Pemadatan Tanah

Jenis-Jenis Tanah Fraksi-fraksi tanah (Jenis tanah berdasarkan ukuran butir)

(1). kerikil (gravel)   > 2.00 mm

(2). pasir (sand)       2.00 — 0.06 mm

(3). lanau (silt)    0.06 — 0.002 mm

(4). lempung (clay)    < 0.002 mm

Pengelompokan jenis tanah dalam praktek berdasarkan campuran butir

(1).  Tanah berbutir kasar adalah tanah yang sebagian besar butir-butir tanahnya berupa pasir dan kerikil.

(2). Tanah berbutir halus adalah tanah yang sebagian besar butir-butir tanahnya berupa lempung dan lanau.

(3). Tanah organik adalah tanah yang cukup banyak mengandung bahan-bahan organik.

Pengelompokan tanah berdasarkan sifat lekatannya

(1). Tanah Kohesif : adalah tanah yang mempunyai sifat lekatan antara butir-butirnya. (tanah lempungan = mengandung lempung cukup banyak).

(2).  Tanah Non Kohesif : adalah tanah yang tidak mempunyai atau sedikit sekali lekatan antara butir-butirnya. (hampir tidak mengandung lempung misal pasir).

(3).   Tanah Organik : adalah tanah yang sifatnya sangat dipengaruhi oleh bahan-bahan organik. (sifat tidak baik).

Pemadatan tanah adalah proses naiknya kerapatan tanah dengan memperkecil jarak antar partikel sehingga terjadi reduksi volume udara : tidak terjadi perubahan volume air yang cukup berarti pada tanah tersebut.

Tingkat pemadatan diukur dari berat volume kering yang dipadatkan. Bila air ditambahkan pada suatu tanah yang sedang dipadatkan, air tersebut akan berfungsi sebagai unsur pembasah atau pelumas pada partikel – partikel tanah. Karena adanya air, partikel – partikel tersebut akan lebih mudah bergerak dan bergeseran satu sama lain dan membentuk kedudukan yang lebih rapat/padat. Untuk usaha pemadatan yang sama, berat volume kering dari tanah akan naik bila kadar air dalam tanah (pada saat dipadatkan) meningkat.

Kadar air yang ditingkatkan terus secara bertahap pada usaha pemadatan yang sama, maka berat dari jumlah bahan padat dalam tanah persatuan volume juga akan meningkat secara bertahap pula.

Adanya penambahan kadar air justru cenderung menurunkan berat volume kering dari tanah. Hal ini disebabkan karena air tersebut kemudian menempati ruang – ruang pori dalam tanah yang sebetulnya dapat ditempati oleh partikel – partikel padat dari tanah. Kadar air dimana berat volume kering maksimum tanah dicapai disebut kadar air maksimum.

Selain kadar air, faktor – faktor yang mempengaruhi pemadatan adalah jenis tanah dan usaha pemadatan.

Jenis tanah yang diwakili oleh distribusi ukuran butiran, bentuk butiran tanah, berat spesifik bagian padat tanah. Selain itu jumlah serta jenis mineral lempung yang ada pada tanah mempunyai pengaruh besar terhadap harga berat volume kering maksimum dan kadar air optimum dari tanah tersebut. Pada kadar air yang lebih rendah, adanya tegangan terik kapiler pada pori – pori tanah mencegah kecenderungan partikel tanah untuk bergerak dengan bebas untuk menjadi lebih padat. Kemudian tegangan kapiler tersebut akan berkurang dengan bertambahnya kadar air sehingga partikel – partikel menjadi mudah bergerak dan menjadi lebih padat.

Bila usaha pemadatan persatuan volume tanah berubah. Kurva pemadatan juga akan berubah. Tetapi harap dicatat bahwa tingkat kepadatan suatu tanah tidak langsung sebanding (proporsional) dengan usaha pemadatannya.

TUJUAN PEMADATAN

„Meningkatkan mutu tanah

‡Menaikkan kuat geser tanah

‡Memperbaiki daya dukung tanah

„Memperkecil penurunan

„Memperkecil permeabilitas tanah

„Mengontrol perubahan volume relatif

TEORI DASAR

Pertama kali dikembangkan oleh R.R. Proctor tahun 1920-an dengan 4 variabel :

• „Usaha Pemadatan (Energi Pemadatan)
• „Jenis tanah
• „Kadar air
• „Berat isi kering
• ‡

PERCOBAAN PEMADATAN LABORATORIUM

• „Uji Proctor Standar
• „Uji Proctor Modifikasi
• „Dietert Compaction
• „Harvard Miniatur Compaction

UJI PROCTOR STANDAR

1. Tanah dipadatkan dalam tabung silinder

2. ‡Spesifikasi alat pemadat dan percobaan

• „Palu = 2,5 kg (5,5 lb)
• „Tinggi jatuh= 1 ft
• „Jumlah lapisan = 3 lapis
• „Jumlah tumbukan/lapis = 25
• „Energi Pemadatan = 595 kJ/m3
• „Jenis tanah = lewat saringan no. 4

3. Percobaan dilakukan beberapa kali dengan kadar air yang berbeda-beda

4. Setelah dipadatkan benda uji ditimbang dan diukur kadar air dan berat volumenya

‡Peraturan acuan :

„AASHTO T 99

„ASTM D698

UJI PROCTOR MODIFIKASI

1. Tanah dipadatkan dalam tabung silinder

‡2. Spesifikasi alat pemadat dan percobaan

• „Palu = 4,5 kg (10 lb)
• „Tinggi jatuh= 1,5 ft
• „Jumlah lapisan = 5 lapis
• „Jumlah tumbukan/lapis = 25
• „Energi Pemadatan = 2693 kJ/m3
• „Jenis tanah = lewat saringan no. 4

‡3. Percobaan dilakukan beberapa kali dengan kadar air yang berbeda-beda

‡4. Setelah dipadatkan benda uji ditimbang dan diukur kadar air dan berat volumenya

‡

Peraturan acuan :

„AASHTO T 180

„ASTM D1557

DIETERT COMPACTION

Prinsip kerja : Impact Compaction seperti pada Proctor Test

‡Ukuran butiran tanah : Lolos saringan 2 mm

‡Tinggi jatuh lebih konstan reproducible

‡Mendapatkan perkiraan karakteristik kompaksi untuk contoh tanah yang terlalu sedikit

‡Digunakan untuk pengujian tanah lain misalnya unconfined test 

HARVARD MINIATUR COMPACTION

Prinsip Kerja : Alat pemadat sheepsfoot roller aksi kneading pada tanah

‡Spring Load Tamper : Spring 40 lb

‡Ukuran butiran tanah : Lolos saringan 2 mm

‡Pemadatan dalam 3 lapis dengan 25 tekanan per lapis Standar Proctor Test

PEMADATAN LAPANGAN

Jenis alat pemadat :

• Smooth Wheel Roller :

Alat pemadat terdiri dari roda baja dengan tekanan kontak sampai dengan 400 kPa, cocok untuk semua jenis

tanah. Luas cakupan pemadatan selebar luas roda yang kontak dengan tanah yang dipadatkan

• Rubber Tire Roller :

Terdiri dari 3 – 6 roda ban dengan tekanan 700 kPa, cocok untuk segala jenis tanah. Luas cakupan pemadatan 80% dari luas roda yang kontak dengan tanah yang dipadatkan

• „Sheepsfoot Roller :

Terdiri dari sejumlah kaki baja berukuran 150 mm – 250 mm dengan luas penampang 30 – 80 cm2 melekat pada drum 

baja. Luas cakupan pemadatan 8 – 12% luas drum dengan tekanan kontak 1400 – 7000 kPa. Dapat diisi air, cocok untuk tanah kohesif seperti lempung

• Tamping Foot Roller :

Mirip seperti sheepsfoot roller dengan luas cakupan pemadatan lebih tinggi yaitu 40% dan tekanan kontak 1400 – 8400 kPa. Baik untuk tanah kohesif dan menghasilkan aksi static weight, kneading, impact dan vibrasi.

• Grid Roller :

Alat pemadat dengan roda dari drum baja yang dilapisi anyaman batangan baja. Luas cakupan pemadatan 50%. Cocok digunakan untuk material granular seperti pasir, gravel atau tanah berbatu

• Baby Roller :

Alat pemadat smooth wheel roller yang berukuran kecil. Kemampuan 10 – 30 kPa. Aksi yang dihasilkan static weight dan efek vibrasi

• Vibrating Plate :

Alat pemadat berupa pelat, dikenal umum dengan nama stamper. Digunakan pada area yang sempit dan area yang mempunyai resiko tinggi jika digunakan alat pemadat besar seperti smooth wheel roller dsb.

FAKTOR PENENTU

‡

Karakteristik alat pemadat

• „Berat dan Ukuran
• Aksi yang dihasilkan
• Frekuensi Operasi
• ‡Karakteristik tanah
• Kepadatan awal (initial density)

Jenis tanah

• Ukuran dan bentuk butiran
• Kadar air

‡Prosedur pemadatan

• „Jumlah gilasan
• Tebal lapisan
• Towing speed

STABILISASI TANAH

Stabilisasi Statis

• „Menurunkan muka air tanah
• „Prabeban (Preloading)

‡Stabilisasi Kimiawi

• Mencampurkan material kimia atau zat lain seperti :
• „Semen
• „Kapur

‡Stabilisasi dengan Bahan Buatan

• „Geosintetik

PEMADATAN TANAH

(pengantar mekanika tanah)

Apa itu pemadatan tanah?

Pada kebanyakan pekerjaan teknik sipil seperti konstruksi embankment jalan raya, bendungan urugan, tanah fondasi, dan konstruksi lainnya sudah dipastikan perlu adanya pemadatan tanah agar tanah benar-benar kuat dan stabil terhadap beban struktur/ non struktur.

Teknik pemadatan merupakan cara perbaikan tanah yang relative mudah dan sederhana. Dengan pemadatan kuat geser tanah akan meningkat(improvement) sehingga meningkatkan kuat dukung fondasi.

Bagaimana prinsipnya?

Pada pemadatan tanah tanah semula akan diberi energy mekanis yang dinamis(berulang ulang) sehingga volume tanah berkurang yang kemudian nilai berat volume tanahnya bertambah. Pengurangan volume tanah terjadi karena volume udara termampatkan. Contoh yang banyak ditemui adalah  roler (stum) pada pekerjaan pemadatan tanah jalan.

Bentuk lain dari pengurangan volume tanah adalah dengan cara konsolidasi. Cara konsolidasi yaitu memberikan energy dengan beban yang diam dalam jangka waktu tertentu. Cara ini khusus untuk tanah-tanah kohesif.

Derajat pemadatan suatu tanah diukur dalam berat volume kering. Pada saat pemadatan air berfungsi sebagai pelunak (softening agent). Pada mulanya saat kadar air 0% berat volume sama dengan berat volume kering. Jika kadar air bertambah maka berat volume akan bertambah pula, tapi pada batas tertentu (OMC dan MDD) apabila kadar air ditambah lagi berat volume akan menurun. Hal ini disebabkan apabila sudah padat diberi air lagi partikel tanah akan bergerak dan rongga akan diisi air. Untuk mengetahui berat volume kering maksimum, dilakukan uji lab proctot standar.

Faktor factor yang mempengaruhi?

Jenis tanah

Kadar air

Cara pemadatan

Energy pemadatan(frekuensi pemadatan)

Pemadatan tanah yang baik tidak hanya sekali akan tetapi biasanya 3 kali. Pada pemadatan tanah di lapangan spesifikasi adalah 90-95 % dari berat volume maksimum yang telah ditentukan pada uji proctor. Untuk mengetahui berat volume di lapangan perlu adanya pengujian, beberapa prosedur standar antara lain :

Metode Kerucut pasir ( sand cone)

Metode balon karet (rubber ballon)

Metode nuklir ( nuclear)

UJI PROCTOR STANDAR 

Langkah-langkah : 

1. Tanah dipadatkan dalam sebuah cetakan silinder bervolume 1/30 ft3 (943,3 cm3) 
2. Diameter cetakan = 4 in. (= 101 6 mm). 
3. Selama percobaan lab. Cetakan dikelem pada sebuah pelat dasar dan di atasnya diberi perpanjangan juga berbentuk silinder. 
4. Tanah dicampur air dengan kadar yang berbeda-beda dan kemudian dipadatkan menggunakan penumbuk khusus. 
5. Pemadatan tanah tersebut dilakukan dalam 3 (tiga) lapisan (tebal lapisan + 1,0 in). 
6. Jumlah tumbukan adalah 25 x setiap lapisan. 
7. Berat penumbuk adalah 5,5 lb (massa = 2,5 kg) dan tinggi jatuh sebesar 12 in. (= 304,8 in).