAT GESER

Tanah yang mengalami penyusutan pada saat kering dan mengalami

pengembangan pada saat basah disebut tanah mengembang. Apabila konstruksi

bangunan didirikan pada tanah tersebut maka akan terjadi kerusakan – kerusakan pada

kontruksi bangunan tersebut seperti retakan pada jalan raya, jembatan, kerusakan

struktur plat, kerusakan pondasi, penurunan dan lain sebagainya. (Bowles, 1986).

Berdasarkan penelitian kami yang telah di lakukan, perbaikan tanah lempung lunak

dengan menggunakan limbah beton dengan persentase variasi campuran 5%, 8%, dan

10%. Hasil uji sifat fisis tanah asli didapatkan nilai berat jenis 2,607, kadar air 14,11%,

batas cair 65,04%, batas susut 15,23 dan indek plastis 44,51%, sedangkan pada tanah

dengan campuran limbah beton 5%,8%,10% nilai berat jenis selalu naik, nilai kadar air

turun, nilai batas cair turun, batas plastis naik, batas susut turun, dan indeks plastis

turun. Klasisifikasi USCS dengan tanah asli dan tanah campuran limbah beton 5%, 8%,

10% masuk kedalam spesifikasi CH dengan jenis tanah lempung anorganik dengan

plastisitas tinggi. Pada uji pemadatan semakin banyak persentase limbah beton yang

digunakan maka semakin beser pula nilai kadar air optimumnya nilai terbesar terdapat

pada campuran limbah beton 10% yaitu sebesar 27,00%, begitu juga pada nilia volume

kering maksimum juga mengalami kenaikan setiap penambahan limbah beton nilai

terbesarnya terdapat pada campuran limbah beton 10% yaitu 1,36 (gr/cm3). Hasil uji

DST nilai sudut gesek dalam cenderung selalu naik dengan persentase 5%,8%,10%.

Nilai terbesar terdapat pada tanah dengan campuran limbah beton 10% pada percobaan

kedua yaitu 25,26%. Sedangakan nilai kohesi juga selalu mengalami kenaikan dengan

penambahan limbah beton, nilai terkecil terdapat pada tanah dengan campuran 5%

pada percobaan pertama yaitu 0,825( kg/cm2 ).

Kata kunci : tanah lempung, kuat geser, limbah beton, sifat fisis, perbaiakan tanah.