8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
1/183
BUKU PANDUAN
PRAKTIKUM MEKANIKA TANAH
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
2/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah i
PENDAHULUAN
Buku ini merupakan buku panduan untuk Mahasiswa dalam melakukan praktikum
mekanika tanah. Buku panduan praktikum mekanika tanah ini dibagi menjadi 3
bagian:
Bagian 1: Terdiri dari modul praktikum Mekanika Tanah Dasar. Praktikum
Mekanika Tanah Dasar mencakup praktikum untuk mendapatkan indeks properti
fisik tanah, seperti pengujian batas cair, batas plastis, dan batas susut tanah,
pengujian berat jenis, ukuran butiran, pengujian CBR laboratorium, dan pengujian
koefisien permeabilitas tanah.
Bagian 2: Terdiri dari modul praktikum Mekanika Tanah. Praktikum Mekanika
Tanah mencakup praktikum untuk mendapatkan indeks properti mekanik tanah,
seperti pengujian kuat geser tanah, parameter konsolidasi; serta pengujian
lapangan seperti pengambilan sampel tanah tak terganggu dan pengujian sondir.
Bagian 3: Terdiri dari modul praktikum Investigasi Geoteknik Lanjut. Praktikum
Investigasi Geoteknik Lanjut mencakup praktikum untuk mendapatkan indeks
properti fisik tanah lanjutan, seperti pengujian pengembangan tanah, kerapatan
tanah di lapangan, dan pengujian CBR lapangan.
Perbaruan yang dilakukan dalam buku panduan praktikum ini mencakup perubahan
susunan modul praktikum menjadi:
1. Standar Acuan
2. Maksud dan Tujuan Percobaan
3. Alat-alat dan Bahan
4. Teori dan Rumus yang Digunakan
5. Prosedur Praktikum
6. Pengolahan Data
Tim Penyusun
©2015
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
3/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah ii
DAFTAR ISI
BAGIAN 1
BAB 1 ATTERBERG LIMITS ................................................................................... 2
A. LIQUID LIMIT (BATAS CAIR) .............................................................. 2
B. PLASTIC LIMIT(BATAS PLASTIS) ....................................................... 10
C. SHRINKAGE LIMIT (BATAS SUSUT) ................................................... 14
BAB 2 SPECIFIC GRAVITY .................................................................................. 20
BAB 3 HYDROMETER .......................................................................................... 29
BAB 4 SIEVE ANALYISIS ..................................................................................... 41
BAB 5 COMPACTION .......................................................................................... 46
BAB 6 CALIFORNIA BEARING RATIO ................................................................... 56
BAB 7 PERMEABILITY ......................................................................................... 64
BAGIAN 2
BAB 8 HAND BORING & SAMPLING ..................................................................... 87
BAB 9 CONE PENETRATION TEST (SONDIR) ....................................................... 93
BAB 10 TRIAXIAL UU (UNCONSOLIDATED-UNDRAINED) TEST ........................... 104
BAB 11 CONSOLIDATION TEST ........................................................................ 120
BAB 12 DIRECT SHEAR TEST ............................................................................ 137
BAB 13 UNCONFINED COMPRESSION TEST ....................................................... 145
BAGIAN 3
BAB 14 SWELLING TEST .................................................................................. 160
BAB 15 SAND CONE TEST ................................................................................ 170
BAB 16 FIELD - CALIFORNIA BEARING RATIO (FIELD - CBR) ............................. 176
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
4/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 1
BAGIAN 1
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
5/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 2
BAB 1
ATTERBERG LIMITS
A. LIQUID LIMIT (BATAS CAIR)
1.1. Standar Acuan
ASTM D 4318 "Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and
Plasticity Index of Soils "
AASHTO T 89 "Determining the Liquid Limit of Soils "
SNI 1967:2008 "Cara uji penentuan batas cair tanah"
1.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Mencari kadar air pada liquid limit (batas cair) dari sampel tanah.
Hasil uji batas cair ini dapat diterapkan untuk menentukan konsistensi perilaku
material dan sifatnya pada tanah kohesif, dimana konsistensi tanah
tergantung dari nilai batas cairnya. Disamping itu, nilai batas cair ini dapat
digunakan untuk menentukan nilai indeks plastisitas tanah yaitu nilai batas
cair dikurangi dengan nilai batas plastis.
1.3. Alat-alat dan Bahan
a. Alat
Alat Cassagrande
Standard grooving tool
Can
Spatula
Mangkuk porselin
Oven
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
Botol penyemprot
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
6/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 3
b. Bahan
Sampel tanah lolos saringan No. 40 ASTM sebanyak ± 1 kg
Air suling
Gambar 1.1 Peralatan praktikum liquid limit : a) Alat Cassagrande ; b) Standard grooving
tool ; c) can; d) Alat penyemprot
1.4. Teori dan Rumus yang Digunakan
Di dalam laboratorium, liquid limit didefinisikan sebagai kadar air dimana
sampel tanah yang telah dimasukkan pada alat cassagrande , dibuat celah di
tengahnya dengan standard grooving tool lalu alat cassagrande diputar
dengan kecepatan 2 ketukan per-detik dan tinggi jatuh 10 mm, sehingga pada
ketukan ke-25 sampel tanah yang digores dengan grooving tool merapat
sepanjang 0,5 inch.
Dalam batas cair kita mempelajari kadar air dalam keadaan tertentu. Dalam
hal ini hanya dipelajari/diuji dalam tiga keadaan, yaitu batas cair, batas plastis,
dan batas susut dari tanah, atau secara skematis diwakili pada sebuah
diagram yaitu:
a b c d
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
7/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 4
Cair Plastis Semi Plastis Solid
BATAS CAIR BATAS PLASTIS BATAS SUSUT
Gambar 1.2 Diagram Atterberg Limits
Semakin ke kanan diagram di atas, kadar airnya semakin sedikit. Batas cair
ini ditentukan dengan percobaan memakai alat percobaan liquid limit . Alat ini
dikembangkan oleh Cassagrande dan besarnya batas cair ditentukan pada
ketukan ke-25.
= −− ×100% (1.1)
dengan :
W = kadar air
w1 = berat tanah basah + can
w2 = berat tanah kering + can
w3 = berat can
1.5. Prosedur Praktikum
1.5.1. Persiapan
1. Siapkan tanah lolos saringan no. 40 ASTM, dengan kondisi kering udara.
2. Pastikan kebersihan alat –alat.
3. Kalibrasi timbangan yang akan digunakan.4. Siapkan botol penyemprot dan air suling.
5. Siapkan dan keringkan can yang diperlukan.
1.5.2. Jalannya Praktikum
1. Masukkan sampel tanah ke dalam mangkuk porselin dan kemudian
campur dengan air suling dan aduk dengan spatula hingga tanah menjadi
homogen.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
8/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 5
2. Masukkan sampel tanah ke dalam mangkuk cassagrande selapis demi
selapis dan diusahakan tidak ada udara di antara setiap lapisan dengan
spatula. Tebal tanah yang dimasukkan kurang lebih hingga setebal 0.5inch pada bagian tengahnya.
3. Buat celah di tengah-tengah tanah dalam mangkuk cassagrande dengan
menggunakan grooving tool dalam arah tegak lurus mangkuk, dilakukan
dengan hati –hati agar tidak terjadi retak pada bagian bawahnya (gambar
1.3).
Gambar 1.3 Membuat celah dengan grooving tool
4. Jalankan alat cassagrande dengan kecepatan konstan 2 putaran per-detik
dan tinggi jatuh 1 cm, dilakukan hingga tanah tepat merapat sepanjang
0.5 inch. Pada saat itu hentikan alat cassagrande dan catat jumlah
ketukan (gambar 1.4).
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
9/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 6
Gambar 1.4 Tanah yang merapat sepanjang ½ inch
5. Timbang can terlebih dahulu, lalu ambil sebagian tanah dalam mangkuk
cassagrande dan masukkan ke dalam can dan kemudian timbang berat
can + tanah. Terakhir, masukkancan + tanah ke dalam oven.
6. Ulangi seluruh langkah di atas untuk lima sampel dan dengan nilai ketukan
antara 10 hingga 50 ketukan, hal ini dibantu dengan cara menambahkan
air suling atau menambahkan tanah.
7. Setelah kurang lebih 18 jam dalam oven, keluarkan sampel tanah dari
oven dan timbang kembali.
8. Hitung kadar airnya.
1.5.3. Perbandingan dengan ASTM
Pada ASTM jumlah ketukkan adalah antara 25 – 35 ketukan, sedangkan pada
percobaan ini jumlah ketukan adalah antara 10 – 50 ketukkan, hingga tanah
merapat sepanjang 0.5 inch.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
10/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 7
1.6. Pengolahan Data
1.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir)
1.6.2. Perhitungan
I II III IV V
Jumlah ketukan 1… 2… 3… 4… 5…
Berat tanah basah + can … … … … …
Berat tanah kering + can … … … … …
Berat can … … … … …
Berat tanah kering … … … … …
Berat air … … … … …
Kadar air … % … % … % … % … %
Kadar air rata-rata … %
Menentukan nilai Liquid Limit
Cara 1
Batas cair didapat dengan menarik garis vertikal pada N = 25 sampai
memotong grafik. Regresi logarithmic antara N (jumlah ketukan) dengan W
(kadar air):
N ( x ) 1… 2… 3… 4… 5…
W ( y ) …% … % … % … % … %
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
11/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 8
Gambar 1.5 Contoh grafik untuk menentukan liquid limit
Dari grafik di atas, didapat persamaan kurva: y = …Ln(x) + …
maka untuk N = 25 Liquid Limit = …Ln(25) + … = … %
Cara 2
Dengan rumus:
= .
(1.2)
keterangan:
LL = liquid limit
W n = kadar air pada ketukan ke-n
N = jumlah ketukan
LL 1 = … %
LL 2 = … %
LL 3 = … %
LL 4 = … %
LL 5 = … %
y = … Ln(x) + …
74
75
76
77
78
79
80
81
82
0 10 20 30 40 50 60
Jumlah ketukan
W(%)
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
12/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 9
No. Can Jumlah ketukan W n (%) LL (%)
1 1… … % … %
2 2… … % … %
3 3… … % … %
4 4… … % … %
5 5… … % … %
LL rata-rata = … %
Kesalahan relatif =%100
1
21
cara
caracara
LL
LL LL
= … %
Menentukan harga Flow Index (FI )
Untuk mendapatkan harga Flow Index (FI ) ialah dengan menarik garis lurus
sehingga memotong sumbu pada ketukan ke-10 dan ketukan ke-100.
Kadar air untuk N = 10; W = … Ln(10) + … = … %
Kadar air untuk N = 100; W = … Ln(100) + … = … %
FI =W N=100 – W N=10 (1.3)
= …
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
13/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 10
B. PLASTIC LIMIT (BATAS PLASTIS)
1.1. Standar Acuan
ASTM D 4318 "Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, andPlasticity Index of Soils "
AASHTO T 90"Determining The Plastic Limit and Plasticity Index Of Soils "
SNI 1966:2008 "Cara uji penentuan batas plastis dan indeks plastisitas
tanah"
1.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Mencari kadar air pada batas plastis (plastis limit ) dari sebuah sampel tanah
atau untuk menentukan batas terendah kadar air ketika tanah dalam keadaan
plastis, dan angka Indeks Plastisitas suatu tanah.
1.3. Alat-alat dan Bahan:
a. Alat
Pelat kaca
Container
Spatula
Mangkuk porselin
Oven
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
b. Bahan
Sampel tanah lolos saringan No. 40 ASTM
Air suling
1.4. Teori dan Rumus yang Digunakan:
Di dalam laboratorium, plastic limit didefinisikan sebagai kadar air pada batas
dimana sampel tanah digulung pada pelat kaca hingga mencapai diameter
kurang lebih ⅛ inch (3.2 mm) dan tanah tersebut tepat retak –retak halus.
Dari percobaan ini dapat ditentukan Plastic Index (IP), dimana:
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
14/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 11
I P = LL – PL (1.4)
Kadar air tanah dalam keadaan aslinya biasanya terletak antara batas plastis
dan batas cair. Rumus yang digunakan sama seperti persamaan (1.1):
= ×100%
dengan:
W = kadar air
w 1 = berat tanah basah + container
w 2 = berat tanah kering + container
w 3 = berat container
1.5. Prosedur Praktikum
1.5.1. Persiapan1. Bersihkan alat –alat yang akan digunakan.
2. Siapkan botol penyemprot dan air suling.
3. Siapkan tanah lolos saringan No.40 ASTM.
4. Timbang berat kedua container.
1.5.2. Jalannya Praktikum
1. Masukkan sampel tanah ke dalam mangkuk porselin dan kemudiancampur dengan air suling dan diaduk dengan spatula hingga homogen.
2. Ambil sampel tanah tersebut sedikit lalu gulung di atas pelat kaca sampai
berdiameter ⅛ inch. Bila kadar air berlebih, pada waktu sampel tanah
mencapai diameter ⅛ inch tidak terjadi retak–retak, maka percobaan ini
harus diulang kembali dengan menambahkan sampel tanah. Sedangkan
bila kadar air kurang, sampel tanah akan retak-retak sebelum mencapai
diameter ⅛ inch. Percobaan ini harus diulang kembali dengan
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
15/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 12
menambahkan air sehingga sampel tanah tepat retak –retak pada waktu
mencapai diameter ⅛ inch (gambar 1.5)
Gambar 1.6 Proses menggulung sampel tanah
3. Masukkan sampel tanah yang mulai retak –retak halus pada diameter ⅛
inch ke dalam dua container yang sudah ditimbang beratnya. Berat
container + tanah minimum adalah 15 gram.
4. Tutup container secepatnya agar kadar air tidak berkurang karena
penguapan. Kemudian timbang container yang telah berisi tanah tersebut.
5. Masukkan container dalam keadaan terbuka ke dalam oven berisi tanah
yang telah ditimbang selama kurang lebih 18 jam.
6. Setelah kurang lebih 18 jam dalam oven, keluarkan lalu timbang container
berisi tanah tersebut guna mencari kadar airnya. Pada saat menghitung
kadar air ini jangan lupa tambahkan berat penutup container agar berat
total container seperti pada saat menimbang berat tanah basah
sebelumnya.
1.5.3. Perbandingan dengan ASTM
Pada percobaan, waktu penggulungan tanah tidak ditentukan, sedangkan
pada ASTM waktu penggulungan tanah maksimum adalah dua menit.
Pada percobaan, setelah tanah digulung dan terjadi retak –retak, maka
tanah tersebut dibagi menjadi dua bagian sama besar dan dimasukkan ke
dalam container . Sedangkan pada ASTM, tanah yang telah digulung akan
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
16/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 13
diremukkan kembali dan digulung kembali sampai sampel tanah tersebut
sukar untuk digulung kembali.
1.6. Pengolahan Data
1.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir)
1.6.2. Perhitungan :
Can No. 1 2
Berat tanah basah + Can w 1 (gr) … …
Berat tanah kering + Can w 2 (gr) … … Berat Can w 3 (gr) … …
Berat tanah kering w 2 – w 3 (gr) … …
Berat air w 1 – w 2 (gr) … …
Kadar air W = %10032
21 xww
ww
… % … %
Kadar airrata –rata ( plastic limit ) …
Plastic Index (Rumus 1.4)
I P = LL – PL
I P = …
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
17/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 14
C. SHRINKAGE LIMIT (BATAS SUSUT)
1.1. Standar Acuan
ASTM D 427 "Standard Test Method for Shrinkage Factors of Soils by theMercury Method "
AASHTO T 92 "Standard Method of Test for Determining the Shrinkage
Factors of Soils "
SNI 3422:2008 "Cara uji penentuan batas susut tanah"
1.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Mencari kadar air pada batas susut dari suatu sampel tanah.
1.3. Alat-alat dan Bahan:
a. Alat
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
Coated dish
Shrinkage dish
b. Bahan
Air Raksa
Sampel tanah lolos saringan no. 40 ASTM, kering oven
Vaselin
Gambar 1.7 Peralatan praktikum shrinkage limit : a) Shrinkage dish ; b) Coated dish ; c) AirRaksa
a
b
c
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
18/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 15
1.4. Teori dan Rumus yang Digunakan:
Shrinkage limit adalah kadar air pada batas keadaan semi plastis dan beku. Di
dalam laboratorium, shrinkage limit didefinisikan sebagai batas dimana tidakakan terjadi perubahan volume pada massa tanah, apabila kadar airnya
dikurangi. Pada tahapan ini tanah mengering tanpa diikuti perubahan volume.
Batas susut ditunjukkan dengan kadar air tanah pada tahap mengering dan
tidak terdapat perubahan/pengurangan volume. Rumus yang digunakan:
= (−)−(−) ×100% (1.6)
dengan :
w w = berat tanah basah
w d = berat tanah kering
V w = volume tanah basah
V d = volume tanah kering
ρ w = berat jenis air = 1 gram/cm3
= ×100% (1.7)
1.5. Prosedur Praktikum
1.5.1. Persiapan
1. Siapkan tanah lolos saringan No. 40 ASTM kering udara.
2. Siapkan air suling dan botol penyemprot.
3. Timbang coated dish atau container yang diperlukan.
1.5.2. Jalannya Praktikum
1. Masukkan butiran tanah ke dalam mangkuk porselin dan beri air suling
secukupnya kemudian aduk dengan spatula hingga homogen.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
19/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 16
2. Perlakukan sampel tanah yang sudah homogen tersebut seperti pada
langkah-langkah percobaan liquid limit , usahakan tanah telah merapat
sepanjang 0.5 inch pada kisaran 20-25 ketukan.3. Ambil sampel tanah dari alat cassagrande tersebut ke dalam coated dish
yang sudah diolesi vaseline . Jangan lupa untuk mengetuk-ngetuk coated
dish agar sampel tanah mengisi penuh seluruh bagian coated dish dan
permukaannya rata.
4. Timbang sampel tanah dan coated dish tersebut.
5. Ulangi percobaan tersebut sebanyak dua kali.
6. Diamkan coated dish dan sampel tanah di udara terbuka kurang lebih
selama 18 jam agar tidak mengalami retak-retak akibat pemanasan secara
tiba-tiba.
7. Setelah 18 jam, masukkan sampel tanah ke dalam oven.
8. Setelah sekitar 18 –24 jam di oven, keluarkan coated dish dan tanah kering
dari oven. Timbangnya lagi, dan kemudian hitung volume tanah basah
dan volume tanah kering.
* Hitung volume tanah basah:
Timbang coated dish (w 1).
Masukkan raksa ke dalam coated dish sampai penuh, lalu ratakan
permukaan raksa dengan pelat kaca agar sejajar dengan pinggiran coated
dish.
Kemudian timbang coated dish beserta isinya (w 2).
Volume tanah basah adalah:
= =−
(1.8)
** Hitung volume tanah kering:
Masukkan raksa ke dalam shrinkage dish sampai penuh dan ratakan
dengan pelat kaca.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
20/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 17
Timbang shrinkage dish beserta isinya sehingga diperoleh berat air raksa
dalam shrinkage dish (wHg+S)
Celupkan sampel tanah kering ke dalam shrinkage dish yang berisi raksadengan menekannya secara hati –hati dengan pelat kaca berkaki tiga
sehingga permukaan sampel tanah benar –benar berada tepat di
permukaan air raksa. Sebagian raksa akan tumpah keluar. Proses ini
disebut sub-merging soil cake (gambar 1.6).
Gambar 1.8 Proses sub-merging soil cake
Keluarkan sampel tanah dan timbang kembali shrinkage dish + raksa yang
tersisa (wHg)
Volume tanah kering adalah:
= −
(1.9)
1.5.3. Perbandingan dengan ASTM
Pada percobaan di dalam laboratorium, coated dish yang telah diolesi
vaselin dan diisi tanah diketuk –ketuk agar tidak tersisa gelembung udara
di dalamnya. Sedangkan menurut standar ASTM D-427, coated dish hanya
digoyang –goyangkan.
Pada metode ASTM alat yang dipakai untuk menampung tanah adalah
mangkuk porselin yang mempunyai diameter ±1.75 inch dan tinggi ±0.5
inch, sedangkan dalam percobaan di dalam laboratorium dipakai coateddish .
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
21/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 18
1.6. Pengolahan Data
1.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir)
1.6.2. Perhitungan :
KeKeterangan :
Shrinkage Limit (SL )dish 1 =
%100
d
wd wd w
w
V V ww
= %100...
1............
= …
Shrinkage Ratio (SR )dish 1 = %100d
d
V
w
= %100...
...
= …
No. coated dish 1 2
Berat tanah basah + coated dish w w+c (gr) … …
Berat coated dish w c (gr) … …
Berat tanah basah w w = w w+c - w c (gr) … …
Berat tanah kering + coated dish w d+c (gr) … …
Berat tanah kering w d = w d+c - w c (gr) … … Berat raksa + coated dish w Hg+c (gr) … …
Berat raksa w Hg (gr) … …
Volume tanah basah ( V w ) w Hg / 13.53 … …
Berat raksa + shrinkage dish w Hg+s (gr) … …
Berat raksa + shrinkage dish (setelah sub-
merging soil cake )w’ Hg+s (gr)
… …
Berat raksa yang dipindahkan (w Hg+s ) –(w’ Hg+s ) … …
Volume tanah kering ( V d ) (w’ Hg ) / 13.53 … … Shrinkage Limit SL … …
Shrinkage Ratio SR … …
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
22/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 19
Shrinkage Limit (SL )dish 2 =
%100
d
wd wd w
w
V V ww
= %100...1............
= …
Shrinkage Ratio (SR )dish 2 = %100d
d
V
w
= %100...
...
= …
Shrinkage Limit (SL )rata-rata =2
21 dishdish SLSL
=2
......
= …
Shrinkage Ratio (SR )rata-rata =2
21 dishdish SRSR
=2
......
= …
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
23/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 20
BAB 2
SPECIFIC GRAVITY
2.1. Standar Acuan
ASTM D 854 "Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by
Water Pycnometer "
AASHTO T 100 "Specific Gravity of Soils "
SNI 1964:2008 "Cara Uji Berat Jenis Tanah"
2.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Mendapatkan nilai specific gravity dari butiran tanah, yaitu perbandingan
berat isi tanah dan berat isi air suling pada suhu 4°C.
Specific gravity pada tanah dapat digunakan untuk menghitung hubungan
pada fase tanah, seperti angka pori (void ratio ), derajat kejenuhan (degree of
saturation ), serta densitas dari tanah.
2.3. Alat-alat dan Bahan
a. Alat
Pycnometer dengan volume 500 ml
Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram
Oven
Kompor Listrik
Termometer
Can
Alat Penyemprot
b. Bahan
Sampel tanah lolos saringan No. 40 sebanyak 500 gram, kering oven
Air suling
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
24/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 21
Gambar 2.1 Peralatan praktikum specific gravity : a) Termometer; b) Can ; c) Alat
penyemprot; d) Pycnometer ; e) Kompor listrik
2.4. Teori dan Rumus yang Digunakan
Spesifik gravity pada tanah didefinisikan sebagai berat jenis tanah
dibandingkan dengan berat jenis air suling pada suhu 4°C, dengan persamaan
sebagai berikut:
= (2.1) Dimana:
Gs = spesifik gravity
= berat jenis tanah
= berat jenis airUntuk tanah, berat jenisnya merupakan perbandingan antara berat tanah
dengan volume tanah:
= (2.2) Dimana:
w = berat tanahV = volume tanah
a e
b cd
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
25/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 22
Untuk air, berat jenisnya didefinisikan sebagai berikut:
= (2.3) Dimana:
= berat air = volume air
Dalam percobaan, volume tanah (V s ) selalu harus diusahakan sama dengan
volume air (V w ), sehingga Vw = Vs dan persamaan 2.1. menjadi sebagai
berikut:
= (2.4)
Percobaan specific gravity ini dilakukan pada kondisi suhu T°C, sehingga nilai
tersebut harus dikoreksi dengan faktor koreksi α, sehingga rumus 2.4 tersebut
menjadi:
= (2.5) Dimana:
= berat tanah = berat air = faktor koreksi suhu T°C yang berhubungan dengan temperatur
ruangan pada saat percobaan
Tabel 2.1 berikut merupakan faktor koreksi suhu () yang digunakanberdasarkan acuan standar SNI 1964:2008.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
26/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 23
Tabel 2.1 Hubungan kerapatan relatif air dan faktor koreksi suhu
No.Temperatur
(°C)Hubungan Kerapatan
Relatif AirFaktor Koreksi
Suhu, α
1 18 0.99862 1.00042 19 0.99843 1.0002
3 20 0.99823 1.0000
4 21 0.99802 0.9998
5 22 0.99780 0.9996
6 23 0.99757 0.9993
7 24 0.99733 0.9991
8 25 0.99708 0.9989
9 26 0.99682 0.9986
10 27 0.99655 0.9983
11 28 0.99627 0.9980
12 29 0.99598 0.9977
13 30 0.99568 0.9974
Sumber: SNI 1964:2008
Nilai Gs pada umumnya yang dapat digunakan untuk mengetahui apakah hasil
percobaan benar atau tidak adalah sebagai berikut:
Tabel 2.2 Nilai Gs beberapa jenis tanah
TIPE TANAH GS
Pasir 2.65 - 2.67
Pasir kelanauan 2.67 - 2.70
Lempung anorganik 2.70 - 2.80
Tanah dengan mika dan besi 2.75 - 3.00
Tanah organik 1.0+ - 2.60
Sumber: Bowles (2001)
2.5. Prosedur Praktikum2.5.1. Persiapan
1. Siapkan empat buah pycnometer yang telah dibersihkan dan dikeringkan.
2. Untuk bahan uji digunakan sampel tanah sebanyak 400 gram lolos
saringan No. 40 ASTM dan sudah dikeringkan dalam oven selama ± 24
jam dengan temperatur 110° ± 5°C (230 ± 9° F).
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
27/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 24
2.5.2. Jalannya Praktikum
1. Isi pycnometer dengan air suling sebanyak 500 ml dan timbangberatnya
sehingga didapatkan berat air dan berat pycnometer (wbw). 2. Catat suhu air dalam pycnometer dengan menggunakan termometer.
3. Kembalikan air dalam pycnometer ke dalam wadah awalnya, kemudian
bersihkan dan keringkan kembali pycnometer .
4. Masukkan sampel tanah masing-masing sebanyak 100 gram kedalam
empat pycnomete r secara hati-hati (diusahakan tidak ada butiran tanah
yang menempel pada dinding leher pycnometer karenaakan mengurangi
volume tanah).
5. Isi kembali pycnometer dengan air suling hingga ± ¾ bagianvolumenya.
6. Panaskan pycnometer untuk menghilangkan udara yang terperangkap
dalam tanah pada pycnometer dengan cara dididihkan ± 15 menit
(gunakan kompor listrik).
7. Diamkan pycnometer selama ± 15 jam agar suhu air akhir
diharapkan sama dengan suhu air awal.
8. Catat kembali suhu yang terjadi setelah didiamkan selama ± 15
jam dengan menggunakan termometer. Apabila suhu akhir
sudah sama dengan suhu awal air, timbang kembali pycnometer
berisi air dan tanah tersebut sehingga didapatkan berat
pycnometer + berat air + berat tanah (w bws).
2.5.3. Perbandingan dengan ASTM
Alat dan bahan yang digunakan pada prosedur ASTM D 854-58:
Pycnometer yang digunakan dapat berupa botol labu dengan volume100
ml atau stop erred bottle dengan volume 50 ml.
Sampel tanah yang digunakan adalah seberat 25 gram untuk botol labu
dan 10 gram untuk stoperred bottle .
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
28/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 25
Jalannya percobaan menurut prosedur ASTM:
1. Pycnometer dibersihkan dan dikeringkan, kemudian dicatat beratnya.
2. Pycnometer diisi dengan air suling (dianjurkan memakai kerosin) danditimbang beratnya (wbw).
3. Dibuat tabel untuk wbw pada beberapa suhu air yang diinginkan.
4. Sampel tanah dimasukkan ke dalam botol labu/stoperred bottle yang
berisi air suling/kerosin.
5. Udara yang terperangkap di dalamnya dapat dihilangkan dengan cara:
Dididihkan
Diberi tekanan udara
6. Pycnometer diisi dengan air suling kembali sampai penuh.
7. Berat botol labu/stoperred bottle yang telah berisi tanah dihitungdan
dicatat suhunya.
Perbedaan antara prosedur praktikum dengan prosedur ASTM:
Volume pycnometer yang digunakan adalah 500 ml.
Sampel tanah yang dipakai 100 gram, lolos saringan No. 40 ASTM
dankering oven.
Banyaknya percobaan yang dilakukan bukan berdasarkan suhu air
yangdiinginkan tetapi berdasarkan jumlah sampel yang diinginkan.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
29/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 26
2.6. Pengolahan Data
2.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir)
2.6.2. Perhitungan
= b (2.6)
Dimana:
Ww = berat air
ws = berat tanah = 100 gram
wbw = berat pycnometer + air 500 ml
wbws = berat pycnometer + air + tanah setelah didinginkan
=
Sampel 1Ww = ws = wbw - wbws
= ... + ... - ...
= ...
Gs = = ... x
……
= ...
Sampel 2
Ww = ws = wbw - wbws
= ... + ... - ...
= ...
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
30/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 27
Gs = = ... x
……
= ...
Sampel 3
Ww = ws = wbw - wbws
= ... + ... - ...
= ...
Gs = = ... x
……
= ...
Sampel 4
Ww = ws = wbw - wbws
= ... + ... - ...
= ...
Gs = = ... x
……
= ...
Nilai specific gravity rata-rata
̅ = ∑ = ⋯
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
31/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 28
Kesalahan Relatif
Sampel 1
= |−̅ |̅ = ⋯ %
Sampel 2
= |−̅ |̅ = ⋯ %
Sampel 3
= |−̅ |̅ = ⋯ %
Sampel 4
=|−̅ |
̅
= ⋯ %
Kesalahan Relatif rata-rata
̅ = +++ ̅ = ⋯ %
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
32/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 29
BAB 3
HYDROMETER
3.1. Standar Acuan
ASTM D 421 "Standard Practice for Dry Preparation of Soil Samples for
Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants "
ASTM D 422 "Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils "
AASHTO T 88 "Standard method of test for particle size analysis of soils "
SNI 3423:2008 “Cara uji analisis ukuran butir tanah"
3.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Menentukan distribusi dari butiran tanah yang memiliki diameter yang lebih
kecil dari 0.074 mm (lolos saringan No. 200 ASTM) dengan cara pengendapan
(hydrometer analysis ).
3.3. Alat-alat dan Bahan
a. Alat
Hydrometer (tipe 152 H)
Hydrometer jar (1000 ml)
Gelas ukur
Stopwatch
Pengaduk mekanis (mixer )
Oven
Termometer Celcius
Gelas belimbing
Saringan No. 200 ASTM
Timbangan (ketelitian 0.01 gram)
b. Bahan
Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM, masing – masing 50gram(untuk 3 sampel)
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
33/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 30
Larutan pendispersi 4% (water glass )
Gambar 3.1 Peralatan praktikum hydrometer : a) Gelas mixer; b) Hydrometer jar;
c) Termometer; d) Stopwatch ; e) Gelas ukur; f) Hydrometer 152H; g) Alat penyemprot;
h) Waterglass ; i) Gelas belimbing; j) Mixer
3.4. Teori dan Rumus yang Digunakan
Praktikum ini didasarkan pada hubungan antara kecepatan jatuh dari suatu
butiran di dalam suatu larutan, diameter butiran, berat jenis butiran, berat
jenis larutan dan kepekaan larutan tersebut. Hubungan tersebut dapat
dijabarkan oleh hukum Stokes sebagai:
= −
menjadi
= 2√ ..− (3.1)
d
a
g
c
f
i j
h
eb
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
34/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 31
dengan:
V = kecepatan jatuh dari butiran ( cm/s )
γS = berat jenis butiran ( gr/cm3
)γW = berat jenis larutan ( gr/cm3 )
η = kepekatan larutan ( dyne.s/cm2 )
D = diameter butiran ( cm )
Batasan dari Hukum Stokes:
Hukum ini hanya berlaku jika: 0.0002 mm < D < 0.2 mm.
Butiran yang lebih besar dari 0.2 mm akan menyebabkan turbulensipada
larutan, sedangkan butiran yang lebih dari 0.0002 mm cenderungakan
melakukan gerak Brown (hal ini dipengaruhi oleh gaya tarik dantolak antar
partikel).
Jumlah sampel yang dipergunakan harus jauh lebih sedikit dari
padabutiran yang dipakai (±5 %) ini dilakukan agar tidak terjadi
interferensiselama pengendapan berlangsung. Menurut Bowles,
hydrometer tipe152 H dikalibrasi untuk suspensi larutan yang
mengandung 60 gramdalam 1000 ml air.
Butiran tanah diasumsikan bundar, walaupun asumsi ini tidak 100
%benar. Tanah –tanah yang akan dipakai harus diuraikan dengan
bahandispersi berikut:
untuk tanah yang bersifat alkali/basa diberi sodium metafosfat
(NaPO3) dengan nama dagang Calgon .
untuk tanah yang bersifat asam diberi sodium silikat (Na2SiO3)dengan
nama dagang WaterGlass .
Kecepatan jatuh butiran:
= (3.2)
= 0.5 ( /A) (3.3)
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
35/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 32
dengan:
v = kecepatan jatuh dari butiran.
L = tinggi jatuh butiranT = waktu
Vb = volume Bulb Hydrometer
A = luas penampang Hydrometer
L1 = dapat dilihat pada tabel 3.5 sesuai pembacaanhydometer tipe 152 H
dan dikoreksi terhadap miniskus
Untuk yang sudah dikoreksi :
= CT (3.4)
dengan:
C T = koreksi terhadap temperatur yang dapat dilihat pada tabel 3.3
untuk GS = 2.65 rumus yang digunakan :
% = ×100% (3.5)
sedangkan untuk Gs ≥ 2.65 :
% =×
×100% (3.6)
Dimana: = . .(−) . (3.7)
atau harga a dapat dilihat dalam tabel 3.2
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
36/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 33
Untuk memudahkan perhitungan :
= √ .(−)
menjadi
= √ (3.8)
keterangan :
- satuan dalam L (cm) dan t (menit)
- koefisien K dapat dilihat pada tabel 3.2
Setelah % finer dan D yang saling terkait telah dihitung, maka didapatsuatu
grafik distribusi butiran. Dari grafik ini akan didapat D10, D30 dan D60.
D10 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak10%
(%finer = 10%)
D30 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak30%
(%finer = 30%)
D60 = diameter yang koresponding dengan lolosnya butiran sebanyak60%
(%finer = 60%)
Sehingga koefisien keseragaman (CU) kita bisa dapatkan dengan rumus:
= (3.9)
Definisi koefisien keseragaman untuk beberapa nilai:
CU = 1 , tanah yang hanya memililki satu ukuran butiran
2 < CU< 3 , tanah yang gradasinya sangat buruk
CU > 15 , tanah bergradasi baik
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
37/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 34
Selain itu koefisien curvature (kelengkungan) CC kita bisa dapatkan
denganrumus:
= × (3.10)
1 < CC < 3, dapat dianggap suatu range untuk tanah yang bergradasi baik.
Berikut merupakan tabel yang digunakan pada perhitungan analisis butiran
metode hidrometer. Semua tabel (3.1 –3.5) bersumber dari “Engineering
Properties of Soil and Their Measurement” (Bowles, 2001).
Temp.(°C)
Unit weightof water,
g/cm3
Viscosityof water,
poise*4 1.00000 0.01567
16 0.99897 0.01111
17 0.99880 0.0108318 0.99862 0.01056
19 0.99844 0.01030
20 0.99823 0.01005
21 0.99802 0.00981
22 0.99780 0.00958
23 0.99757 0.00936
24 0.99733 0.00914
25 0.99708 0.00894
26 0.99682 0.00874
27 0.99655 0.0085528 0.99627 0.00836
29 0.99598 0.00818
30 0.99568 0.00801
Gs of soilsolids
Correctionfactor α
2.85 0.96
2.80 0.97
2.75 0.982.70 0.99
2.65 1.00
2.60 1.01
2.55 1.02
2.50 1.04
Temp.(°C)
CT
15 1.10
16 -0.90
17 -0.7018 -0.50
19 -0.30
20 0.00
21 +0.20
22 +0.40
23 +0.70
24 +1.00
25 +1.30
26 +1.65
27 +2.0028 +2.50
29 +3.05
30 +3.80
Tabel 3.1 Properti dari air suling(η = absolut)
Tabel 3. 2 Faktorkoreksi α untuk Gs tanah
Tabel 3.3 Faktorkoreksi temperatur, CT
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
38/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 35
Tabel 3.4 Nilai K* untuk beberapa nilai Gs tanah dan temperaturnya
Temp. (°C) Gs of Soil Solids
2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85
16 0.0151 0.0148 0.0146 0.0144 0.0141 0.0139 0.0137 0.0136
17 0.0149 0.0146 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134
18 0.0148 0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132
19 0.0145 0.0143 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 0.0131
20 0.0143 0.0141 0.0139 0.0137 0.0134 0.0133 0.0131 0.0129
21 0.0141 0.0139 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127
22 0.0140 0.0137 0.0135 0.0133 0.0131 0.0130 0.0128 0.0126
23 0.0138 0.0136 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0124
24 0.0137 0.0134 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0125 0.0123
25 0.0135 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0123 0.0122
26 0.0133 0.0131 0.0129 0.0127 0.0125 0.0124 0.0122 0.012027 0.0132 0.0130 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0120 0.0119
28 0.0130 0.0128 0.0126 0.0124 0.0123 0.0121 0.0119 0.0117
29 0.0129 0.0127 0.0125 0.0123 0.0121 0.012 0.0118 0.0116
30 0.0128 0.0126 0.0124 0.0122 0.0120 0.0118 0.0117 0.0115
Tabel 3.5 Nilai L (kedalaman efektif) yang digunakan pada rumus Stokes untuk diameterpartikel pada alat hidrometer 152 H berdasarkan ASTM
Originalhydrometer
reading(corrected
for meniscusonly)
Effectivedepth L, cm
Originalhydrometer
reading(corrected
for meniscusonly)
Effectivedepth L, cm
Originalhydrometer
reading(corrected
for meniscusonly)
Effectivedepth L, cm
0 16.3 21 12.9 42 9.41 16.1 22 12.7 43 9.22 16.0 23 12.55 44 9.13 15.8 24 12.4 45 8.94 15.6 25 12.2 46 8.85 15.5 26 12.0 47 8.66 15.3 27 11.9 48 8.47 15.2 28 11.7 49 8.3
8 15.0 29 11.5 50 8.19 14.8 30 11.4 51 7.910 14.7 31 11.2 52 7.811 14.5 32 11.1 53 7.612 14.3 33 10.9 54 7.413 14.2 34 10.7 55 7.314 14.0 35 10.5 56 7.115 13.8 36 10.4 57 7.016 13.7 37 10.2 58 6.817 13.5 38 10.1 59 6.618 13.3 39 9.9 60 6.519 13.2 40 9.7
20 13.0 41 9.6
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
39/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 36
3.5. Prosedur Praktikum
3.5.1. Persiapan
1. Siapkan sampel tanah sebanyak 50 gram kering oven.2. Timbang 40 gram water glass sebagai bahan dispersi danmasukkan water
glass ke dalam hydrometer jar , kemudiancampur dengan air suling hingga
mencapai 1000 ml, diaduk hinggahomogen. Campuran ini kemudian
disebut sebagai larutan dispersi.
3. Tuang larutan dispersi sebanyak 125 ml ke dalam gelasbelimbing yang
sudah berisi tanah sebanyak 50 gram dandiamkan selama ± 18 jam.
4. Siapkan satu tabung silinder (1000 ml), kemudian masukkan125 ml
larutan dispersi dan tambahkan air suling hingga 1000 mlke dalam tabung
silinder, tabung ini berfungsi sebagai tabung kontrol.
3.5.2. Jalannya Praktikum
1. Periksa koreksi miniskus dan koreksi nol pada alat hydrometer tipe 152 H
dengan jalan memasukkannya ke dalam tabung kontrol dancatat
pembacaannya.
2. Masukkan campuran tanah dan larutan dispersi yang telah direndam
selama ± 18 jam ke dalam mixer cup dan kemudian tambahkan sejumlah
air suling dengan pipet sehingga mencapai kurang lebih 2/3 dari mixer
cup . Kemudian aduk selama kurang lebih 10 menit.
3. Pindahkan campuran dari mixer cup ke dalam hydrometer jar lalu
tambahkan air suling hingga mencapai 1000 ml.
4. Tutup tabung dengan karet penutup dan mengocoknya secara horizontal
selama kurang lebih satu menit, sampai homogen (gambar 3.1).
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
40/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 37
Gambar 3.2 Proses pengadukan hydrometer jar
5. Segera setelah tabung diletakkan, masukkan hydrometer tipe 152 H
(lakukan dengan hati-hati seperti gambar 3.2). Baca hydrometer (R 1) tepat
pada menit pertama, lalu pada menit kedua kembali membaca hydrometer
(R 2) kemudian angkat kembali hydrometer.
Gambar 3.3 Cara memasukkan hydrometer yang benar (tidak dilepas tiba-tiba)
6. Pada menit yang ke-2.5, masukkan kembali hydrometer dan baca kembali
skalanya hingga menit keempat (R 4).
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
41/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 38
7. Kembali melakukan pembacaan hidrometer untuk menit ke-8, 15, 30, 60,
120, 240, 960 dan 1440.
8. Pada tiap pembacaan hydrometer, suhu pada tabung control selalu dibaca.9. Ulangi langkah 1 sampai 8 untuk beberapa sampel, sebaiknya rentang
antara setiap pembacaan menit ke-1 untuk seluruh sampel adalah 10
menit (misal: R 1 sampel no. 1 adalah pada pukul 10.00, maka R 1 sampel
no. 2 adalah pada pukul 10.10, dan seterusnya).
10. Setelah seluruh sampel sudah dilakukan pencatatan, tuang larutan setiap
sampel ke saringan No. 200 ASTM (jangan dicampur). Butiran tanah yang
tertahan pada saringan ini selanjutnya akan dipakai pada percobaan Sieve
Analysis .
3.5.3. Perbandingan dengan ASTM
Pada prosedur ASTM, pembacaan hydrometer tidak dilakukan pada menit ke-
120, 240, 480 dan 960.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
42/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 39
3.6. Pengolahan Data
3.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir)
3.6.2. Perhitungan:
Sampel No. 1
Dari percobaan Specific Gravity didapat Gs= ...
Dari tabel 3.2., a = ...
Berat tanah Ws = 50 gram
Koreksi nol = ...
Koreksi miniskus = ...
Contoh perhitungan pada pembacaan menit pertama:
T = 29°C → CT dari tabel 3.3 →...
Ra ( Actual Hydrometer Reading ) = R1 = ...
R c (Correction Hydrometer Reading ) = R a - koreksi nol + CT
= ... - ... + ...
= ...
% = × ×100%=…×…
… ×100%= ...R c (Hydrometer Correction only for Reading ) = R a+ koreksi miniskus
= ... + ...
= ...
Dari tabel 3.5, dengan R = ... maka akan diperoleh L = ...
Pada saat menit pertama, t = 1, maka L/t = .../1 = ...
Dari relasi temperatur dengan Gs pada tabel 3.4, maka akan diperoleh nilai K
= ...
Terakhir, diperoleh nilai = √ = √ ……= ...
Untuk hasil perhitungan seluruh pembacaan data dapat dirangkum pada
sebuah tabel seperti di bawah ini:
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
43/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 40
Tanggal Waktu
pembacaan
t
(menit ke-)
Temp.
(oC)
Actual
Hyd.
Reading
(R a )
Corr. Hyd.
reading
(R C )
%
Finer
Hyd.Corr.
only for
Reading
(R h )
L
(Tabel 3.5)L/t
K
(Tabel 3.4)D (mm)
1
2
4
8
15
30
60
120
240
480
960
1440
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
44/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 41
BAB 4
SIEVE ANALYISIS
4.1. Standar Acuan
ASTM D 421"Standard Practice for Dry Preparation of Soil Samples for
Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants "
ASTM D 422 "Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils "
AASHTO T 88 "Standard method of test for particle size analysis of soils "
SNI 3423:2008 “Cara uji analisis ukuran butir tanah"
4.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Mengetahui distribusi ukuran butiran tanah yang berdiameter 4.76 mm sampai
0.074 mm (lolos saringan No. 4 ASTM dan tertahan saringan No. 200) dengan
cara mekanis.
4.3. Alat-alat dan Bahan
a. Alat
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
Saringan standar ASTM No. 10, 18, 40, 60, 100, 200, serta Pan
Piringan kaleng
Can
Motorized Dynamic Sieve Shaker
Sikat gigi Oven
b. Bahan
Tanah dari percobaan hydrometer yang tertahan saringan No. 200
ASTM
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
45/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 42
Gambar 4.1 Peralatan praktikum sieve analyisis : a) Satu set saringan standar ASTM dan
pan; b) Motorized dynamic sieve shaker
4.4. Teori dan Rumus yang Digunakan
Tanah terdiri atas tiga unsur yaitu butiran, air, dan udara. Sifat-sifat suatu
tanah tertentu banyak tergantung pada ukuran butirannya. Ukuran butiran
menentukan klasifikasi macam tanah tersebut. Untuk butiran yang kasar
dipakai metode sieving dalam penentuan distribusi ukurannya.
Tanah dikeringkan dan disaring pada serangkaian saringan dengan ukuran
diameter kisi saringan tertentu mulai dari yang kasar hingga yang halus.
Dengan demikian butiran tanah terpisah menjadi beberapa bagian dengan
batas ukuran yang diketahui. Rumus yang digunakan untuk percobaan sieve
analysis ini adalah:
Persentase tanah tertahan (% tertahan) =
×100% (4.1) Persentase tanah lolos (% lolos) = 100 % - % tertahan (4.2)
a
b
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
46/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 43
wtertahan= wtanah – wtanah total sesudah penyaringan
Kesalahan relatif penimbangan sampel tanah sebelum dan sesudahpenyaringan adalah:
KR =W−W
W ×100% * tidak boleh melebihi 2%
dengan :
wd = berat butiran tanah sebelum proses sieving
wt =berat butran tanah total setelah proses sieving
4.5. Prosedur Praktikum
4.5.1. Persiapan
1. Saring tanah yang digunakan dalam percobaan hydrometer
dengan saringan No. 200 ASTM agar bersih dari butiran clay , silt ,
dan koloid-koloid.
2. Masukkan tanah yang sudah bersih ke dalam can, lalu masukkan
ke dalam oven selama 18 jam.
4.5.2. Jalannya Praktikum
1. Keluarkan tanah dari oven dan diamkan sejenak, lalu timbang
beratnya.
2.
Susun saringan menurut urutan nomor yaitu: 4, 10, 18, 40, 100,200 (dari yang terbesar di atas hingga yang terkecil), dan
terbawah adalah pan.
3. Masukkan tanah yang telah ditimbang ke atas saringan No. 4
ASTM.
4. Letakkan susunan saringan pada mesin pengguncang listrik
(Motorizied Dynamic Sieve Shaker ) dan tutup, kemudian
nyalakan selama 15 menit.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
47/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 44
5. Kumpulkan sampel tanah yang tertahan pada masing-masing
saringan dan selanjutnya timbang dan catat beratnya.
6. Bersihkan saringan dari butiran-butiran tanah yang tertinggalpada setiap saringan dengan bantuan sikat gigi.
4.5.3. Perbandingan dengan ASTM
Menurut standar ASTM, susunan saringan yang dipakai adalah No. 4, 10, 18,
40, 60, 100, 200, dan pan. Sedangkan pada praktikum ini susunan saringan
yang digunakan hampir sama dengan ASTM, hanya saja saringan No. 60 dan
saringan No. 4 tidak dipasang.
4.6. Pengolahan Data
4.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir)
4.6.2. Perhitungan
Sampel No. 1
Berat sampel tanah pada percobaan hydrometer = 50 gram
Berat sampel setelah percobaan hydrometer kering oven (w1) = … gram
Berat sampel yang tertahan pada saringan:
No. 10 ASTM = … gram
No. 18 ASTM = … gram
No. 40 ASTM = … gram
No. 100 ASTM = … gram
No. 200 ASTM = … gram
Pan = … gram
Total (w2) = … gram
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
48/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 45
Presentase Kesalahan= %1001
21
w
ww = … %
Hasil pengolahan data dapat dirangkum seperti pada tabel di bawah ini :
SIEVENO.
DIAMETER(mm)
W. RETAINED(gram)
%RETAINED
%PASSING
4 4.75 … … …
10 2 … … …
18 0.84 … … …
40 0.42 … … … 100 0.15 … … …
200 0.075 … … …
… …
PAN … … …
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
49/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 46
BAB 5
COMPACTION
5.1. Standar Acuan
ASTM D 698 "Standard Test Methods forLaboratory Compaction
Characteristics of Soil UsingStandard Effort "
ASTM D 1557 "Standard Test Methods forLaboratory Compaction
Characteristics of Soil UsingModified Effort "
AASHTO T 99 "The Moisture-Density Relations of Soils Using a 2.5-kg (5.5-
lb) Rammer and a 305-mm (12-in) Drop "
AASHTO T 180 "The Moisture-Density Relations of Soils Using a 4.54-kg (10-
lb) Rammer and 457-mm (18-in) Drop "
SNI 03-2832-1992 "Metode pengujian untuk mendapatkan kepadatan
tanah maksimum dengan kadar air optimum"
5.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Mencari nilai kerapatan kering (γdry) maksimum pada kadar air optimum (Wopt)
dari suatu sampel tanah yang dipadatkan.
Uji pemadatan laboratorium digunakan sebagai dasar dalam menentukan
presentase pemadatan dan kadar air yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi
pemadatan yang sesuai di lapangan.
5.3. Alat-alat dan Bahan (Standard )
a. Alat
Mould , lengkap dengan collar dan base plate
Hammer seberat 5.5 lbs, dengan tinggi jatuh 12 inch
Hydraulic extruder
Pelat baja pemotong
Gelas ukur
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
50/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 47
Wadah untuk mencampur tanah dengan air
Pelat besi/penggaris untuk mengukur tinggi tanah
Timbangan Oven
Jangka sorong
b. Bahan
Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak minimal 5 kantong
@ 2kg (lebih baik digunakan 6 kantong)
Gambar 5.1 Peralatan praktikum compaction : a) Mould (lengkap); b) Hammer ; c) Pelat
besi/penggaris; d) Jangka sorong
5.4. Teori dan Rumus yang Digunakan
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
a
b
cd
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
51/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 48
padamassa tanah. Suatu pemadatan (Compactive Effort = CE) yang dilakukan
tersebut adalah fungsi dari variabel-variabel berikut:
= ... (5.1)
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)
Pemadatan tanah yang dilakukan di laboratorium pada umumnya terdiridari
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:
Table 5.1. Perbedaan Modified Proctor dan Standard Proctor pada uji pemadatan
Test IdentificationStandard Proctor
AASHTO T 99(ASTM D 698)
Modified Proctor AASHTO T 180(ASTM D 1557)
Diameter Mould (inch) 4 6 4 6
Berat Hammer (lbs) 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 (ft-lb/ft3) 12.400 12.400 56.000 56.000
Ukuran ButiranMaksimum Yang Lolos
No.4 (3/4)" No.4 (3/4)" No.4 (3/4)" No.4 (3/4)"
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
52/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 49
Kepadatan tanah bergantung pada kadar airnya. Untuk membuat suatu
hubungan tersebut dibuat beberapa sampel 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.
Gambar 5.2. Perbedaan grafik pemadatan Modified Proctor dan Standard Proctor
Gambar 5.1. menunjukkan perbedaan dari energi pemadatan antara metodestandard proctor dan juga menggunakan modified proctor . Penggunaan
modified proctor yang memiliki energi pemadatan yang hampir 5 kali lebih
besar dari standard proctor menghasilkan γdry maksimum yang lebih tinggi
dibanding standard proctor namun menghasilkan kadar air optimum (wopt)
yang lebih rendah dibandingkan standard proctor .
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
53/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 50
Penentuan kadar air
= ×100% (5.2)
= ( 1 ) (5.3)
= (+) (5.4)
dengan:
W = kadar airwwater = berat air (gram)
wdry = berat tanah kering (gram)
wwet = berat tanah basah (gram)
Penentuan penambahan volume air
= −+ × (5.5)
dengan:
Vadd = volume air yang akan ditambahkan
WX = kadar air yang akan dibuat
W0 = kadar air awal
w = berat sampel tanah (gram)
Perhitungan nilai γwet dan γdry
γ = (5.6)
γ = = (+W) = (+W) (5.7)
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
54/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 51
dengan:
γwet = berat isi tanah dalam keadaan basah (gr/cm3)
wwet = berat tanah basah (gr) V = volume sampel tanah yang telah dipadatkan (cm3)
γdry = berat isi tanah dalam keadaan kering (gr/cm3)
wdry = berat tanah kering(gr)
W = kadar air (%)
Perhitungan nilai Zero Air Void Line (ZAV-line)
ZAV-line adalah garis yang menggambarkan hubungan antara berat isikering
dengan kadar air dalam kondisi derajat kejenuhan (Sr) 100%.
= . +(W.G)/Sr (5.8)
dengan:
GS = nilai specific gravity γW = berat jenis air (gr/cm3)
W = kadar air (%)
Sr = derajat kejenuhan
Perhitungan nilai Compaction Effort (CE)
lihat kembali persamaan (5.1)
= ...
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
55/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 52
5.5. Prosedur Praktikum
5.5.1. Persiapan
1. Siapkan 6 kantong sampel tanah masing-masing 2 kg, lolos saringan No.4 ASTM.
2. Campur seluruh sampel dalam kantong dengan rata dalam satu wadah,
nilai kadar air awal dalam hal ini dianggap sama.
3. Ambil sebagian sampel yang dianggap mewakili nilai kadar air seluruhnya,
dan mencari nilai kadar air sampel tersebut.
4. Kembalikan sampel tanah ke kantongnya masing-masing.
5. Hitung kadar air pada keesokan harinya, lalu tambahkan air pada masing-
masing kantong agar mencapai kadar air yang berbeda-beda.
6. Masukkan sampel tanah ke dalam kantong plastik dan diamkan selama 18-
24 jam (diperam) agar kadar airnya merata.
5.5.2. Jalannya Praktikum
1. Siapkan mould , collar , dan base plate .
2. Timbang mould dan ukur dimensinya untuk mengetahui volume tanah
hasil pemadatan.
3. Masukkan sampel tanah ke dalam mould , perkirakan jumlahnya
sedemikian rupa sehingga setelah dipadatkan tingginya mencapai 1/3
tinggi mould (karena total lapisan pemadatan sebanyak 3 lapis).
4. Tumbuk 25 kali pada setiap lapisan secara merata dengan hammer
seberat 5.5 lb dan tinggi jatuh 12 inch (Standard Proctor ASTM).
5. Setelah pemadatan lapis ketiga selesai, buka collar dan ratakan kelebihan
tanah pada mould dengan pelat pemotong.
6. Timbang berat tanah beserta mould .
7. Keluarkan sampel tanah dari mould dengan bantuan extruder .
8. Ambil bagian atas, tengah, bawah dari sampel tanah tersebut untuk
diperiksa kadar airnya, dengan demikian akan diperoleh kadar air rata-rata
dari sampel tanah setelah dipadatkan.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
56/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 53
5.6. Pengolahan Data
5.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir)
5.6.2. Perhitungan
Menentukan Hubungan W - γdry (contoh: sampel I)
Dimensi mould:
d = … cm
tinggi = … cm
berat = … gram
volume = ¼.π.d2.tinggi = … cm3
Menentukan kadar air sebelum pemadatan
wcan = … gr
w(c+w) = wcan + wwet = … gr
* setelah dioven
w(c+d) = wcan + wdry = … gr
wwater = w(c+w) - w(c+d) = … gr
wdry = w(c+d) - wcan = … gr
W0 =
×100% = ... %Kadar air untuk sampel lainnya dapat dirangkum dalam sebuah tabel seperti
di bawah ini:
Sample wcan w(c+w) w(c+d) wwater wdry W0I … gr … gr … gr … gr … gr … %
II … gr … gr … gr … gr … gr … %
III … gr … gr … gr … gr … gr … %
IV … gr … gr … gr … gr … gr … %
V … gr … gr … gr … gr … gr … %
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
57/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 54
Menghitung penambahan volume air untuk compaction (contoh: sampel I)
W0 =… %
Wx =… %w =… gr
Vadd =−+ × = ... ml
Untuk volume air yang perlu ditambahkan pada sampel lainnya, dapat
dirangkum dalam sebuah tabel seperti di bawah ini:
Sample wcan w(c+w) w(c+d) wwater wdry W0 W x V addI … gr … gr … gr … gr … gr … % … % … ml
II … gr … gr … gr … gr … gr … % … % … ml
III … gr … gr … gr … gr … gr … % … % … ml
IV … gr … gr … gr … gr … gr … % … % … ml
V … gr … gr … gr … gr … gr … % … % … ml
Menentukan kadar air sesudah pemadatan
Pada percobaan, tanah yang sudah dipadatkan diambil sebagian kecil bagian
atas, tengah, dan bawahnya. Sampel tanah pada ketiga lapisan ini dianggap
sama kadar airnya sehingga dapat disatukan dalam satu can .
wcan = … gr
w(c+w) = wcan + wwet = … gr
* setelah dioven
w(c+d) = wcan + wdry = … gr
wwater = w(c+w) - w(c+d) = … gr
wdry = w(c+d) - wcan = … gr
W =
×100% = ... %
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
58/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 55
Menentukan kerapatan kering γdry
W = … %
Wsoil+mould = … gr Wmould = … gr
Wsoil = … gr
Vsoil = Vmould = … cm3
γwet = Wsoil / Vsoil = … cm3
= (+) = … gr/cm3
Untuk hubungan W - γdry setelah compaction pada sampel lainnya, dapatdirangkum dalam sebuah tabel seperti di bawah ini:
Sample w γdry
I … gr … gr /cm3
II … gr … gr/cm3
III … gr … gr/cm3
IV … gr … gr/cm3
V … gr … gr/cm3
Menghitung Garis “Zero Air Void ” (contoh: sampel I)
Sr = 100%
GS = … (percobaan specific gravity )
γwater = 1 gr/cm3
ZAV= . +(W.G)/Sr
Sample W Gs ZAV
I … % … … II … % … … III … % … … IV … % … … V … % … …
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
59/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 56
BAB 6
CALIFORNIA BEARING RATIO
6.1. Standar Acuan
ASTM D 1883 “Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of
Laboratory-Compacted Soils ”
AASHTO T 193 “Standard Method of Test for The California Bearing Ratio ”
SNI 1744:1989 “Metode Pengujian CBR Laboratorium”
6.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Mendapatkan nilai CBR (California Bearing Ratio ) tanah pada kondisi kadar air
optimum atau pada rentang kadar air tertentu dari uji pemadatan.
Nilai CBR ini merupakan metode dalam evaluasi kualitas dan kekuatan dari
lapisan subgrade , subbase , dan base soils pada perkerasan jalan berdasarkan
uji laboratorium.
6.3. Alat-alat dan Bahan
a. Alat
Compaction Hammer
Mould
Sendok pengaduk tanah
Wadah untuk mencampur tanah dengan air
Botol penyemprot air
Pisau baja (straight edge )
Timbangan
Oven
Aluminum can
Stopwatch
Beban logam berbentuk lingkaran ( ± 10 lbs)
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
60/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 57
Bak air
Piringan berlubang dengan dial pengukur swell
Mesin Uji CBR
b. Bahan
Sampel tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak minimal 3 kantong
@ 5 kg
Gambar 5.1 Peralatan praktikum CBR : a) mesin CBR; b) Piringan berlubang dengan dial;
c) Beban logam
6.4. Teori dan Rumus yang Digunakan
Nilai CBR adalah perbandingan antara kekuatan sampel tanah (dengan
kepadatan tertentu dan kadar air tertentu) terhadap kekuatan batu pecah
a b c
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
61/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 58
bergradasi rapat sebagai standar material dengan nilai CBR = 100. Untuk
mencari nilai CBR dipakai rumus:
CBR= e (p)r (p) ×100% (6.1)
Dengan Standard Unit Stress pada harga-harga penetrasi:
Tabel 6.1 Standard Unit Stress pada pengujian CBR
PENETRATION STANDARD UNIT STRESS
mm inch MPa psi
2.5 0.10 6.9 1000
5.0 0.20 10.3 1500
7.5 0.30 13.0 1900
10.0 0.40 16.0 2300
12.7 0.50 18.0 2600
Sumber: AASHTO T 193
Beban (load ) didapat dari hasil pembacaan dial penetrasi yang kemudian
dikorelasikan dengan grafik Calibration Prooving Ring .
Test Unit Load (psi) = tegangan (σ)
=
= ()
(6.2)
Dengan:
A = Luas Piston
P = M. LRC
M = dial reading
LRC = faktor kalibrasi
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
62/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 59
Nilai CBR didapatkan berdasarkan rasio beban untuk penetrasi sedalam 2.5
mm (0.1 inch). Namun, jika nilai CBR pada saat penetrasi 5.0 mm lebih besar,
maka pengujian seharusnya diulang. Jika pengujian kedua memiliki nilai CBRyang lebih besar pada saat penetrasi 5.0 mm, maka nilai CBR tersebut dapat
digunakan.
Dalam uji CBR, dilakukan dua pengujian, yaitu pengujian segera (unsoaked
condition ) dan pengujian jenuh (soaked condition ). Pengujian unsoaked
condition dilakukan segera setelah sampel tanah dipadatkan. Pengujian
soaked condition dilakukan setelah sampel tanah dalam mould
direndam/dijenuhkan selama 96 jam sambil dibebani oleh beban surcharge
sesuai dengan tekanan perkerasan jalan. Dilakukan pula pembacaan
pengembangan tanah (swell reading ) pada interval waktu tertentu.
Perendaman ini dilakukan untuk mengetahui nilai CBR pada saat berada dalam
kondisi jenuh. Nilai CBR pada kondisi jenuh ini akan memberikan informasi
terkait peristiwa pengembangan tanah (soil expansion ) di bawah perkerasan
jalan ketika tanah menjadi jenuh, serta memberikan indikasi adanya
perlemahan kekuatan tanah akibat penjenuhan yang terjadi.
Nilai CBR digunakan untuk mengetahui kualitas tanah terutama yang
digunakan sebagai lapisan base dan subgrade dibawah perkerasan jalan atau
lapangan terbang. Berikut merupakan penilaian CBR dan klasifikasinya
berdasarkan The Asphalt Handbook (1970).
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
63/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 60
Tabel 6.2 Nilai CBR tanah beserta kualitas dan juga kegunaan serta sistem klasifikasinya
Nilai
CBR Kualitas Kegunaan
Sistem Klasifikasi
Unified AASHTO
0-3 Sangat rendah Subgrade OH, CH, MH, OL A5, A6, A7
3-7 Rendah s/d cukup baik Subgrade OH, CH, MH, OL A4, A5, A6, A7
7-20 Cukup baik Subbase OL, CL, ML, SC,
SM, SP
A2, A4, A6, A7
20-50 Baik Base atau
Subbase
GM, GC, SW,
SM, SP, GP
A1b, A2-5, A-3,
A2-6
>50 Sangat baik Base GW, GM A1a, A2-4, A3
Sumber: The Asphalt Handbook (1970)
6.5. Prosedur Praktikum
6.5.1. Persiapan
1. Siapkan 3 plastik sampel tanah lolos saringan No.4 ASTM seberat 5 kg.
2. Rencanakan kadar air pada masing-masing kantong. Kadar air ini
divariasikan -2% s/d -2.5% dari kadar air optimum pada percobaan
Compaction , dan +2 s/d +2.5% dari kadar air optimum. Untuk membuat
kadar air yang diinginkan, cari kadar air awal terlebih. Kemudian
tambahkan air dengan volume tertentu (V ) untuk mencapai kadar air yang
diinginkan menggunakan persamaan berikut:
= −+ × = … ml (5.5)
3. Setelah sampel tanah dicampur dengan air hingga merata,
diamkan/peram sampel tanah tersebut selama ± 24 jam sebelum dilakukan
proses pemadatan.
6.5.2. Jalannya Praktikum
1. Padatkan sampel tanah seperti pada percobaan Compaction.
2. Lakukan penetrasi sampel pada kondisi Unsoaked .
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
64/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 61
a. Timbang mould dan tanah, kemudian diletakan pada mesin CBR dan
berikan beban ring di atas permukaan sampel tanah. Piston diletakkan
di tengah-tengah beban ring sehingga menyentuh permukaan tanah.b. Periksa dan set coading dan dial sehingga menjadi nol.
c. Lakukan penetrasi dengan penurunan konstan 0.05“/menit.
d. Catat pembacaan dial pada penetrasi sebagai berikut: 0.025”, 0.050”,
0.075”, 0.100”, 0.125”, 0.150”, 0.175”, 0.200”, 0.250”.
3. Lakukan penetrasi pada kondisi Soaked.
a. Setelah percobaan pada kondisi unsoaked , rendam sampel tanah tadi
± 96 jam untuk mengetahui nilai CBR pada kondisi swelling .
b. Lakukan pencatatan swelling pada jam pertama dan jam kedua sejak
mulai dimasukkan ke dalam bak air. Catat pembacaan selanjutnya
pada jam ke-24, 48, 72, dan 96 jam.
c. Setelah ± 96 jam, angkat mould dan tanah, kemudian lakukan
penetrasi seperti pada percobaan unsoaked namun permukaan yang
digunakan adalah yang sebaliknya.
d. Setelah selesai, keluarkan sampel tanah dan kemudian ambil sebagian
tanah di lapisan atas, sebagian tanah di lapisan tengah, dan sebagian
lagi tanah pada lapisan bawah untuk dihitung kadar airnya.
6.5.3. Perbandingan dengan ASTM
1. Menurut ASTM, pembacaan dial dilakukan pada jam pertama, kedua,
ketiga, hari ke-2, hari ke-3, dan hari ke-4. Sedangkan pada praktikum ini
hanya dilakukan pembacaan pada dua jam pertama berturut-turut dan
dilanjutkan hari ke-2, hari ke-3, dan hari ke-4.
2. Menurut ASTM pembacaan dial dilakukan hingga dial menunjukkan 0.3“,
sedangkan pada praktikum ini dilakukan pembacaan dial hingga 0.25“.
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
65/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 62
6.6. Pengolahan Data
6.6.1. Data Hasil Praktikum (terlampir)
6.6.2. Perhitungan
Menentukan Volume air yang ditambahkan
W0 = … %
W1 = … %
= −+ × = … ml (5.5) = …− …+ … × … = … ml
Membuat Grafik yang Menunjukkan Penetrasi Tanah terhadap
Tegangan/Beban (terlampir)
Menentukan Nilai CBR pada penetrasi 0.1” dan 0.2” pada kondisi Unsoaked
dan Soaked
Penetrasi 0.1”
Unsoaked : CBR= …×…… × 100% = …% Soaked : CBR= …×…… × 100% = …%
Penetrasi 0.2”
Unsoaked : CBR= …×……
× 100% = …% Soaked : CBR= …×…… × 100% = …%
Penetration (inch)CBR
Unsoaked Soaked
0.1 ... ...
0.2 ... ...
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
66/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 63
Membuat Grafik Tegangan Terhadap Penetrasi
Menghitung Nilai Swelling Test
= dial (96 jam × 2.54 × 0.001)tinggi mould ×100%
Hasil pengamatan dapat dirangkum seperti tabel di bawah ini:
t (waktu) Dial Reading Swell (%)0 jam
1 jam
2 jam
3 jam
4 jam
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
67/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 64
BAB 7
PERMEABILITY
7.1. Standar Acuan
ASTM D 2434 "Standard Test Method for Permeability of Granular Soils
(Constant Head)"
AASHTO T 215 "Standard Method of Test for Permeability of Granular Soil
(Constant Head) "
7.2. Maksud dan Tujuan Percobaan
Mencari nilai permeabilitas k dari suatu sampel tanah.
7.3. Alat-alat dan Bahan
a. Alat
Mould permeability
Gelas ukur
Penggaris
Jangka sorong
Stopwatch
Timbangan dengan ketelitian 0.1 gram
Alat Constant Head Test
b. Bahan
Tanah lolos saringan No. 4 ASTM sebanyak ± 3 kg
Pasir
Air
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
68/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 65
Gambar 7.1 Peralatan praktikum permeability : a) Alat constant head test ; b) penggaris; c)
Mould Permeability ; d) Jangka sorong; e) Hammer ; f) Gelas ukur
7.4. Teori dan Rumus yang Digunakan
Debit air yang mengalir q melalui tanah pada suatu cross-section areaA adalah
proporsional terhadap gradien i yaitu :
A
q~ i q = k i A (7.1)
Koefisien k disebut sebagai “koefisien permeabilitas” Darcy atau “koefisien
permeabilitas” atau “permeabilitas tanah”. Sehingga dengan begitu,
c
d e f
a
b
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
69/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 66
permeabilitas adalah properti tanah yang menunjukkan kemampuan tanah
untuk meloloskan air melalui partikel-partikelnya.
Permeabilitas dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah yang
berhubungan dengan seepage (rembesan) di bawah bendungan, disipasi air
akibat pembebanan tanah, dan drainase dari lapisan subgrade, bendungan,
atau timbunan. Selain itu tegangan efektif yang diperlukan dalam perhitungan
masalah-masalah di atas juga secara tidak langsung berkaitan dengan
permeabilitas.
Permeabilitas tergantung oleh beberapa faktor. Yang utama adalah sebagai
berikut :
1. Ukuran butiran. Secara proporsional, ukuran pori berhubungan dengan
ukuran partikel tanah
2. Properti aliran pori. Untuk air adalah viskositasnya, yang akan berubah
akibat dipengaruhi perubahan temperatur.
3. Void ratio
4. Bentuk dan susunan pori-pori tanah
5. Derajat saturasi. Kenaikan derajat saturasi pada tanah akan menyebabkan
kenaikan nilai permeabilitas.
Setidaknya ada empat metode di laboratorium untuk mencari nilai
permeabilitas tanah, yaitu metode Capillarity Head Test , korelasi data
konsolidasi untuk menghitung permeabilitas, Variable Head Test , dan
Constant Head Test . Constant Head umumnya lebih sering digunakan pada
tanah cohesionless daripada Variable Head karena instrumen yang lebih
sederhana.
Metode Constant Head Test
Metode ini hanya digunakan pada tanah dengan permeabilitas tinggi. Oleh
karena itu, pada percobaan yang akan dilakukan perlu ditambahkan pasir
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
70/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 67
untuk memodifikasi permeabilitas tanah lempung yang sangat kecil. Prinsip
pada percobaan ini dapat dilihat pada gambar.
Gambar 7.2 Susunan alat Constant Head Permeability Test
Penentuan nilai k dilakukan dengan cara mengukur penurunan tinggi muka airselama periode waktu tertentu dan pada saat ini tegangan air menjadi tidak
tetap sehingga rumus Darcy dapat digunakan. Misalnya pada ketinggian air
(h ), penurunan (dh ) akan membutuhkan waktu (dt ), maka koefisien
permeabilitas dapat diturunkan dari rumus Darcy sehingga menjadi:
q = k i A
hi
L
t h A
I qk
(7.2)
dengan:
k = koefisien permeability
A = luas sample tanah
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
71/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 68
t = selang waktu
L = tinggi sampel tanah
Apabila air yang melalui sampel tanah sedikit seperti pada sampel tanahlempung murni dimana nilai k sangat kecil, maka metode ini tidak efektif lagi
digunakan untuk mengukur nilai k . Sehingga akan lebih baik menggunakan
cara yang kedua, yaitu metode Variable Head .
Metode Variable Head Test
Gambar 7.3 Susunan alat Variable Head Permeability Test
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
72/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 69
Jumlah air yang mengalir pada standpipe dalam waktu tertentu adalah :
dt dhavaq
dengan :
a = luas cross-sectionstandpipe
dh/dt = penurunan muka air
Sedangkan jumlah air yang merembes melalui tanah dalam waktu tertentu
pada permeameter adalah :
L
hk Aq
lalu dengan menyamakan jumlah air yang masuk = jumlah air yang keluar
out in qq
L
hk A
dt
dh..
1
0
1
0
h
h
h
h La
dt k A
h
dh
La
t k A
h
h
1
0ln
1
010log3.2
h
h
t A
Lak
(7.3)
dengan:
a = luas cross-section standpipe
L = panjang sampel di dalam permeameter
A = luas cross-section permeameter
t = jumlah waktu pada waktu pengukuran
h 0 , h 1 = tinggi head (lihat gambar 7.2)
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
73/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 70
Koefisien Permeabilitas pada suhu kamar (ToC) adalah K T sedangkan untuk
suhu standar (20oC) perlu dikonversi menjadi:
K 20 = K T( η T / η 20 ) (7.4)
dimana:
ηT = viskositas cairan pada temperatur T°C.
η20 = viskositas cairan pada temperatur 20°C.
Perbandingan viskositas dapat dilihat pada gambar 7.3 di bawah ini (tabel
koreksi viskositas cairan).
Gambar 7.4 Grafik ηT /η20 (data International Critical Tables, Vol. V)
Temperatur oC
8/19/2019 Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah
74/183
Laboratorium Mekanika TanahDepartemen Teknik Sipil - Fakultas TeknikUniversitas Indonesia
Buku Praktikum Mekanika Tanah 71
Menurut Tabel Koefisien Permeabilitas BS 8004: 1986, nilai-nilai permeabilitas
untuk berbagai jenis tanah pada suhu standar (20o
C) adalah sebagai berikut:
Tabel 7.1 Koefisien permeabilitas (m/s) (BS 8004: 1986)
1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10
Kerikil
bersih
Pasir bersih dan
campuran pasir-kerikil
Pasir sangat halus,
lanau dan lempung-
lanau berlapis-lapis
Lempung tak bercelah dan
lempung lanau (>20%
lempung)Lempung yang mengalami pengawetan dan
bercelah
Menurut Cassagrande pada tahun 1938, nilai-nilai permeability untuk berbagai
jenis tanah pada suhu standar (20oC) adalah sebagai berikut:
Tabel 7.2 Koefisien permeabilitas menurut Cassagrande
Jeni