CIRI ASAS TANAH

C3008/5/1

Di akhir unit ini, pelajar dapat memahami had-had atterberg dan carta keplastikan.

Di akhir unit ini, pelajar akan dapat : 1. Pelajar dapat mentakrifkan had-had plastik, had-had cecair dan had-had kecutan dengan jelas. 2. pelajar dapat mengetahui dua (2) kaedah untuk menentukan had cecair dengan lebih jelas. 3. pelajar dapat mengetahui dua (2) kaedah untuk menentukan had pengecutan dengan lebih jelas. 4. 5. pelajar dapat mengira indeks keplastikan dengan tepat. Pelajar dapat menggunakan carta keplastikan untuk menentukan keplastikan sesuatu tanah dengan betul.

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/2

5.0 Pengenalan Tanah berbutiran halus seperti tanah liat dan tanah kelodak mempunyai ciri keplastikan dan berkaitan rapat dengan kandungan air. Pada awal tahun 1900an seorang ahli sains Sweden bernama Atterberg telah menjumpai satu kaedah untuk menerangkan konsistensi tanah berbutiran halus dengan perubahan kandungan lembapan. Pada kandungan lembapan yang sangat rendah tanah lebih berkelakuan pepejal dan bila kandungan lembapan yang sangat tinggi ia bersifat cecair. Oleh itu pada asasnya kelakuan tanah boleh dibahagikan kepada empat peringkat bergantung kepada kandungan lembapan iaitu pepejal, separa pepejal, plastik dan cecair. Perubahan dari setiap peringkat fasa tersebut dinamakan had kecutan, had plastik dan had cecair seperti rajah 5.1. Had-had ini dikenali sebagai had Atterberg atau had konsistensi. Had Atterberg ini amat penting untuk menentukan keplastikan tanah dalam pengkelasan tanah.Isipadu

Pepejal Had Kecutan

Separa Pepejal

Plastik

Cecair

Had Kandungan Air Had Cecair Plastik Rajah 5.1 : Perubahan Peringkat Fasa Had-had Atterberg

5.1

Had Cecair (LL)

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/3

Had cecair ialah kandungan air minimum bagi tanah yang boleh mengalir dengan beratnya sendiri. Had cecair boleh ditentukan melalui dua kaedah ujian iaitu kaedah Casagrande dan kaedah tusukan kon. 5.1.1 Kaedah Casagrande

Tanah dikeringkan pada suhu bilik dan digaul dengan teliti dan sekurangkurangnya 200 g daripadanya diayak dengan ayak saiz 0.425 mm. Tanah ini diletakkan di atas kepingan kaca dan dicampurkan dengan air suling. Tanah basah dimasukkan ke dalam mangkuk casagrande (seperti rajah 5.2) sehingga separuh penuh dan pemukaannya diratakan. Satu lurah 2 mm dibuat di atas permukaan tanah tadi dengan menggunakan alat pelurah.

Rajah 5.2 : Alat Ujian Had Cecair Kaedah Casagrande

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/4

Pemegang radas itu dipusingkan selaju 2 pusingan per saat.

Ini akan

menggerakkan sesondol yang akan menyebabkan mangkuk terangkat setinggi 10 mm dan kemudian jatuh ke atas tapak getah. Bilangan ketukan yang diperlukan untuk menutup luruh sepanjang 13 mm dicatatkan dan sebahagian daripada tanah yang diuji diambil untuk menentukan kandungan lembapan. Ujian ini diulangi, biasanya tiga atau empat kali dengan menggunakan air yang lebih sedikit bagi setiap ujian. Untuk mendapat had cecair, kandungan lembapan diplotkan pada graf semi-log. Nilai had cecair diambil pada nilai kandungan lembapan untuk 25 hentaman.

5.1.2

Kaedah Tusukan Kun

Satu sampel tanah yang telah dikeringkan di dalam ketuhar dan diayak dengan ayak 0.425 mm dicampur dengan air suling sehingga menjadi ketekalan kaku. Kemudian sebahagian daripada sampel tersebut dimasukkan ke dalam mangkuk meter tusuk (penetrometer) dan dipotong searas dengan bahagian atas mangkuk. Kun meter tusuk diketatkan setelah bahagian hujung kun bersentuhan dengan permukaan tanah (seperti rajah 5.3). Pengetat dilepaskan dan kun dibiarkan menusuk tanah selama 5 saat. Jumlah penusukan ditunjukkan oleh bacaan meter. Penusukan ini diulang beberapa kali sehingga bacaan tusukan menjadi sama dan bacaan ini dicatatkan. Pada keadaan ini, kandungan lembapan tanah di dalam mangkuk akan ditentukan. Prosedur yang sama diulangi semula setelah sedikit air suling ditambah kepada tanah. Dengan ini, satu hubungan antara kandungan lembapan dengan penusukan dapat diplotkan. Satu garisan dapat dilukis melalui titik-titik tersebut dan kandungan lembapan ketika penusukan 20 mm diambil sebagai had cecair.

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/5

Rajah 5.3 : Alat Tusukan Kun

5.2 Had Plastik (PL) Had plastik ialah kandungan air minimum bagi tanah yang boleh diuli kepada diameter 3 mm tanpa terlerai. Had plastik boleh ditentukan dengan mengambil sampel tanah kering lebih kurang 20 g , yang telah diayak dengan ayak saiz 0.425 mm, dicampurkan dengan air suling dan diadunkan sehingga membentuk sebiji bebola. Bebola tanah ini digelek dengan tangan di atas permukaan kaca dengan tekanan yang mencukupi untuk membentuk bebenang. Apabila diameter bebenang tersebut menjadi 3 mm, tanah tersebut diuli semula dan kemudian digelek sekali lagi. Proses ini diteruskan sehingga bebenang tersebut pecah ketika diameter 3 mm. Pada ketika ini, kandungan lembapan akan ditentukan. Prosedur ini hendaklah dijalankan dua

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/6

kali untuk memperoleh nilai purata bagi kandungan lembapan. lembapan ini dikira sebagai had plastik sampel tanah tersebut.

Kandungan

5.3

Had Kecutan (SL)

Had kecutan ialah kandungan air maksimum bagi tanah yang mengalami kehilangan air seterusnya tidak mengakibatkan pengurangan isipadu tanah. Terdapat dua (2) kaedah untuk menentukan had kecutan iaitu kaedah linear dan kaedah isipadu. 5.3.1 Kaedah Kecutan Linear

Sampel tanah lebih kurang 150 g yang melepasi ayak saiz 0.425 mm dicampurkan dengan air suling sehingga membentuk satu campuran yang homogen. Kuantiti air semasa campuran adalah kandungan air pada had cecair. Kemudian sampel dimasukkan ke dalam acuan separa bulatan (acuan had kecutan) yang mempunyai ukuran panjang 140 mm dan berjejari 12.5 mm. Langkah berjaga-jaga diperlukan supaya tidak ada udara terperangkap dalam sampel. pengeringan diteruskan pada suhu 105 kecutan linear diberi seperti di bbawah : Panjang Selepas P anjang n o

Sampel tanah dibiarkan

kering pada suhu 60 oC sehingga kelihatan jelas berlaku kecutan dalam acuan dan C sehingga pengecutan lengkap. Kemudian sampel dibiarkan sejuk dan panjang sampel tanah diukur. Peratus

Had Kecutan, SL

=

1-

P engeringa A sal

X 100

(5.1)

5.3.2

Kaedah Kecutan Isipadu

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/7

Kaedah kecutan isipadu dilakukan dengan menggunakan satu cakra tembikar yang mempunyai diameter 44.4 mm dan tinggi 12.7 mm. Di dalam cakra ini disapukan dengan sejenis jeli petroleum dan kemudian diisikan dengan sampel tanah yang betul-betul basah. Jisim sampel tanah di dalam cakra tembikar dicatat. Kemudian sampel ini dikeringkan dalam ketuhar. Kemudian isipadu sampel tanah yang telah dikeringkan dalam ketuhar ditentukan dengan kaedah penggantian bahan kimia raksa. Had kecutan ditentukan seperti berikut :Had Kecutan, SL Di mana, wi w

= = =

w wi -

(5.2)

Kandungan lembapan awal semasa sampel tanah dimasukkan ke dalam cakra had kecutan. Perubahan kandungan kandungan lembapan lembapan awal dan iaitu antara kandungan

lembapan pada had kecutan. Walau bagaimanapun, wi =m1 m2 m2

x 100

(5.3)

Di mana,

m1 M2

= =

Jisim awal sebelum dimasukkan dalam ketuhar Jisim selepas dikeringkan dalam ketuhar

Juga,

w

=

(Vi V f ) w m2

x 100

(5.4)

Di mana,

Vi Vf

= =

Isipadu awal sampel tanah basah. Isipadu sampel tanah selepas dikeringkan dalam ketuhar

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/8

5.4 Indeks Keplastikan (PI) Indeks keplastikan merupakan julat kandungan air bagi tanah bersifat plastik dan ditandakan dengan simbol PI. PI = Had Cecair (LL) Had Plastik (PL) (5.5)

Contoh 5.1 Ujian had cecair dan had plastik bagi satu sampel tanah kelodak tak organik telah dilakukan dan keputusannya didapati had cecair dan had plastik masing-masing adalah 45% dan 35 %. Tentukan indeks keplastikan tanah tersebut.

Penyelesaian: Indeks Keplastikan, PI = = = Had Cecair (LL) Had Plastik (PL) 45 % - 35 % 10 %

5.5 Indeks Kecairan (LI) Indeks kecairan menghubungkaitkan kandungan air asal dengan had plastik dan had cecair, iaituKandungan Air Asal ( w) Had Plastik Indeks Keplastika n ( PI ) ( PL )

Had Cecair, LI =

(5.6)

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/9

Contoh 5.2 Satu sampel tanah dari tapak bina didapati mempunyai kandungan lembapan 33%. Apabila diuji untuk mendapatkan had cecair dan had plastik didapati had cecair 45% dan had plastik 31%. Tentukan indeks kecairan (LI). Penyelesaian:Kandungan Air Asal ( w) Had Plastik Indeks Keplastika n ( PI ) ( PL )

Had Cecair, LI

=

=

33% 31% 45% 31%

=

0.142

5.6 Aktiviti (A) Aktiviti boleh didefinisikan sebagai perbezaan antara had cecair dengan had plastik dan dibahagikan dengan peratus tanah bersaiz tanah liat dalam sesuatu sampel tanah. Tanah bersaiz tanah liat adalah zarah tanah yang saiznya lebih kecil daripada 0.002 mm. Oleh itu, aktiviti boleh ditulis seperti berikut;Indeks K eplastika Tanah n ( PI ) Liat

Aktiviti, A

=

Peratus

(5.7)

Contoh 5.3

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/10

Ujian had cecair dan had plastik bagi satu sampel tanah tak organik telah dilakukan dan keputusannya didapati had cecair dan had plastik masing-masing adalah 45% dan 35 %. Sampel tanah ini juga dilakukan ujian hidrometer dan didapati 20% saiz zarahnya kurang dari 2 m . Tentukan aktiviti tanah tersebut. PenyelesaianIndeks K eplastika Tanah n ( PI ) Liat

Aktiviti, A

=

Peratus

=

45% 35% 20%

=

0.5

5.7 Carta Keplastikan

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/11

Carta keplastikan digunakan dalam pengelasan tanah bagi menentukan keplastikan sesuatu jenis tanah. Carta keplastikan sistem Pengelasan Tanah Bersekutu ditunjukkan seperti dalam rajah 5.4.

Rajah 5.4 : Carta Keplastikan

Di mana,

CL CH ML MH OL OH

= Tanah liat yang mempunyai keplastikan rendah = Tanah liat yang mempunyai keplastikan tinggi = Tanah kelodak yang mempunyai keplastikan rendah = Tanah kelodak yang mempunyai keplastikan tinggi = Tanah organik yang mempunyai keplastikan rendah = Tanah organik yang mempunyai keplastikan tinggi

Contoh 5.4

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/12

Ujian had cecair dan had plastik bagi satu sampel tanah kelodak tak organik telah dilakukan dan keputusannya didapati had cecair dan had plastik masing-masing adalah 45% dan 35 %. Tentukan keplastikan tanah tersebut.

Penyelesaian Indeks Keplastikan, PI = = = Had Cecair (LL) Had Plastik (PL) 45 % - 35 % 10 %

Daripada carta keplastikan, didapati tanah ini adalah dari kumpulan ML. Oleh itu tanah ini adalah tanah kelodak yang mempunyai keplastikan rendah.

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/13

Soalan 1 Beri definisi berkenaan dengann istilah-istilah berikut: i. Had cecair (LL)

had plastik (PL) had kecutan (SL)

Soalan 2 Terangkan dengan jelas prosedur untuk melakukan ujian had cecair dengan menggunakan kaedah Casagrande dan kaedah Tusukan Kun.

Soalan 3. Berikut adalah keputusan ujian kun penusukan pada suatu tanah jelekit. Purata ketelusan (mm) Purata kandungan lembapan % 15.2 33.4 17.3 42.6 18.9 49.2 21.1 59.4 22.8 66.8

(a) Tentukan had cecair tanah tersebut. (b) Jika had keplastikan tanah itu adalah 33%, tentukan indeks keplastikannya dan kelaskan tanah tersebut.

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/14

Jawapan 1 Sila rujuk bahagian 5.1, 5.2 dan 5.3 Jawapan 2 Sila rujuk bahagian 5.1.1 dan 5.1.2 Jawapan 3 Lukiskan graf ketelusan melawan kandungan lembapan. Ujian Kun Penusukan25 20 15 10 5 0 20 30 40 50 60 70 80

Ketelusan (mm)

kandungan lembapan ( %)

(a) Daripada graf, had cecair tanah adalah 54% (b) Had cecair Had plastik Oleh itu, = = PI 54% 33% = LL - PL = = 54% - 33% 21%

Merujuk kepada carta keplastikan, tanah tersebut dikelaskan sebagai MH

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/15

Anda sudah menghampiri kejayaan. Sila uji kefahaman anda mengenai unit ini. Soalan 1 Dengan lakaran bantuan lakaran graf isipadu lawan kandungan lembapan, terangkan secara ringkas berkenaan dengan had-had atterberg. Soalan 2 Huraikan prosedur ujian-ujian berikut:i. ii. iii. ujian menentukan had cecair ujian menentukan had plastik ujian menentukan had kecutan.

Soalan 3 Data-data berikut adalah hasil dari ujian had cecair dengan menggunakan kaedah casagrande bagi tanah tanpa organik. Had plastik bagi tanah ini ialah 32%.

No. Ujian Jisim tanah + tin Jisim tin (g) Bilangan hentaman (g) Jisim tanah kering + tin (g)

1 48.61 41.19 17.33 34

2 55.53 46.05 17.41 27

3 51.71 42.98 17.45 22

4 50.51 41.54 17.36 17

Sekiranya kandungan lembapan tanah ditapak adalah 35% dan setelah melalui analisis ayakan, didapati peratus tanah liat adalah 40%

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/16

Tentukan :i. ii. iii. iv. v. had cecair indeks keplastikan indeks kecairan aktiviti tanah jenis keplastikan tanah ( dengan bantuan carta keplastikan)

Bandingkan jawapan yang anda perolehi dengan pensyarah anda.

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/17

Jawapan 1 Rujuk bahagian 5.0 Jawapan 2 Rujuk bahagian 5.1 Jawapan 3 Daripada data-data dalam jadual; Kandungan lembapan boleh diperolehi dengan menggunakan formula m =Jisim Jisim a ir p epeja l

x 100%

No. Ujian Jisim Tanah + Tin (g) W1 Jisim Tanah Kering + Tin (g) W2 Jisim Tin W3 Jisim Air ( W1 W2 ) Jisim Pepejal ( W2 W3 ) Kandungan Lembapan, m =W 1 W 2 X 100% W 2 W 3

1 48.61 41.19 17.33 7.42 23.84 31.1 34

2 55.53 46.05 17.41 9.48 28.64 33.1 27

3 51.71 42.98 17.45 8.73 25.53 34.2 22

4 50.51 41.54 17.36 8.97 24.18 37.1 17

Bilangan Hentaman

Lukiskan graf kandungan lembapan, m melawan bilangan hentaman.Kandungan Lembapan, %

Kandungan Lembapan melawan Bilangan Hentaman

Seterusnya50 daripada graf tersebut had cecair tanah boleh diketahui.45 40 35 30 25 20 15 10 Bilangan hentaman 100

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/18

(I) Daripada jadual had cecair = 34 % ( Kandungan lembapan adalah pada 25 bilangan hentaman ) (ii) Indeks keplastikan, PI = LL PL = 34% - 32% = 2% (iii) Indeks kecairan Andaikan kandungan lembapan asal adalah %, Indeks kecairan, LI = = = wasal PL PI35% 32% 2%

1.5

(iv) Aktiviti = = =

Peratus

PI Tanah

Liat

2 40

0.05

(iv) Daripada carta keplastikan, jenis tanah tersebut adalah dari kumpulan ML

CIRI ASAS TANAH

C3008/5/19