laporan compaction

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH

MODUL V

COMPACTION

KELOMPOK 2

Anindyolaras Cahyo (0906515931)

Aprilia Dyah Ayu M. R (0906515950)

Fahri Artadi (0906515982)

Iftita Rahmatika (0906516000)

Komang Tatya (0906516045)

Listy Ayuningtyas (0906516064)

Nurusysyifa D. H (0906516083)

Tanggal Praktikum : 12-13 Maret 2011

Asisten Praktikum : Bianca Natasya

Tanggal Disetujui :

Nilai :

Paraf :

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH

DEPARTEMEN SIPIL – FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

2011

Laporan Praktikum Mekanika TanahModul C

Compaction

A. MAKSUD DAN TUJUAN

Mencari nilai kerapatan kering (γdry) maksimum pada kadar air optimum (Wopt) dari

suatu sampel tanah yang dipadatkan

B. ALAT DAN BAHAN

Mould, lengkap dengan collar dan base plate

Hammer seberat 5.5 lbs dengan tinggi jatuh 12 inch

Hydraulic extruder

Pelat baja pemotong

Gelas ukur

Wadah untuk mencampur tanah dengan air

Pelat besi/penggaris untuk mengukur tinggi tanah

Timbangan

Oven

Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak 5 kantong @ 2 kg

Jangka sorong

C. TEORI

Compaction (pemadatan tanah) adalah suatu proses dimana pori-pori tanah diperkecil

dan kandungan udara dikeluarkan secara mekanis. Suatu pemadatan tanah adalah juga

merupakan usaha(energi) yang dilakukan pada massa tanah. Suatu pemadatan

(Compactive Effort = CE) yang dilakukan tersebut adalah fungsi dari variabel-variabel

berikut:

dengan :

CE = Compactive Effort (lb/ft2)

W = berat hammer (lb)

H = tinggi jatuh (inch)

L = jumlah layer

B = jumlah pukulan per-layer

V = volume tanah (ft3)

1


Compaction

Pemadatan tanah yang dilakukan di laboratorium pada umumnya terdiri dari dua macam,

yaitu:

1. Standard Proctor - AASHTO T 99 (ASTM D 698)

2. Modified Proctor - AASHTO T 180 (ASTM D 1557)

Perbedaan mengenai dua metode tersebut dirangkum pada tabel di bawah ini:

Test IdentificationAASHTO T99 AASHTO T180

ASTM D 698 ASTM D 1557

Diameter Mould (inch) 4" 6" 4" 6"

Berat Hammer (lb) 5.5 5.5 10 10

Tinggi Jatuh Hammer (inch) 12 12 18 18

Jumlah Layer 3 3 5 5

Jumlah Pukulan Per-Layer 25 56 25 56

C.E (lb/ft2) 12.375 12.375 56.25 56.25

Ukuran Butir Maksimum yg

LolosNo. 4 (3/4") No. 4 (3/4") No. 4 (3/4") No. 4 (3/4")

Tabel C.1 Perbandingan dua metode compaction

Kepadatan tanah bergantung pada kadar airnya. Untuk membuat suatu hubungan tersebut

dibuat beberapa contoh tanah minimal empat contoh dengan kadar air yang berbeda-

beda, dengan perbedaan kurang lebih 4% antara setiap sampel. Dari percobaan tersebut

kemudian dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara kepadatan dan kadar air,

sehingga dari grafik tersebut diperoleh γdry maksimum pada kadar air optimumnya.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa suatu tanah yang dipadatkan dengan kadar

air tanah lebih dari Wopt akan diperoleh nilai kepadatan yang lebih kecil dari γdry

maksimum.

Rumus-rumus yang digunakan:

1. Menentukan kadar air :

………....(1)

…………(2)

2


Compaction

…….....(3)Di mana :

W = kadar air (%)

wwater = berat air (gram)

wdry = berat tanah kering (gram)

wwet = berat tanah basah (gram)

2. Menentukan perubahan volume air :

…………(4)

Di mana :

Vadd = volume air yang ditambahkan (ml)

Wx = kadar air yang akan dibuat (%)

Wo = kadar air awal (%)

w = berat sampel tanah (gram)

3. Menghitung nilai γwet dan γdry :

………….(5)

………..(6)

Di mana :

γwet = berat isi tanah dalam keadaan basah (gr/cm3)

wwet = berat tanah basah (gr)

V = volume sampel tanah yang telah dipadatkan (cm3)

γdry = kerapatan kering (gr/cm3)

wdry = berat tanah kering (gr)

W = kadar air (%)

4. Mencari Zero Air Void Line (ZAV- line) :

ZAV-line adalah garis yang menggambarkan hubungan antara berat isi kering dengan

kadar air dalam kondisi derajat kejenuhan (Sr) 100 %.

3


Compaction

…………..(7)

Di mana :

Gs = nilai specific grafity

γw = berat jenis air (gr/cm3)

W = kadar air tanah (%)

Sr = derajat kejenuhan

5. Mencari nilai Compaction Effort (CE) :

………….(8)

Di mana :

C.E. = Compactive Effort (lb/ft2)

W = berat hammer (lb), yang digunakan pada percobaan ini adalah 5.5 lb

H = tinggi jatuh (inch), pada percobaan ini adalah 12 inch

L = jumlah layer, pada percobaan ini adalah 3 lapisan

B = jumlah pukulan per-layer, pada percobaan ini adalah 25 kali

V = volume tanah (ft3)

D. PROSEDUR PERCOBAAN

Persiapan Percobaan

1. Sampel tanah yang akan dipadatkan dicampur dengan rata dalam satu wadah

sehingga nilai kadar air awal dapat dianggap sama.

2. Sebagian sampel yang dianggap mewakili nilai kadar air seluruhnya ditimbang, lalu

dimasukkan ke dalam oven selama ±24 jam sampai berat tetap.

3. Sisa sampel tanah yang lain dimasukkan ke dalam lima kantong yang masing-

masing kantong diisi sampel tanah 2 kg yang lolos saringan No. 4 ASTM.

4. Sehari kemudian sampel tanah dikeluarkan dari oven dan ditimbang beratnya.

Dengan demikian dapat diketahui nilai kadar air awal sampel tanah.

5. Setelah kadar air diketahui, dapat ditentukan volume air yang harus ditambahkan ke

dalam masing-masing kantong sampel tanah agar mencapai kadar air tertentu.

6. Sampel tanah dicampur dengan air yang sudah dihitung volumenya, kemudian

dibiarkan selama 18-24 jam agar campuran air merata.

4


Compaction

Proses (Jalannya) Percobaan

1. Semua alat dan bahan dipersiapkan.

2. Dimensi mould diukur untuk mengetahui volume tanah hasil pemadatan.

3. Sebelum digunakan, dinding mould diolesi dengan pelumas (oli) agar setelah

dipadatkan tanah tidak lengket menempel di dinding mould.

4. Mould diletakkan pada base plate dan kertas lingkaran diletakkan di bagian dasar

agar tanah tidak menempel di base plate.

5. Kedudukan mould dikunci terhadap base plate agar tidak bergerak saat proses

pemadatan.

6. Tanah dimasukkan ke dalam mould tingginya diperkirakan dengan menggunakan

penggaris atau pelat besi sehingga setelah dipadatkan tingginya mencapai 1/3 tinggi

mould. Kemudian setiap lapisan ditumbuk sebanyak 25 kali secara merata dengan

hammer 5.5 lb dan tinggi jatuh 12 inch.

7. Pada lapisan tanah ketiga, collar dipasang pada mould agar tinggi tanah setelah

dipadatkan melebihi tinggi mould.

8. Setelah pemadatan lapisan ketiga selesai, collar dibuka. Kelebihan tanah diratakan

dengan pelat pemotong.

9. Berat mould + tanah ditimbang dengan timbangan.

10. Sampel tanah dikeluarkan dari mould dengan bantuan extruder.

11. Sampel tanah tersebut dibelah menjadi tiga bagian. Kemudian mengambil bagian

tengah tiap lapisan untuk kemudian diletakkan pada can, menimbang beratnya, lalu

memasukkannya ke dalam oven untuk mengetahui kadar air setelah pemadatan.

E. HASIL PRAKTIKUM

Data hasil praktikum

pengukuran

ke

D mold

cm

H mold

cm

Berat

gr

1 10,152 11,454

13942 10,126 11,551

3 10,141 11,584

rata-rata 10,13967 11,52967

Tabel C.2 Dimensi Mould

5


Compaction

Sampel no I II III IV V

Wt of can + wet soil 246,6 gr 228,4 gr 255,9 gr 165,73 247,62

Wt of can +dry soil 185,84 gr 170,81 gr 186,54 gr 121,93 175,41

Wt of water 60,76 gr 57,59 gr 69,36 gr 43,8 72,21

Wt of can 20,3 gr 23,4 gr 19,7 gr 19,69 16,75

Wt of dry soil 165,54 gr 147,41 gr 166,84 gr 102,24 158,66

water , w% 36,70% 39,07% 41,57% 42,84% 45,51%

Tabel C.3 Data setelah compavtion

F. PERHITUNGAN

1. Menghitung Volume mold

V = 3,14x (10,13967)2 x (11,52967)/4

V = 931, 097 cm3

2. Kadar air sebelum pemadatan = 26,76 %

3. Menghitung penambahan volume air untuk compaction

Perhitungan dilakukan pada tahap persiapan praktikum compaction

Kondisi awal sample tanah adalah wo = 26,76 %

w = 2000 gram

Volume air yang ditambahkan ditentukan dengan persamaan :

Dari perhitungan, berikut adalah besar volume yang harus ditambahkan untuk

mencapai kadar air yang diinginkan.

Tabel C.4 Data penambahan volume

6

Sample Wo (%) Wx (%) Vadd (ml)

I

26,76 %

37,5 169,454

II 40 208,899

III 42,5 248,343

IV 45 287,788

V 47,5 327,232


Compaction

4. Menghitung kadar air setelah compaction

Tanah yang sudah mengalami compaction dikeluarkan dari mold dengan bantuan

extruder. Diambil tanah bagian tengah dari layer atas, tengah dan bawah. Sampel

tanah pada ketiga lapisan ini dianggap sama kadar airnya sehingga untuk

menghitungan kadar air cukup dengan satu can.

SampleWcan

(gr)

Wcan+wet

(gr)

Wcan+dry

(gr)

Wwater

(gr)Wdry (gr) W (%)

I 20,3 246,6 185,84 60,76 165,54 36,704

II 23,4 228,4 170,81 57,59 147,41 39,07

III 19,7 255,9 186,54 69,36 166,84 41,573

IV 19,69 165,73 121,93 43,8 102,24 42,84

V 16,75 247,62 175,41 72,21 158,66 45,51

Tabel C.5. Kada air setelah compaction

5. Menentukan kerapatan kering (γd)

γwet = (wt can + wet soil – wt can)/ 931, 097

SampleW wet = wt

soil in moldVol mold γwet W (%) γdry (gr/cm3)

I 1488

931, 097

1,598 36,704 1,169

II 1602 1,721 39,07 1,237

III 1628 1,748 41,573 1,234

IV 1632 1,753 42,84 1,227

V 1602 1,721 45,51 1,183

Tabel C.6. Berat isi kering tanah hasil compaction

6. Menghitung Garis Zero Air Void :

Sr = 100%

SG =

7

SG1+ SG2

2

2,771 + 2,767


Compaction

SG =

= 2,769

γ water = 1 gr/cm3

Sample W (%) Gs w.Gs 1+w.Gs γwater ZAV

I 0,36704

2,769

1,016334 2,016334

1

1,373

II 0,3907 1,081848 2,081848 1,330

III 0,41573 1,151156 2,151156 1,287

IV 0,4284 1,18624 2,18624 1,267

V 0,4551 1,260172 2,260172 1,225

Tabel C.7 Zero Air Void

7. Menghitung Nilai Compactive Effort (CE) :

1 feet = 0,3048 m

1 m = 3,281 feet

Vol = 931,097 cm3 = 931,097 x 10-6 m3 = 0,033 ft3

CE =

= 150000 lb/ft2

8. Grafik Pemadatan Tanah

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan di atas, diperoleh nilai γdry dan ZAV

sebagai berikut :

8

5,5 lb x 12 inc x 3 x 25

0,033

2


Compaction

1,15

1,2

1,25

1,3

1,35

1,4

35 37 39 41 43 45 47

water content %

dry

dens

ity g

r/cm

3

Series1

Series2

Keterangan :

series 1 = dry density vs water content

series 2 = ZAV vs water content

Dari grafik tersebut dapat diperkirakan besar dry density maksimum adalah 1,24 gr/cm3 pada

kadar air optimum sebesar 40 %. Nilai ini bias jadi kurang presisi karena hanya berdasarkan

estimasi. Untuk itu perhitungan nilai dry density maksimum dan kadar air optimum dilakukan

dengan persamaan kuadrat.

Berikut adalah perhitungan dengan persamaan kuadrat :

no x y y=ax2+bx=c

1 36,704 1,169 1,169 = 1346,89a + 36,7b +c

2 39,07 1,237 1,237 = 1528,81a + 39,1b +c

3 41,573 1,234 1,234 = 1730a + 41,6b + c

4 42,84 1,227

5 45,51 1,183

Tabel C.4 hubungan kadar air dan berat isi dalam bentuk persamaan kuadrat

Dari persamaan 1 dan 2 :

1,169 = 1346,89a + 36,7b +c

1,237 = 1528,81a + 39,1b +c

0,068 = 181,92a + 2,4b (4)

Dari persamaan 2 dan 3 :

1,237 = 1528,81a + 39,1b +c

1,234 = 1730a + 41,6b + c

9

-

-


Compaction

0,003 = -201,19a – 2,5b (5)

Persamaan (4) dikalikan dengan 2,5 dan (5) dengan 2,4 :

0,17 = 454,8a + 6b

0,0072 = - 482,856a – 6b

0,1772 = -201,19a

a = -0,0063

b = 0,506

c = -8,916

y = - 0,0063 x2 + 0,506 x – 8,916

x optimum = -b/2a

x = -0,506/2(-0,0063)

x = 40,159 % kadar air optimum = 40,159 %

y maksimum = -0,0063 (40,159)2 + 0,506 (40,159) – 8,916

y = 1,2441 gr/cm3 dry density maximum = 1,2441 gr/cm3

9. menentukan derajat saturasi

γ dry maks =

1,2441 =

1 + 0,40159.2,769/Sr = 2,2257

0,40159.2,769/Sr = 1,2257

Sr = 0,9072 = 90,72 %

G. ANALISIS

1. Analisis percobaan

Compaction adalah proses pemadatan tanah untuk memperoleh besar berat isi

tanah kering maksimum dan kadar air optimum. Berat isi maksimum dapat diartikan

sebagai nilai paling besar yang dapat dicapai oleh suatu pemadatan tanah tertentu

sedangkan kadar air optimum adalah kadar air yang paling baik yang disarankan

untuk mencapai berat isi maksimum tersebut.

10

-

SG.γ water

1 + w SG/Sr

2,769.1

1 + 0,40159.2,769/Sr


Compaction

Compaction dilakukan terhadap 5 sampel masing-masing 2000 gram. Tanah

yang digunakan adalah tanah lolos saringan no. 4 ASTM dengan kadar air awal 26,76

%. Dalam percobaan ini, yang menjadi variable bebas adalah kadar air asumsi tanah

yaitu 37,5 ; 40 ; 42,5 ; 45 ; dan 47,5 %. Untuk mencapai kadar air asumsi dari kadar

air awal itu perlu adanya penambahan air. Persamaan yang digunakan adalah

persamaan (4).

Pencampuran harus dilakukan secara merata agar kadar air tanah menjadi

homogen. Kadar air yang tidak homogen akan berpengaruh pada nilai dry density

maksimum yang tidak akurat. Akan tetapi kemungkinan kadar air yang tidak

homogen juga diantisipasi dengan cara memeram sample tanah di dalam plastik

selama kurang lebih 18 jam.

Setelah 18 jam compaction dapat dilaksanakan. Metode yang digunakan

adalah Standard Proctor AASHTO T 99 (ASTM D 698). Setelah semua peralatan yang

diperlukan sudah siap, compaction pertama dilakukan terhadap sampel yang berkadar

air 37,5 % sampai yang terakhir 42,5 %.

Banyak lapisan yang diizinkan pada metode ini adalah 3 layer. Maka praktikan

harus benar-benar memastikan akan memperoleh 3 layer pemadatan. Untuk

memastikannya, pada pemadatan tiap lapis, tanah ditumbuk sebanyak 10 kali terlebih

dahulu. Lalu sebuah penggaris pengukur tinggi tanah dimasukkan ke dalam mold.

Penggaris logam ini memiliki ruas yang masing-masing berjarak sepertiga tinggi

mold. Dengan bantuan penggaris ini, praktikan dapat mengira-ngira seberapa banyak

tanah yang harus ditambahkan agar padatan dapat mencapai tinggi yang diharapkan

setelah mengalami 15 tumbukan berikutnya. Jika hasilnya lebih tinggi, praktikan

wajib mengerok padatan tanah tersebut. Lapis ketiga/teratas juga harus tepat satu

permukaan dengan mold agar volume padatan sama dengan volume mold.

Pada tahap ini praktikan mengalami kesulitan mencapai permukaan yang tepat

rata dengan mold. Diantara lima sampel compaction, ada yang menghasilkan padatan

yang cekung, ada pula yang cembung, dan berlubang-lubang di beberapa bagian.

Permukaan cekung dihasilkan dari pemadatan sampel ketiga yang berkadar air asumsi

42,5 %. Untuk menutup permukaan cekung itu praktikan menambahkan tanah dengan

jumlah yang cukup signifikan. Jika penambahan tanah terlalu signifikan, proses

compaction dapat dikatakan menyalahi prosedur Standard Proctor AASHTO T 99

(ASTM D 698). Berbeda dengan ketika mengerok permukaan tanah yang cembung,

11


Compaction

seperti yang terjadi pada sampel kedua yang berkadar air asumsi 40 %, sebanyak apa

pun tanah yang dikerok, tidak akan menyalahi prosedur asal hasil akhir pengerokkan

rata dengan mold.

Selesai dengan proses pemadatan, percobaan dilanjutkan dengan menimbang

mold beserta padatan tanah tersebut. Tanah kemudian dikeluarkan dari mold dengan

bantuan mesin extruder. Praktikan mengambil bagian tengah dari tiap lapisan padatan

tanah supaya kadar airnya dapat diasumsikan telah mewakili kadar air padatan tanah

seluruhnya karena dikhawatirkan kadar airnya tidak merata. Kadar air dari tiga sampel

pertama setelah compaction ini digunakan untuk menghitung dry dencity setelah

compaction.

Compaction terhadap sampel keempat dan kelima dilakukan oleh kelompok

lain. Terlepas dari prosedur compaction yang dilakukan terhadap sampel keempat dan

kelima, kedua sampel ini mengalami prosedur yang kurang tepat untuk menentukan

kadar air setelah compaction. Kedua sampel tersebut tidak langsung dioven,

melainkan sempat didiamkan di laboratorium selama sehari. Sehingga kedua sampel

ini sudah mengalami kekeringan akibat suhu ruangan selama sehari. Kemudian kedua

sampel ini baru dioven. Kadar airnya dihitung pada hari berikutnya.

2. Analisis hasil

Dari serangkaian proses compaction ini, praktikan memperoleh data kadar air setelah

compaction.

no

w asumsi

(%)

w setelah compaction

(%)

1 37,5 36,704

2 40 39,07

3 42,5 41,573

4 45 42,84

5 47,5 45,51

Tabel C.8 Perbandingan kadar air asumsi dan kadar air setelah compaction

Dari tabel hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa tanah mengalami

pengurangan kadar air setelah mengalami compaction. Penurunan kadar air tiap

sampel berturut-turut adalah 0,796 ; 0,93 ; 0,927 ; 2,16 ; dan 1,99 %. Penurunan

12


Compaction

drastis pada sampel keempat dan kelima disebabkan karena sebelumnya kedua sampel

ini mengalami kekeringan pada suhu ruang yang terlebihdulu mengurangi kadar air.

Ketidaksempurnaan prosedur perhitungan kadar air setelah compaction yang

terjadi pada dua sampel terakhir ini tidak berpengaruh besar pada grafik compaction

karena dari tiga sampel pertama sudah dapat ditemukan koordinat puncak kurva

sehingga sudah dapat diperoleh dry dencity maksimum dan kadar air optimum.

Selain itu, dari kadar air hasil compaction, dapat diperoleh besar berat isi

kering tanah hasil compaction. Dengan melihat sebaran data pada tabel, tidak terdapat

hubungan linier antara kadar air dengan berat isi tanah kering. Keduanya dihubungkan

ZAV-line, yaitu garis yang menggambarkan hubungan antara berat isi kering dengan

kadar air dalam kondisi derajat kejenuhan (Sr) 100%.

no W (%) γdry (gr/cm3)

1 36,704 1,169

2 39,07 1,237

3 41,573 1,234

4 42,84 1,227

5 45,51 1,183

Tabel C.8 Perbandingan kadar air dan berat isi tanah setelah compaction

3. Analisis grafik

Grafik yang diperoleh menunjukkan hubungan antara dry dencity dengan kadar air

dan ZAV line. Pada grafik series 1 terdapat ketidaksesuaian pola dari sample keempat

dan kelima. Kedua sample ini menghasilkan angka yang kurang presisi akibat

kesalahan prosedur pengukuran kadar air.

13


Compaction

1,15

1,2

1,25

1,3

1,35

1,4

35 37 39 41 43 45 47

water content %

dry

dens

ity g

r/cm

3

Series1

Series2

Jika dilihat dengan metode estimasi, puncak kurva terdapat pada koordinat (40;1,24).

Setelah dibuktikan dengan perhitungan persamaan kuadrat, angka estimasi itu

mendekati akurasi yaitu (40,159 ; 1,2441). Baik dengan metode estimasi atau

persamaan kuadrat menggunakan data dari tiga sample pertama sehingga kesalahan

dari sample keempat dan ketiga tidak akan berpengaruh besar.

Garis ZAV tidak memotong kurva. Hal ini menunjukkan bahwa compaction yang

dilakukan kurang sempurna yang artinya masih terdapat udara di dalam padatan.

Akan tetapi, pada kenyataannya memang tidak mungkin menghilangkan pori dari

dalam tanah sampai benar-benar 0 %.

4. Analisis kesalahan

Kesalahan dari hasil percobaan ini adalah adanya perbedaan kadar air yang diperoleh

dari compaction dengan kadar air asumsi atau yang diharapkan. Bahkan sampai ada

penurunan yang signifikan pada sample keempat dan kelima,

Kesalahan ini dapat terjadi karena pada waktu persiapan sampel, pencampuran tanah

dengan air kurang merata ditambah lagi dengan adanya kesalahan prosedur

perhitungan kadar air.

H. KESIMPULAN

1. Kadar air optimum hasil compaction sebesar 40,159 % dan berat isi kering tanah

maksimum sebesar 1,2441 gr/cm3

14


Compaction

2. Garis ZAV tidak memotong kurva menunjukkan derajat saturasi padatan masih

tinggi yaitu 90,72 %

3. Besar berat isi kering tanah akan lebih besar dan derajat saturasi akan lebih kecil

jika dilakukan dengan metode Modified Proctor - AASHTO T 180 (ASTM D

1557)

I. REFERENSI

Buku Pedoman Praktikum Mekanika Tanah, Laboratorium Mekanika Tanah, Depok.

LAMPIRAN

15

laporan compaction

Documents