44
POKOK BAHASAN IV PEMADATAN (COMPACTION) 4.1 Pendahuluan
Proses pemadatan tanah untuk timbunan badan jalan dan subgrade, merupakan proses yang sangat penting untuk diketahui. Pada proses pemadatan ini hasil akhir sangat menentukan kualitas konstruksi, dari sinilah umur konstruksi perkerasan ditentukan dan hasil pemadatan yang baik akan menghemat biaya konstruksi diatasnya. Hasil pemadatan sangat ditentukan oleh macam material yang dipakai sebagai bahan timbunan, tata cara (prosedur) pemadatan dan alat pemadat yang digunakan.
4.1.1 Deskripsi Singkat Pokok Bahasan mengenai Pemadatan ini berisi tentang: 1. Konsep dasar pemadatan 2. Pemadatan tanah dilaboratorium 3. Pemadatan tanah dilapangan 4. Penilaian hasil akhir pemadatan
4.1.2 Relevansi Pemadatan tanah memberikan pengertian yang mendalam terhadap proses pembentukan timbunan untuk pekerjaan konstruksi jalan. Proses ini yang
akan
menjadi
melaksanakan
pegangan
pekerjaan
bagi
pemadatan
mahasiswa atau
apabila
mengawasi
ia
kelak
pekerjaan
pemadatan dilapangan. Dengan pengertian mengenai proses pemadatan ini maka ia kelak tidak ragu lagi dalam memilih material maupun peralatan pemadat.
45
4.1.3.1 Standar Kompetensi Setelah mempelajari Pemadatan ini maka mahasiswa akan dapat menentukan cara pemadatan material timbunan dilapangan. Dengan demikian kelak sebagai tenaga ahli madia teknik ia dapat memberikan pengarahan yang benar pada pekerjaan pemadatan.
4.1.3.2 Kompetensi Dasar Bila diberikan penjelasan tentang cara pemilihan material tanah, peralatan dan proses pemadatan maka mahasiswa Program Diploma III Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Diponegoro dapat menerangkan kembali tata cara pemadatan material tanah dengan 95% benar.
4.2 Penyajian
4.2.1 Konsep Dasar Pemadatan Semua material timbunan untuk konstruksi jalan raya harus dipadatkan. Maksud pemadatan tersebut ialah: 1. Untuk menaikkan kepadatan (density) dari tanah. 2. Untuk menaikkan kekuatan tahanan (bearing strength) dari tanah. 3. Untuk mengurangi sifat kemudahan ditembus oleh air (permeability) dari tanah. Secara umum, semakin padat tanah semakin besar kekuatannya dan kemampuannya menahan gaya geser (shearing force). Pemadatan tanah (earthwoks compaction) ialah dimana sejumlah tanah yang terdiri dari partikel padat (solid particles), air dan udara direduksi volumenya dengan menggunakan beban. Beban tersebut dapat berupa beban yang bergerak (rolling), beban yang dipukulkan (tamping) maupun beban yang digetarkan (vibrating). Kepadatan didapat dengan keluarnya udara dari antara butiran tanah dimana proses ini merupakan kebalikan dari
46
proses konsolidasi yang merupakan keluarnya air dari antara butir-butir tanah. Besarnya kepadatan yang diperoleh tergantung dari usaha alat pemadat yang digunakan, jenis material tanah, kadar air (moisture content) dan persentase rongga udara (air voids) yang ada pada tanah. Besarnya kepadatan tersebut diukur dalam berat jenis kering tanah (dry unit weight of soil):
γd
atau kepadatan kering tanah (dry density).
Pemadatan Tanah Di Laboratorium Setelah mendapatkan daerah yang akan diambil tanahnya sebagai bahan timbunan (borrow-pit area), maka kita perlu mengambil sampel tanah untuk diuji sifat-sifatnya agar memenuhi apa yang diharapkan oleh spesifikasi. Pengambilan tersebut biasanya sebanyak 2 karung besar, dimana satu karung (beratnya sekitar 50 kg) untuk keperluan pengujian dan yang satu karung untuk keperluan dokumentasi terhadap jenis tanah tersebut. Dokumentasi ini penting bila ada komplain dari pihak yang merasa diragukan terhadap sifat-sifat tanah tersebut. Ada 3 sifat tanah yang harus diuji dilaboratorium untuk memenuhi persyaratan bahan timbunan, yaitu: 1. Besarnya nilai CBR (California Bearing Ratio) yang bisa dicapai oleh sampel tanah. 2. Nilai PI (Plasticity Index) yang ada pada sampel tanah. 3. Pengujian untuk mengetahui tanah ekspansif (determining expansive soil and remedial actions). Untuk pekerjaan pemadatan dilaboratorium, maka kita anggap pengujian No. 2 dan No. 3 diatas diabaikan saja. Seterusnya yang dibahas adalah hasil pekerjaan pengujian pemadatan tanah saja. Mengenai detail pelaksanaan pengujian dipelajari di praktikum Mekanika Tanah. Seperti dikatakan diatas bahwa derajad kepadatan diukur dalam density). Untuk suatu usaha percobaan pemadatan, jika
γd
γd
(dry
digambarkan
sebagai ordinat berpasangan dengan kadar air (moisture content): w
47
sebagai absisnya, maka pada
γd
maksimum akan terdapat w
(kadar air)
optimum. Grafik hasil percobaan pemadatan di laboratorium dapat dilihat pada Gambar 4.1. Pada Gambar 4.1 juga digambarkan dry unit weight (dry density) dengan memisalkan tanah jenuh air (degree of saturation) 100%. Ini adalah theoritical maximum dry unit weight yang bisa dicapai untuk suatu kadar air bila tidak ada lagi udara diantara rongga (void) butiran tanah (lihat zero air void curve pada Gambar 4.1). Dengan kondisi tanah jenuh air 100%, maka:
e = w Gs
dimana, e = void ratio, w = kadar air dan Gs = specific gravity
Maximum dry unit weight untuk suatu kadar air dengan rongga udara nol, atau tanpa rongga udara adalah:
γ zav =
Gs w
1+ e
dimana,
γw =
γzav
=
Gsγ w
1 + wGs
=
γ w
1 / Gs + w
unit weight of water, dan
= zero air void unit weight (dry)
Variasi harga
γzav
untuk sebarang kadar air grafiknya dapat dilihat pada
Gambar 4.1.
Secara prinsip didapatkan demikian: bila kadar air sangat rendah maka tanah akan menjadi keras dan sukar dipadatkan dan hasil pemadatannya mempunyai density yang rendah karena masih banyak rongga udara (air
48
voids). Bila kadar air dinaikkan maka air akan bekerja sebagai pelumas dan menjadikan tanah lebih lunak dan lebih mudah dipadatkan dengan demikian diperoleh dry density yang tinggi dan rongga udara yang rendah. Apabila air bertambah banyak, maka air cenderung membuat butir-butir tanah menjauh dengan demikian rongga udara total (udara + air) akan naik sehubungan naiknya kadar air dan dry density akan berkurang. Percobaan pemadatan tanah dilaboratorium dikenal sebagai ”Proctor test” yang telah distandarisir di AASHTO T-99 dan ASTM D-698 dan dikenal sebagai ”Standard Proctor Test”. Standard Proctor Test ini menggunakan 25 pukulan pemadat seberat 5.5 lbs yang dijatuhkan pada ketinggian 1 ft pada masing-masing lapisan tanah yang diletakkan pada cetakan (mold), dimana cetakan tersebut berisi 3 lapis tanah. Usaha pemadatan dalam standard Proctor test ini secara kasar sebanding dengan usaha alat pemadat ringan (light rollers) pada pemadatan tanah dilapangan. Pada saat ini dengan berkembangnya peralatan pemadatan dilapangan maka dilaboratorium ada ”Modified Proctor Test”. Modified Proctor test ini menggunakan 25 pukulan pemadat seberat 10 lbs yang dijatuhkan pada ketinggian 18 in pada masing-masing lapisan tanah yang diletakkan pada cetakan (mold) yang berisi 5 lapis tanah. Modified proctor test ini telah distandarisir dalam AASHTO T-180. Usaha pemadatan dalam modified Proctor test ini secara kasar sebanding dengan usaha alat pemadat berat (heavy rollers) pada pemadatan tanah dilapangan. Untuk kedua prosedur Proctor test (standard+modified) ada 4 sub prosedur yang bisa dipilih, yaitu: 1. Metode A, menggunakan cetakan diameter 4 in dan material tanah harus lolos saringan No. 4 (4.75 mm). 2.
Metode B, menggunakan cetakan diameter 6 in dan material tanah
harus lolos saringan No. 4 (4.75 mm). 3. Metode C, menggunakan cetakan diameter 4 in dan material tanah harus lolos saringan ¾ in (19 mm).
49
4. Metode D, menggunakan cetakan diameter 6 in dan material tanah harus lolos saringan ¾ in (19mm). Apabila tidak ada keterangan metode mana yang digunakan, maka gunakanlah metode A. Metode A juga biasa digunakan untuk tanah berbutir halus untuk subgrade.
γd
Maximum dry density Zero air void curve
0ptimum moisture content
w%
Gambar 4.1 Grafik hasil pemadatan tanah dilaboratorium.
Selanjutnya bila usaha pemadatan dinaikkan, maka akan didapat harga γd
maksimum yang lebih besar dan nilai optimum moisture content yang
lebih kecil. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.2 dimana grafik B didapat dengan menggunakan pemadat yang lebih berat dari yang digunakan untuk grafik A pada kondisi tanah yang sama. Diatas dikatakan untuk memenuhi spesifikasi pemadatan maka nilai CBR harus dijadikan pedoman dalam pengujian kepadatan timbunan. Timbul pertanyaan pada kita apa hubungan Proctor test dengan CBR? Untuk menjawab pertanyaan ini kita pelajari dulu CBR test di laboratorium.
50
γd
Zav curve B A W%
Gambar 4.2 Usaha pemadatan B > A, untuk tanah yang sama
CBR (California Bearing Ratio) ialah perbandingan antara beban penetrasi suatu bahan terhadap bahan standard dengan kedalaman dan kecepatan penetrasi yang sama. Sebetulnya pengujian ini hanya melihat besarnya beban yang menyebabkan piston masuk (penetrasi) kedalam bahan yang diuji dengan tingkat kecepatan tertentu. Beban ini kemudian dibagi dengan beban yang menyebabkan penetrasi pada kedalaman yang sama pada material batu pecah. Hasilnya kemudian dikalikan dengan angka 100, dan itulah yang dinamakan CBR. Beban penetrasi untuk batu pecah telah distandarisir. Harga CBR material tanah tergantung pada density nya dan kadar airnya. Test CBR ini direncanakan untuk mengetahui stabilitas relatif dari tanah yang telah selesai dipadatkan dengan density dan kadar air tertentu. Test ini dikerjakan dengan memadatkan tanah pada cetakan silinder kemudian direndam
dalam
air
selama
4
hari.
Pemadatan
dalam
silinder
51
menggambarkan beban konstruksi dan perendaman air menggambarkan perubahan kadar air secara kasar bila ada water table 2 ft dibawah timbunan. Pada pengujian CBR maka kecepatan penetrasi dari mesin 0.05 in
per
menit.
Sehingga
CBR
didefinisikan
sebagai
beban
yang
menyebabkan penetrasi 0.1 in pada tanah yang dibandingkan dengan beban standard untuk batu pecah dan hasilnya dinyatakan dalam persentase. Beban standard tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Beban penetrasi untuk bahan standard (batu pecah) Penetrasi Beban Standard Beban Standard* Mm In N Lb MPa Psi 2.5 0.1 13345 3000 6.89 1000 5 0.2 20017 4500 10.34 1500 7.5 0.3 25355 5700 13.10 1900 10 0.4 30693 6900 15.86 2300 12.5 0.5 34696 7800 17.93 2600 2 2 *Luas penampang piston (plunger) = 1935.5 mm (3 in )
Sekarang kita akan menghubungkan antara Proctor test dan CBR test. Pada percobaan pemadatan tanah (Proctor test) maka akan kita dapatkan nilai kadar air yang unik (kadar air optimum) dimana akan didapatkan juga pasangannya yaitu berat jenis tanah kering maksimum ( γd max). Dengan tanah yang sama dan kadar air optimum yang telah ditemukan di Proctor test sebelumnya, kita buat 3 benda uji dengan memadatkan tanah pada cetakan untuk CBR test, yaitu dengan 10x, 35x dan 65x tumbukan. Kemudian benda uji direndam 4 x 24 jam sebelum dilaksanakan pengujian pembebanan (CBR test). Gambar 4.3 memperlihatkan skematis pengujian CBR. Untuk 1 benda uji diatas kita dapatkan 1 grafik nilai CBR (hubungan antara penurunan dan beban) dan 1 harga harga
γd
γd
tertentu. Untuk ke 3 benda uji
yang didapat berlainan biarpun diawal dipakai kadar air optimum
52
yang sama, hal ini disebabkan usaha pemadatan (jumlah tumbukan) yang berbeda. Gambar 4.4 menjelaskan bentuk grafik CBR yang diperoleh.
Gambar 4.3 Skematis pengujian CBR Beban (lbs)
10 x tumbukan γd
= 1.45
150
Penetrasi (in) 0.1
Gambar 4.4 Grafik hasil pengujian CBR Harga CBR dari Gambar 4.4 diatas = 150/3000 x 100% = 5 %. Dari 3 kali melakukan pengujian, kita mendapatkan 3 buah grafik seperti Gambar 4.4
53
diatas. Bila ke 3 grafik digabungkan dengan grafik hasil pengujian pemadatan tanah seperti Gambar 4.1, maka didapat hasil akhir pengujian CBR lengkap di laboratorium seperti pada Gambar 4.5. γd
γd
100% γd Maks
65x 35x
Zav curve
10x
w
CBR %
Gambar 4.5 Grafik hasil akhir pemadatan dan nilai CBR
Pada pelaporan maka dibawah Gambar 4.5 dicantumkan Tabel 4.2 yang merupakan resume dari percobaan CBR.
Tabel 4.2 Resume pengujian CBR Cara Pemadatan Modified Berat Jenis 2.650 Kadar air optimum 18 % Maksimum γd 1675 gr/cc 95 % γd Maksimum 1591 gr/cc Nilai CBR 95 % 12 % Nilai CBR 100 % 15 % Angka-angka dalam Tabel 4.2 hanya contoh saja. Dalam kenyataannya terdapat hubungan antara nilai dalam Tabel 4.2 dengan Gambar 4.5. Untuk selanjutnya hasil percobaan CBR diatas dipakai untuk pedoman bagi pekerjaan pemadatan dilapangan.
54
Pemadatan Tanah Dilapangan Sebelum melaksanakan pekerjaan pemadatan ada 2 hal yang perlu dilakukan, yaitu: 1. Pemilihan peralatan untuk pekerjaan timbunan badan jalan dan subgrade 2. Mengadakan percobaan pemadatan dilapangan (compaction trial test) Di Bab II dan III kita telah memilih material yang akan digunakan sebagai timbunan badan jalan dan subgrade, kemudian di Bab IV kita telah menguji material tersebut dan mempunyai pedoman bagi hasil akhir pekerjaan pemadatan. Untuk pekerjaan pelaksanaan pemadatan dilapangan kita perlu memilih alat pemadat yang digunakan. Untuk pemadatan tanah sebagai badan jalan/subgrade maka pada umumnya digunakan vibratory roller. Alat ini cocok digunakan untuk pemadatan granular material (material berbutir). Selain vibratory roller ada beberapa alat yang dipakai untuk memadatkan tanah maupun batu-batuan. Secara garis besar alat pemadat dibagi menjadi 3 group: 1. Rollers, termasuk didalamnya smooth-wheeled, pneumatic-tired, tamping rollers juga pemadatan oleh beban lalu lintas kendaraan. 2. Vibrators, termasuk didalamnya rollers dan plates 3. Rammers, termasuk didalamnya power rammers, tampers dan falling weight. Gambar 4.6 vibratory roller yang umum digunakan untuk pekerjaan pemadatan tanah berbutir. Smooth-wheeled rollers, alat ini juga sering dipakai untuk memadatkan tanah. Biasanya mempunyai 3 roda dari drum besi atau tandem yang mempunyai mesin sendiri untuk bergerak atau berbentuk roda tunggal yang ditarik dengan traktor. Beratnya antara 1.7 hingga 17 ton dan dapat diperberat lagi dengan mengisi pasir atau air di roda besinya. Beban yang terpakai dibagi selebar rodanya. Kecepatan bergeraknya antara 2.5 sampai 5 km/jam.
55
Pneumatic-tired rollers, alat ini mempunyai mesin untuk bergerak sendiri. Mempunyai 2 sumbu dengan roda dari karet, dimana jumlah roda depan dan belakang berselisih satu dan letak roda depan belakang berselang seling hingga yang tidak terinjak oleh roda depan dapat terinjak oleh roda belakang demikian sebaliknya. Kecepatan bergeraknya berkisar 1.6 hingga 24 km/jam. Vibratory rollers atau sering disebut vibro saja, mempunyai kisaran berat 0.5 hingga 17 ton, yang mempunyai sumbu tunggal (1 roda) biasanya ditarik traktor sedangkan yang mempunyai mempunyai sumbu ganda menggunakan mesin sendiri untuk bergerak. Frekuensi getarannya tergantung pabrik pembuatnya namun untuk yang besar berkisar antara 20 hingga 35 Hz (Hertz) dan 40 hingga 75 Hz untuk vibratory roller yang kecil. Pada umumnya alat bisa disetel getarannya ke 3 posisi: kecil, menengah dan besar. Untuk alat yang ditarik traktor kecepatannya 1.5 hingga 2.5 km/jam sedangkan untuk alat yang bergerak sendiri kecepatannya 0.5 hingga
1
km/jam.
Apabila
sedang
menggetarkan
rodanya
maka
kecepatannya semakin rendah. Vibrating plate compactors, alat ini sering disebut stamper. Mempunyai kisaran berat 100 kg hingga 2 ton dan luasan pelat antara 0.16 m
2
hingga1.6 m 2. Alat ini cocok untuk memadatkan luasan yang kecil atau tempat yang terbatas untuk dipadatkan. Sesudah menetapkan peralatan yang digunakan untuk pekerjaan pemadatan
di
lapangan,
maka
sebelum
melaksanakan
pekerjaan
pemadatan tersebut biasanya diadakan percobaan pemadatan dilapangan (trial compaction test). Maksud dari trial compaction test adalah: 1. Untuk mendapatkan jumlah lintasan yang diperlukan untuk memadatkan tanah hingga tanah menjadi padat, sesuai dengan hasil test CBR di laboratorium atau spesifikasi. 2. Untuk mendapatkan ketebalan pemadatan yang sesuai dengan yang disarankan oleh spesifikasi. Pada umumnya ketebalan jadi (setelah
56
dipadatkan) adalah 20 cm, sehingga untuk ketebalan saat ditebarkan (loose condition) berkisar antara 22 cm hingga 23 cm. Pelaksanaan trial compaction test sebagai berikut: Tebarkan tanah selebar 1.5 hingga 2 kali lebar roda alat pemadat sepanjang 50 m sampai 75 m. Buat ketebalan bervariasi dan gilas dengan vibratory roller 8 x, 10 x dan 12 x lintasan. Satu kali lintasan adalah satu kali gerakan maju dan mundur alat pemadat. Ambil waterpass dan ukur ketebalan setelah 8 x, 10 x dan 12 x lintasan dan catat penurunannya. Akhirnya hasil pemadatan diuji dengan alat uji kepadatan yaitu dengan metode sand replacement test atau dikenal dengan nama sand cone test. Catat kondisi mana yang paling ekonomis sebagai pedoman pelaksanaan berikutnya.
Gambar 4.6 Alat pemadat vibratory roller Biasanya jumlah lintasan yang paling ekonomis adalah 10 x lintasan. Karena peningkatan kepadatan antara 8 x sampai 10 x adalah kecil sekali.
57
Setelah kita melakukan trial compaction test, maka hasil trial tadi kita cari kepadatannya. Hasil dari trial yang 8 x, 10 x dan 12 x tadi diuji kepadatannya. Ada 2 cara yang sering dipakai untuk menentukan hasil kepadatan di lapangan: 1. Sand Replacement Method (AASHTO T-191, ASTM D-1556) 2. Rubber Ballon Method (AASHTO T-205, ASTM D-2167) Sand Replacement Method (pemeriksaan kepadatan dengan sand cone) merupakan cara yang paling sering digunakan di Indonesia dan hasilnya cukup akurat. Kepadatan ialah berat isi kering per satuan isi. Untuk mengukur pencapaian kepadatan di lapangan maka kita membandingkan berat isi kering ( γd) yang dicapai oleh alat pemadat di lapangan dengan berat isi kering yang dicapai oleh alat pemadat di laboratorium. Angka hasil perbandingan ini disebut sebagai persen kepadatan atau derajad kepadatan, untuk jenis tanah yang digunakan untuk subgrade maka kepadatan lapangan tidak boleh kurang dari 95% dari kepadatan laboratorium. Berat isi kering ( γd):
γ d =
m
1+ w
Dimana: γd = berat isi kering γm=berat
isi massa tanah (mass unit weight)
w = kadar air tanah (water content)
Percobaan sand cone ini pada prinsipnya adalah untuk mengetahui berat isi massa tanah yang telah dipadatkan dengan menggali lubang pada tanah hasil pemadatan yang kemudian diisi dengan pasir yang telah diketahui kepadatannya. Dengan berat dan kadar air tanah yang digali diketahui dan volume lubang yang terisi pasir diketahui, maka berat isi kering hasil
58
pemadatan lapangan dapat ditentukan. Sehingga derajad kepadatan yang dicapai ditulis sebagai:
D
=
γ dlap γ dlab
x100%
Dimana: D = derajad kepadatan (harus γdlap=dry
density lapangan
γdlab=dry
density laboratorium
≥
95%)
Gambar 4.7 adalah gambar dari alat sand cone.
1
2 3
Gambar 4.7 Alat sand cone, terdiri dari: botol gelas volume 4 liter berisi pasir (1), corong kalibrasi diameter 16.51 cm (2) dan pelat besi dengan lubang ditengah diameter 16.51 cm, ukuran pelat 30.48 x 30.48 cm (3).
59
Untuk tanah yang berbutir maka gradasi memegang peranan penting untuk kemudahan proses dipadatkannya.
Jika gradasi tanah berubah
menjadi bergradasi baik (GW) maka dry densitynya juga akan naik. Idealnya tanah dengan gradasi yang menghasilkan rongga terkecil adalah yang paling bagus untuk dipadatkan. Hal tersebut menjadikan upaya agar didapat dry density yang tinggi, maka tanah yang berbutir seperti yang dipakai dalam base-course aggregate harus mempunyai kandungan butirbutir halus. Konsep menaikkan density dan stabilitas bahan agregat dengan menambahkan butiran halus yang bekerja sebagai bahan pengikat dipakai dalam merencanakan campuran agregat dan tanah untuk bahan base. Efek bahan pengikat (butiran halus) terhadap sifat-safat agregat yang dipadatkan dapat dilihat pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Kondisi fisik tanah-agregat setelah dipadatkan
Tabel 4.3 merupakan keterangan dari Gambar 4.8 Agregat tanpa butiran halus Kontak antar butiran Kepadatan bervariasi Mudah ditembus oleh air Stabilitas tinggi bila terjepit (confined), rendah bila tidak terjepit (unconfined) Tidak terpengaruh oleh air yang merugikan Sangat sulit untuk dipadatkan
Agregat dengan cukup butiran halus untuk maksimum density Kontak antar butiran dan tahan terhadap deformasi Kepadatannya meningkat Praktis tidak mudah ditembus air Mempunyai stabilitas tinggi baik confined maupun unconfined
Agregat dengan butiran halus yang sangat banyak Kontak antar butiran tidak ada. Agregat mengambang ditanah. Kepadatannya sangat kurang Praktis tidak mudah ditembus air Mempunyai stabilitas rendah
Tidak terpengaruh oleh air yang merugikan Agak sulit dipadatkan
Sangat terpengaruh oleh air yang merugikan Mudah dipadatkan
60
Ada suatu kondisi terhadap pemadatan yang dilaksanakan dilapangan yang disebut dengan ”membal”. Kondisi membal itu terlihat kalau kita berdiri didepan alat pemadat dan melihat kealat pemadat, terlihat tanah bergelombang seperti air waktu dipadatkan. Kondisi membal ini diakibatkan oleh belum padatnya lapisan dibawahnya, sehingga untuk lapisan berikutnya (diatasnya) akan membal bila dipadatkan. Untuk kondisi membal ini maka lapisan yang sedang dipadatkan harus dikupas dulu dan lapisan dibawahnya dipadatkan sampai padat sesuai yang disyaratkan oleh spesifikasi. Apabila lapisan yang menyebabkan membal itu kadar airnya terlalu tinggi, maka tanah harus digaruk dan dijemur dulu sampai kadar airnya sesuai dengan kadar air optimum laboratorium. Apabila membal diakibatkan oleh gradasi agregat/tanah yang kurang baik (segregasi) maka disarankan untuk menambah gradasi yang kurang. Bagian yang kurang digaruk kemudian ditambah dengan butir-butir yang kurang baru dipadatkan kembali. Disamping diakibatkan oleh kadar air dan segregasi pada butiran maka kondisi membal juga diakibatkan oleh terlalu tebalnya lapisan pemadatan. Untuk ini lapisan harus digaruk lagi kemudian dikurangi ketebalannya dan dipadatkan lagi. Sebenarnya ada toleransi kadar air untuk dapat mencapai hasil seperti yang disyaratkan oleh spesifikasi. Kadar air yang diperbolehkan dalam rentang 3% dibawah kadar air optimum sampai 1% diatas kadar air optimum. Ada 2 macam spesifikasi untuk pekerjaan pemadatan tanah dilapangan: 1. Performance Specification 2. Method Specification Pada Performance Specification, maka kontraktor dapat memilih metoda pemadatannya sendiri tanpa batas, tetapi harus mencapai hasil yang telah ditentukan. Hasil akhir biasanya diukur dalam density atau air voids atau dalam bearing strength, misal density 95%, air voids antara 5% hingga
61
10%. Dengan demikian cara ini maka akan didapatkan timbunan yang diketahui sifatnya dengan konsisten. Spesifikasi dengan cara ini menempatkan kontraktor dengan tanggung jawab yang besar untuk memilih tanah yang akan dipadatkan, alat yang akan dipakai, ketebalan lapisan yang dipilih untuk dipadatkan dan jumlah lintasan alat pemadat. Hal diatas akan menyebabkan kontraktor melakukan sejumlah percobaan pemadatan dilapangan. Untuk itu antara kontraktor dan pengawas akan melakukan serangkaian pengujian hasil pemadatan secara rutin dilapangan, yang mana menyebabkan harus tersedianya peralatan laboratorium dilapangan. Spesifikasi jenis ini cenderung dipakai untuk pekerjaan besar yaitu timbunan untuk bendungan (dam) atau kostruksi jalan. Method Specification, pada cara ini jenis tanah, tebal pemadatan, alat pemadat, jumlah lintasan dan cara pengukuran hasil akhir ditentukan oleh pemberi kerja. Kontraktor hanya mengikuti instruksi yang tertulis dari spesifikasi, apabila terdapat hasil yang kurang baik maka tanggung jawab ada pada pengawas. Pengawas harus selalu memonitor pekerjaan yang dilakukan oleh kontraktor dan hasil akhirnya.
4.2.2 Latihan 1. Tanah untuk timbunan badan jalan harus dipadatkan. Jelaskan maksud dari pemadatan tersebut? 2. Bagaimana kepadatan tanah didapatkan? 3. Apa yang menjadi ukuran bahwa tanah telah padat? 4. Bagaimana cara pengujian pemadatan tanah di laboratorium? 5. Berikan penjelasan apakah yang dimaksud dengan CBR? 6. Jelaskan cara mengadakan percobaan pemadatan di lapangan? 7. Bagaimana cara mengukur hasil pemadatan dilapangan? 8. Apa yang dimaksud dengan kondisi ”membal” sewaktu melakukan pekerjaan pemadatan?
62
4.3 Penutup
4.3.1 Tes Formatif 1. Apa beda proses pemadatan tanah dengan proses konsolidasi tanah? 2. Gambarkan grafik hasil percobaan laboratorium pemadatan tanah? 3. Bagaimana cara menguji CBR tanah? 4. Apa maksud dilakukan perendaman air selama 4 hari pada percobaan CBR? 5. Gambarkan grafik hasil pengujian CBR? 6. Gambarkan grafik hasil akhir percobaan pemadatan dan nilai CBR nya? 7. Bagaimana cara mengadakan ”trial compaction test” dilapangan? 8. Sebutkan alat pemadat tanah di lapangan? 9. Jelaskan apa yang dimaksud dengan ”performance specification” pada pekerjaan pemadatan? 10. Jelaskan apa yang dimaksud dengan ”method specification” pada pekerjaan pemadatan?
4.3.2 Umpan Balik Agar anda dapat menilai sendiri hasil tes formatif diatas, maka setiap butir jawaban anda, anda beri skor 10 bila benar. Bila jawaban anda benar semua maka skor total yang anda dapatkan 100. Untuk skor 100 nilai yang diperoleh A. Apabila terdapat 1 atau 2 buah jawaban anda yang salah, maka nilai yang anda peroleh B. Apabila terdapat 3 atau 4 buah jawaban anda yang salah maka nilai yang anda peroleh C. Tes formatif diatas mempunyai waktu pengerjaan 45 menit.
4.3.3 Tindak Lanjut Apabila jawaban tes formatif anda masih terdapat kesalahan 4 buah atau lebih, maka sebaiknya anda mengulang membaca Bab IV keseluruhan sekali lagi dan coba jawab tes formatif lagi.
63
4.3.4 Rangkuman Tanah yang digunakan sebagai konstruksi timbunan badan jalan harus dipadatkan dengan maksud: menaikkan density, menaikkan bearing strength dan mengurangi permeability nya. Untuk mengetahui sifat-sifat tanah sewaktu dipadatkan maka perlu diadakan percobaan pemadatan tanah dilaboratorium atau yang dikenal sebagai Proctor test. Hasil yang didapat dari Proctor test adalah grafik kadar air dengan dry density dan grafik zero air void unit weight. Ada satu nilai unik pada grafik tersebut yaitu nilai optimum water content dan maksimum dry density yang berbeda untuk setiap jenis tanah. Hasil percobaan pemadatan dilapangan digunakan untuk menentukan percobaan CBR. CBR adalah beban yang menyebabkan penetrasi 0.1 in pada tanah yang dibandingkan dengan beban standar batu pecah. Pada CBR test ini tanah setelah direndam 4 x 24 jam diuji pembebanannya. Diakhir percobaan CBR akan didapatkan grafik hubungan antara water content, dry density dan nilai CBR dari tanah tersebut. Grafik inilah yang dipakai sebagai pedoman pekerjaan dilapangan. Pekerjaan
pemadatan
tanah
dilapangan
didahului
dengan
”trial
compaction test” dengan maksud: agar didapat pemilihan alat pemadat yang baik, tebal lapisan yang sesuai dan jumlah lintasan alat pemadat yang cukup sehingga didapat kepadatan tanah yang sesuai dengan hasil laboratoriumnya. Hasil pekerjaan pemadatan tanah dilapangan diuji dengan alat sand cone (sand replacement method) guna mengetahui derajad kepadatannya. Selanjutnya untuk pekerjaan pemadatan dilapangan ada 2 model spesifikasi, yaitu: 1. Performance Specification, dan 2. Method Specification. Untuk pekerjaan yang besar digunakan performance specification.
64
4.3.5 Kunci Jawaban Tes Formatif 1. Proses pemadatan adalah proses keluarnya udara dari ruang antar butiran tanah, sedangkan konsolidasi adal proses keluarnya butiran air dari ruang antar butiran tanah. 2. Lihat Gambar 4.1 3. Dengan kadar air optimum seperti pada Proctor test, dibuat 3 buah benda uji dalam cetakan CBR, masing-masing dipadatkan dengan 10x, 35x dan 65 x pukulan pemadatan. Kemudian ke 3 benda uji tersebut direndam dalam air selama 4 x 24 jam. Ke 3 benda uji tersebut akhirnya dengan alat penetrasi dicari harga CBR nya. 4. Untuk menggambarkan perubahan kadar air tanah timbunan bila ada water table 2 ft dibawah timbunan tersebut. 5. Lihat Gambar 4.4 6. Lihat Gambar 4.5 7. Tebarkan tanah selebar 1.5 hingga 2 kali lebar roda alat pemadat sepanjang 50 m sampai 75 m. Buat ketebalan bervariasi dan gilas dengan vibratory roller 8 x, 10 x dan 12 x lintasan. Satu kali lintasan adalah satu kali gerakan maju dan mundur alat pemadat. Ambil waterpass dan ukur ketebalan setelah 8 x, 10 x dan 12 x lintasan dan catat penurunannya. Akhirnya hasil pemadatan diuji dengan alat uji kepadatan yaitu dengan metode sand replacement test atau dikenal dengan nama sand cone test. Catat kondisi mana yang paling ekonomis sebagai pedoman pelaksanaan berikutnya. 8. a. Rollers, termasuk didalamnya smooth-wheeled, pneumatic-tired, tamping rollers juga pemadatan oleh beban lalu lintas kendaraan. b. Vibrators, termasuk didalamnya rollers dan plates c. Rammers, termasuk didalamnya power rammers, tampers dan falling weight. 9. Kontraktor dapat memilih metoda pemadatannya sendiri tanpa batas, tetapi harus mencapai hasil yang telah ditentukan. Spesifikasi dengan cara
65
ini menempatkan kontraktor dengan tanggung jawab yang besar untuk memilih tanah yang akan dipadatkan, alat yang akan dipakai, ketebalan lapisan yang dipilih untuk dipadatkan dan jumlah lintasan alat pemadat. 10. Pada cara ini jenis tanah, tebal pemadatan, alat pemadat,
jumlah
lintasan dan cara pengukuran hasil akhir ditentukan oleh pemberi kerja. Kontraktor hanya mengikuti instruksi yang tertulis dari spesifikasi, apabila terdapat hasil yang kurang baik maka tanggung jawab ada pada pengawas.
DAFTAR PUSTAKA
AASHTO, (1990), Standard Specifications For Transportation Materials And Methods Of Sampling And Testing , Part II Tests, 15 th edition,
AASHTO Publication, Washington.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, (1990), Manual Book Of ASTM Standards, Section 4 Road and Paving Materials ,
Pavement Management Technologies, Volume 04.03, ASTM Publication Philadelphia, USA.
ASPHALT INSTITUTE, (1983), Asphalt Technology And Construction Practices (ES-1) , 2nd edition, Maryland, USA.
CRONEY, D., AND CRONEY, P., (1992), The Design And Performance Of Road Pavements , 2nd edition, McGraw-Hill Book Company, London,
UK.
DAS, BRAJA M., (1983), Advanced Soil Mechanics , Hemisphere Publishing Corporation, Washington, USA.
66
DIREKTORAT JENDERAL BINA MARGA, (1976), Manual Pemeriksaan Bahan Jalan, No. 01/MN/BM/1976, Jakarta.
H0LTZ, R. D., AND KOVACS, W.D., (1981), An Introduction To Geotechnical Engineering, 10th edition, Prentice-Hall Inc., NJ, USA.
KREBS, R.D., AND WALKER, R. D., (1971), Highway Materials, McGrawHill Book Company, New York, USA.
YODER, E.J., AND WITCZAK, M.W., (1975), Priciples Of Pavement Design, 2nd edition, John Wiley & Sons, New York, USA.
SENARAI
Air voids
Rollers
Base
Rolling
Base-course aggregate
Rubber ballon method
Bearing strength
Sand cone test
Borrow-pit area
Sand replacement test
California bearing ratio
Shearing force
Compaction trial test
Smooth wheeled roller
Degree of saturation
Solid particles
Density Determining expansive soil and remedial actions Dry density Dry unit weight of soil
Standard Proctor test
Earthworks compaction
Stamper
Falling weigt
Subgrade
Heavy rollers
Tampers
Hertz
Tamping
Light rollers
Tamping rollers
67
Loose condition
Trial compaction test
Maximum dry unit weight
Vibrating
Method specification
Vibratory plate compactors
Mold
Vibratory rollers
Modified Proctor test
Void
Moisture content
Waterpass
Performance specification
Water table
Permeability
Zero air void curve
Piston
Zero air void unit weight
Plasticity index Plunger Pneumatic tired roller Power rammers Rammers
