LAPORAN COMPACTION

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH MODUL V COMPACTION

KELOMPOK 2

Anindyolaras Cahyo

(0906515931)

Aprilia Dy Dyah Ayu M. R

(0906515950)

Fahri Artadi

(0906515982)

Iftita Rahmatika

(0906516000)

Komang Tatya

(0906516045)

Listy Ayuningtyas

(0906516064)

Nurusysyifa D. H

(0906516083)

Tang anggal gal Prak Prakti tik kum

: 12-1 12-13 3 Mare Marett 2011 2011

Asisten Praktikum

: Bianca Natasya

Tanggal Disetujui

:

Nilai

:

Paraf

:

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH DEPARTEMEN SIPIL – FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

Laporan Praktikum Mekanika Tanah Modul C Compaction

2011 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 2


B = jumlah pukulan per- layer V = volume tanah (ft 3)

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 Identification

AASHTO T99

AASHTO T180

ASTM D 698

ASTM D 1557

Diameter Mould (inch) Berat Hammer (lb)

4" 5.5

6" 5.5

4" 10

6" 10

Tinggi Jatuh Hammer (inch)

12

12

18

18

Jumlah Layer Jumlah Pukulan Per-Layer

3 25

3 56

5 25

5 56

12.375

12.375

56.25

56.25

No. 4 (3/4")

No. 4 (3/4")

No. 4 (3/4")

No. 4 (3/4")

C.E (lb/ft2) Ukuran Butir Maksimum yg Lolos

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 W opt akan diperoleh nilai kepadatan yang lebih kecil dari γdry maksimum.

Rumus-rumus yang digunakan: 1. Menentukan kadar air : ………....(1)

…………(2)

3


…….....(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/cm 3)

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 %.

4


…………..(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 masingmasing 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. 5


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 pengukur

D mold

H mold

an ke 1 2 3

cm 10,152 10,126 10,141 10,139

cm 11,454 11,551 11,584 11,529

rata-rata

67

67

Berat gr

1394

Tabel C.2 Dimensi Mould

6


Sampel no Wt of can + wet

I

II

III 255,9

IV

V 247,6

soil Wt of can +dry

246,6 gr 185,84

228,4 gr 170,81

gr 186,54

165,73

2 175,4

soil

gr

gr

gr 69,36

121,93

1

Wt of water Wt of can

60,76 gr 20,3 gr 165,54

57,59 gr 23,4 gr 147,41

gr 19,7 gr 166,84

43,8 19,69

72,21 16,75 158,6

Wt of dry soil

gr

gr

gr

102,24

6 45,51

water , w%

36,70%

39,07%

41,57%

42,84%

%

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 w o w

= 26,76 % = 2000 gram

Volume air yang ditambahkan ditentukan dengan persamaan :

Dari perhitungan, berikut adalah besar volume yang harus ditambahkan untuk mencapai kadar air yang diinginkan. Sample

Wx (%)

Vadd (ml)

I

37,5

169,454

II

40

208,899

42,5

248,343

IV

45

287,788

V

47,5

327,232

III

Wo (%)

26,76 %

7


Tabel C.4 Data penambahan volume

Menghitung kadar air setelah compaction

4.

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.

Samp

Wcan

Wcan+w

Wcan+dr

Wwater

Wdry

le I II III IV V

(gr) 20,3 23,4 19,7 19,69 16,75

et (gr) 246,6 228,4 255,9 165,73 247,62

y (gr) 185,84 170,81 186,54 121,93 175,41

(gr)

(gr) 165,54 147,41 166,84 102,24 158,66

60,76 57,59 69,36

43,8 72,21

W (%) 36,704 39,07 41,573 42,84 45,51

Tabel C.5. Kada air setelah compaction

5.

Menentukan kerapatan kering (γd)

γwet = (wt

Sample

can + wet soil

W wet = wt

– wt

Vol mold

)/ 931, 097

can

γwet

W (%)

γdry (gr/cm3)

1,598

36,704

1,169

1,721

39,07

1,237

1,748

41,573

1,234

1,753

42,84 45,51

1,227

I

soil in mold 1488

II

1602

III

1628

IV

1632

V

1602 1,721 Tabel C.6. Berat isi kering tanah hasil compaction

931, 097

6.

1,183

Menghitung Garis Zero Air Void : Sr = 100% SG =SG1+ SG2 2 2,771 + 2,767

8


SG

γ

= 2 = 2,769 = 1 gr/cm3

water

Samp le I II III IV V

W (%)

Gs

w.Gs

1+w.G

0,367

1,0163

s 2,0163

04 0,390

34 1,0818

34 2,0818

7 0,415

48 1,1511

48 2,1511

56 1,1862

56 2,1862

4 0,455

4 1,2601

4 2,2601

1

72

72

73 0,428

2,769

γwater

ZAV 1,373 1,330

1

1,287 1,267 1,225

Tabel C.7 Zero Air Void

7.

1 feet

Menghitung Nilai Compactive Effort (CE) :

= 0,3048 m

1m

= 3,281 feet

Vol

= 931,097 cm 3 = 931,097 x 10 -6 m3 = 0,033 ft3

CE

5,5 lb x 12 inc x 3 x 25 = 0,033 = 150000 lb/ft 2

8.

Grafik Pemadatan Tanah

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

9


1, 4 1,35 3 m c / r 1, 3 g y t i s n 1,25 e d y r d

Se Se

1, 2

1,15 35

37

39

41

43

45

47

water content

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 1,169 = 1346,89a +

1

36,704

1,169

36,7b +c 1,237 = 1528,81a +

2

39,07

1,237

39,1b +c 1,234 = 1730a + 41,6b

3

41,573

1,234

+c

4

42,84 45,51

1,227

5 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

10

Laporan Praktikum Mekanika Tanah Modul C Compaction 1,234 = 1730a + 41,6b-+ c 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

9.

dry density maximum = 1,2441 gr/cm3 menentukan derajat saturasi

SG.γ water

γ dry maks

= 1 + w SG/Sr

= 2,769.1 1+ 0,40159.2,769/Sr 1 + 0,40159.2,769/Sr = 2,2257 1,2441

0,40159.2,769/Sr Sr

= 1,2257 = 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.

11


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, 12


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 .

w asumsi

w setelah

no

(%)

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

13


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%.

γdry no

W (%)

(gr/cm3)

1

36,704

1,169

2

39,07

1,237

3

41,573

1,234

4

42,84 45,51

1,227

5 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.

14


1, 4 1,35 3 m c / r 1, 3 g y t i s n 1,25 e d y r d

Se Se

1, 2

1,15 35

37

39

41

43

45

47

w a t e r co n t e n t

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/cm 3

15


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

16

LAPORAN COMPACTION

Recommend Documents