Laporan Praktikum Specific Gravity

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia NAMA PRAKTIKAN

KELOMPOK

: M. Giezky Natakusumah

(1606884994)

Wa Ode Noor Julia G.

(1606833375)

Wira Nanda Putra

(1606904466)

: R7

TANGGAL PRAKTIKUM : 10 Maret 2018 JUDUL PRAKTIKUM

: Specific Gravity

ASISTEN

:

PARAF DAN NILAI

:

I.

PENDAHULUAN

1.1 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”

1.2 Maksud dan Tujuan Percobaan Mendapatkan nilai specific gravity dari butirran tanah, yaitu perbandingan berat isi tanah dan berat isi air suling pada suhu 20˚ 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.

1.3 Alat-alat dan Bahan a. Alat 

Pycnometer dengan volume 500 ml



Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram



Oven



Kompor Listrik

Specific Gravity

1

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Termometer



Can



Alat Penyemprot

b. Bahan 

Sampel tanah lolos saringan No.4 sebanyak 500 gram, kering oven



Air suling

Gambar 2 Peralatan pratikum specific gravity (Sumber : Buku Panduan Pratikum Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil Universitas Indonesia)

1.4 Teori dan Rumus yang Digunakan Specific gravity pada tanah didefinisikan sebagai berat jenis tanah dibandingan dengan berat jenis air suling pada suhu 4˚C, dengan persamaan berikut: 𝐺𝑠 =

𝛾𝑠 𝛾𝑤

Dimana: Gs = specific gravity γs = berat jenis tanah γw = berat jenis air

Specific Gravity

2

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia Untuk tanah, berat jenisnya merupakan perbandingan antara berat tanah dengan volume tanah: 𝛾𝑠 =

𝑤𝑠 𝑉𝑠

Dimana: ws

= berat tanah

Vs

= volume tanah

Untuk air, berat jenisnya didefinisikan sebagai berikut: 𝑤𝑤 𝛾𝑤 = 𝑉𝑤 Dimana: ww

= berat air

V

= volume air

Dalam percobaan, volume tanah (Vs) selalu harus diusahakan sama dengan volume air (Vw), sehingga Vs = Vw dan persamaan specific gravity menjadi sebagai berikut: 𝐺𝑠 =

𝑤𝑠 𝑤𝑤

Percobaan specific gravity ini dilakukan pada kondisi suhu ToC, sehingga nilai tersebut harus dikoreksi dengan faktor koreksi α, sehingga rumus diatas tersebut menjadi: 𝐺𝑠 = 𝛼

𝑤𝑠 𝑤𝑤

Dimana: ws

= berat tanah

ww

= berat air

α

= faktor koreksi suhu ToC yang berhubungan dengan temperatur ruangan pada saat percobaan

Specific Gravity

3

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia Berikut merupakan faktor koreksi suhu (α) yang digunakan berdasarkan acuan standar SNI 1964:2008, Tabel 1. Hubungan kerapatan relatif air dan faktor koreksi suhu No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Temperatur Hubungan Kerapatan (°C) Relatif Air 18 0.9986244 19 0.9984347 20 0.9982343 21 0.9980233 22 0.9978019 23 0.9975702 24 0.9973286 25 0.9970770 26 0.9968156 27 0.9965451 28 0.9962652 29 0.9959761 30 0.9956780 Sumber: SNI 1964:2008

Faktor Koreksi Suhu, α 1.0004 1.0002 1.0000 0.9998 0.9996 0.9993 0.9991 0.9989 0.9986 0.9983 0.9980 0.9977 0.9974

Nilai Gs pada umumnya yang dapat digunakan untuk mengetahui apakah hasil percobaan benar atau tidak, berikut acuan yang dapat digunakan : Tabel 2. Nilai Gs beberapa jenis tanah TIPE TANAH Pasir Pasir kelanauan Lempung anorganik Tanah dengan mika dan besi Tanah organik Sumber: Bowles (2001)

Specific Gravity

GS 2.65 - 2.67 2.67 - 2.70 2.70 - 2.80 2.75 - 3.00 1.0+ - 2.60

4

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia 1.5 Teori Tambahan Harga specific gravity dari butiran tanah sering dibutuhkan dalam bermacam-macam keperluan perhitungan dalam mekanika tanah. Hargaharga itu dapat ditentukan secara akurat di laboratorium. Tabel 3 menunjukkan harga-harga berat spesifik beberapa mineral yang umum terdapat pada tanah. Tabel 3. Berat spesifik mineral-mineral penting

Sumber: Braja M. Das, seventh edition

Specific Gravity

5

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia II.

PRAKTIKUM

2.1 Persiapan Praktikum 1. Menyiapkan sebuah 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 temperature 110° ± 5°C (230 ± 9°F).

2.2 Jalannya Praktikum 1. Mengisi pycnometer dengan air suling sebanyak 500 ml 2. Mengukur dan mencatat suhu air dalam pycnometer dengan menggunakan thermometer 3. Menimbang berat air tersebut sehingga didapatkan berat air dan berat pycnometer (𝑊𝑏𝑤 ) 4. Mengembalikan air dalam pycnometer ke dalam wadah awalnya hingga tersisa volume air di dalam pycnometer adalah ¼ bagian 5. Memasukkan sampel tanah sebanyak 100 gram ke dalam pycnometer dengan menggunakan corong 6. Membersihkan tanah-tanah yang menempel pada corong dan leher pycnometer dengan menggunakan alat penyemprot 7. Memanaskan pycnometer dengan menggunakan kompor listrik selama ± 15 menit (hingga mendidih) 8. Menggoyang-goyangkan pycnometer setiap 3 menit 9. Mendiamkan pycnometer beberapa jam, lalu ditambahkan dengan air suling hingga volumenya sedikit lebih banyak dari 500 ml 10. Mendiamkan pycnometer selama minimal 15 jam 11. Mengukur suhu air dalam pycnometer 12. Memanaskan pycnometer hingga suhu air dalam pycnometer hingga seperti suhu semula (jika belum sama dengan suhu awal) Specific Gravity

6

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia 13. Mengurangi volume air dalam pycnometer hingga batas 500 ml 14. Menimbang kembali pycnometer berisi air dan tanah tersebut sehinga didapatkan berat pycnometer + berat air + berat tanah (Wbws).

2.3 Perbandingan dengan ASTM Alat dan bahan yang digunakan pada prosedur ASTM D 854-58: 

Pycnometer yang digunakan dapat berupa botol labu dengan volume 100 ml atau stoperred bottle dengan volume 50 ml



Sampel tanah yang digunakan adalah seberat 25 gram untuk botol labu dan 10 gram untuk stoperred bottle

Jalannya percobaan menurut prosedur ASTM: 1. Membersihkan dan mengeringkan pycnometer dibersihkan dan dikeringkan, kemudian mencatat beratnya. 2. Mengisi pycnometer dengan air suling (dianjurkan memakai kerosin) dan ditimbang beratnya (Wbw). 3. Membuat tabel untuk Wbw pada beberapa suhu air yang diinginkan. 4. Memasukkan sampel tanah ke dalam botol labu atau stoperred bottle yang berisi air suling atau kerosin. 5. Menghilangkan udara yang terperangkap di dalam tanah dengan cara: 

Dididihkan



Diberi tekanan udara

6. Mengisi pycnometer dengan air suling hingga penuh 7. Menghitung berat botol labu atau stoperred bottle yang telah berisi tanah dan mencatat 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 dan kering oven.

Specific Gravity

7

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia 

Banyaknya percobaan yang dilakukan bukan berdasarkan suhu air yang diinginkan tetapi berdasarkan sampel yang diinginkan.

Specific Gravity

8

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia III. PENGOLAHAN DATA

3.1 Data Hasil Praktikum Tabel 4. Data Pengamatan Hasil Praktikum Kelompok

Keterangan Berat tanah (ws) Berat pycnometer + air 500 ml (wbw)

R7

R8

R9

100 gr

100 gr

100 gr

665.1 gr

657.2 gr

660.7 gr

728.1 gr

719.7 gr

723.1 gr

27˚ C

27˚ C

27˚ C

Berat pycnometer + air + tanah setelah didinginkan (wbws) Temperatur

Sumber: Data Pengamatan Praktikum, 2017

3.2 Perhitungan 𝑊𝑤 = 𝑤𝑠 + 𝑤𝑏𝑤 − 𝑤𝑏𝑤𝑠 Dimana: Ww = berat air ws

= berat tanah = 100 gram

wbw = berat pycnometer + air 500 ml wbws = berat pycnometer + air + tanah setelah didinginkan Specific Gravity 𝑤

Gs = 𝛼 𝑤 𝑠

𝑤

Specific Gravity

9

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia Sampel 1 – Kelompok R7 Ww

= ws + wbw – wbws = 100 + 665.1 – 728.1 = 37 gram

Gs

𝑤

= 𝛼 𝑤𝑠

𝑤

= 0.9983 ×

100 37

= 2.698 Sampel 2 – Kelompok R8 Ww

= ws + wbw – wbws = 100 + 657.2 – 719.7 = 37.5 gram

Gs

𝑤

= 𝛼 𝑤𝑠

𝑤

100

= 0.9983 × 37.5 = 2.662 Sampel 3 – Kelompok R9 Ww

= ws + wbw – wbws = 100 + 660.7 – 723.1 = 37.6 gram

Gs

𝑤

= 𝛼 𝑤𝑠

𝑤

100

= 0.9983 × 37.6 = 2.655

Nilai Specific Gravity Rata-Rata ̅̅̅ 𝐺𝑠 =

∑ 𝐺𝑠 2.698 + 2.662 + 2.655 = 𝑛 3

̅̅̅ 𝐺𝑠 = 2.672

Specific Gravity

10

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kesalahan Relatif 

Sampel 1 – Kelompok R7

kesalahan relatif 1 =

̅̅̅𝑠 | |𝐺𝑠1 −𝐺 ̅̅̅𝑠 𝐺

=

̅̅̅𝑠 | |𝐺𝑠1 −𝐺 ̅̅̅𝑠 𝐺

=

̅̅̅𝑠 | |𝐺𝑠1 −𝐺 ̅̅̅ 𝐺𝑠

=

|2.698−2.672| 2.672

KR1 = 0.97% 

Sampel 2 – Kelompok R8

kesalahan relatif 2 =

|2.662−2.672| 2.672

KR2 = 0.37% 

Sampel 3 – Kelompok R9

kesalahan relatif 3 =

|2.655−2.672| 2.672

KR3 = 0.64%

Kesalahan Relatif Rata-Rata kesalahan relatif =

𝐾𝑅1 + 𝐾𝑅2 + 𝐾𝑅3 3

KR = 0.66%

Specific Gravity

11

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia IV. ANALISIS

4.1 Analisis Percobaan Praktikum modul specific gravity dilakukan pada hari Sabtu, 10 Maret 2018 secara manual di Laboratorium Mekanika Tanah, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia. Praktikum ini bertujuan untuk mendapatkan nilai specific gravity dari butiran tanah. Sebelum memulai praktikum, praktikan menyiapkan alat dan bahan terlebih dahulu. Alat yang digunakan yaitu pycnometer yang sudah dibersihkan dan dikeringkan, timbangan, oven, kompor listrik, termometer, can, dan alat penyemprot. Bahan uji yang digunakan berupa sampel tanah sebanyak 500 gram lolos saringan No. 4 ASTM yang sudah dikeringkan dalam oven selama ±24 jam dengan temperatur 110˚C ± 5˚C. Hal yang pertama dilakukan yaitu mengisi pycnometer dengan air suling sebanyak 500 ml. Kemudian pycnometer tersebut ditimbang sehingga didapat data berupa berat air dan berat pycnometer (wbw). Suhu air dalam pycnometer diukur sehingga didapat data berupa temperatur. Suhu air pada percobaan yang sebenarnya sebesar 4˚C, namun suhu tersebut sangat sulit dicapai sehingga diperlukan pengukuran suhu air yang nantinya akan dikoreksi dengan faktor koreksi suhu. Air di dalam pycnometer kemudian dikembalikan ke dalam wadahnya, dan pycnometer dibersihkan dan dikeringkan. Selanjutnya, sampel tanah sebanyak 100 gram dimasukkan dan dicampur dengan air suling hingga 2/3 volume pycnometer. Pada praktikum ini digunakan air suling agar tanah tidak tercampur dengan mineral berlebih. Sampel tanah yang menempel pada dinding leher pycnometer diusahakan untuk tidak menempel dengan cara menyiram sampel tanah tersebut dengan air suling yang dikeluarkan dari botol penyemprot. Hal ini dilakukan agar tidak mengurangi volume tanah. Pycnometer ini kemudian didiamkan selama ±24 jam. Setelah didiamkan, pycnometer dipanaskan di atas kompor listrik selama ±10 Specific Gravity

12

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia menit. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan udara yang terperangkap dalam tanah pada pycnometer. Sesudah itu, pycnometer kembali didiamkan selama ±15 jam agar suhu akhir sama dengan suhu awal air. Setelah didiamkan ±15 jam, pycnometer diisi dengan air hingga mencapai batas pada pycnometer. Termometer dimasukkan ke dalam pycnometer dan apabila suhu akhir sudah sama dengan suhu awal air, pycnometer tersebut ditimbang sehingga didapat data berat pycnometer + berat air + berat tanah (wbws).

4.2 Analisis Hasil Data yang didapat pada praktikum ini berupa berat tanah (ws), berat pycnometer + air 500 ml (wbw), berat pycnometer + air + tanah setelah didinginkan (wbws), dan temperatur air dari 3 sampel tanah yang sama. Data ini diolah secara manual untuk didapat nilai berat air yang kemudian dipakai untuk mencari nilai specific gravity. Berat air didapat dari berat tanah ditambah dengan berat pycnometer + air 500 ml dan dikurang dengan berat pycnometer + air + tanah setelah didinginkan. Pada sampel 1, didapat berat air sebesar 37 gram, sampel 2 sebesar 37.5 gram, dan sampel 3 sebesar 37.6 gram. Untuk mendapat nilai specific gravity, dibutuhkan data berupa faktor koreksi suhu, berat tanah dan berat air. Koreksi suhu diperlukan karena pada percobaan yang sebenarnya, suhu yang digunakan yaitu pada suhu 4˚C. Sedangkan, suhu tersebut sangat sulit dicapai di laboratorium. Pada sampel 1, didapat specific gravity sebesar 2.698, sampel 2 sebesar 2.662, dan sampel 3 sebesar 2.655. Specific gravity dari 3 sampel tanah itu dirata-ratakan dan didapat sebesar 2.672. Berdasarkan tabel 2, tanah dengan specific gravity diantara 2.67-2.70 merupakan tipe tanah pasir kelanauan. Berdasarkan tabel 3, mineral dengan specific gravity sebesar 2.672 adalah montmorillonite, sodium & calcium feldspar, dan chlorite.

Specific Gravity

13

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia 4.3 Analisis Kesalahan Kesalahan relatif yang didapat pada praktikum ini sebesar 0.66%. Nilai kesalahan relatif mengindikasikan bahwa adanya kesalahan-kesalahan yang dilakukan saat praktikum: 1. Kesalahan Paralaks Pada saat pembacaan termometer, dikarenakan adanya meniskus dan adhesi-kohesi di permukaan air. 2. Kesalahan Praktikan Terdapat tanah yang terbuang dikarenakan sampel tanah tersebut menggandung debu dan debu tersebut berteberan pada saat dimasukkan ke dalam pycnometer.

V.

KESIMPULAN

1. Pada praktikum ini, nilai specific gravity yang didapat sebesar 2.672. 2. Berdasarkan tabel 2, sampel tanah tersebut merupakan tipe tanah pasir kelanauan. 3. Berdasarkan tabel 3, mineral dengan specific gravity sebesar 2.672 adalah montmorillonite, sodium & calcium feldspar, dan chlorite. 4. Kesalahan relatif yang didapat pada praktikum ini sebesar 0.66%.

VI. APLIKASI

Terdapat berbagai macam penggunaan specific gravity dalam mekanika tanah. Specific gravity dapat digunakan untuk menentukan tipe tanah, seperti dalam praktikum ini didapat tipe tanah berupa pasir kelanauan dari nilai SG-nya. Selain itu, dapat ditentukan hubungan antar fase pada tanah seperti angka pori (e) dan derajat kejenuhan (S).

𝑒=

Specific Gravity

1 ×𝑤×𝐺 𝑆 14

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia Dimana: e = angka pori S = derajat kejenuhan w = kadar air G = specific gravity

VI. REFERENSI Laboratorium Mekanika Tanah. 2018. Buku Panduan Praktikum Mekanika Tanah. Depok: Departemen Teknik Sipil Universitas Indonesia. Das, Braja M. dkk. 1995. Mekanika Tanah: Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Specific Gravity

15

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia VII. LAMPIRAN

Gambar 1. Praktikan mengisi pycnometer dengan air suling

Gambar 2. Penimbangan berat air suling + pycnometer

Specific Gravity

16

Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Gambar 3. Praktikan mendidihkan pycnometer

Specific Gravity

17