Laporan PraktikumMekanika Tanah Teknik Pertambangan FTM, ITM(MEDAN)
BAB II
SIEVE ANALISIS
2.1 Maksud Dan Tujuan
Adapun maksud
dari pelaksanaan prkatikum Sieve Analisis ini adalah untuk mengetahui
sifat-sifat fisik dari tanah yang akan diuji, dimana tanah merupakan material
yang terdiri dari agregat (butiran) dan mineral-mineral padat yang tidak
tersementasi satu sama lain, mengetahui proses mekanis kerja alat dan prosedur
kerja percobaan. Dimana tanah merupakan material yang terdiri dari agrerat
(butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi satu sama lain dan berasal
dari bahan- bahan organik dan anorganik yang telah melapuk.
Tujuan dari
percobaan sieve analisis adalah untuk mengetahui suatu tanah yang akan diuji,
apakah tanah tersebut bergradasi buruk, bergradasi seragam ataupun bergadasi
baik, sekaligus untuk mengetahui ukuran butir tanah.
2.2 Dasar Teori
Pengukuran
ukuran butiran tanah merupakan hal penting dalam mengetahui sifat sifat tanah
sangat tergantung pada ukuran butirnya. Disamping itu ukuran tanah juga
digunakan dalam pengklasifikasian bermagam macam tanah tertentu ada dua cara
yang umum digunakan untuk mendapatkan distribusi ukuran butir tanah yaitu:
- Analisis Ayakan
- Analisis Hidrometer
Sieve analisis
(analisa ayakan) adalah suatu percobaan menyaring contoh tanah melalui satu set
ayakan, dimana lubang-lubang ayakan tersebut makin kecil secara berurutan
kebawa, cara ini biasanya digunakan untuk menyaring material atau partikel
berdiameter ≥ 0,075 mm.
Ukuran butiran
tanah ditentukan dengan menyaring sejumlah tanah melalui seperangkat saringan
yang disusun dengan lubang yang paling besar berada paling atas dan makin
kebawah makin kecil. Jumlah tanah yang tertahan pada saringan tersebut disebut
salah satu dari ukuran butir conto tanah itu. Pada kenyataannya pekerjaannya
hanya mengelompokan sebahagian dari tanah terlekat di antara dua ukuran.
Ukuran butir
tanah tergantung dari diameter partikel tanah yang membentuk dari masa tanah
itu. Karena pada pemeriksaan microskopis masa tanha menunjukan bahwa hanaya
sedikit apa bila memang ada partikel-partikel yang bundar dan mempunyai
diameter, kita dapat menarik kesimpulan bahwa ini adalah deskripsi mengenai
tanah yang agak longsor.
Analisis ayakan
dari sebuah conto tanah melibatkan penentuan persentase berat partikel dalam
rentan ukuran yang berbeda. Distribusi ukuran partikel tanah berbutir kasar
dapat ditentukan dengan metode pengayakan (sieving) conto tersebut dilewatkan
melalui satu set saringan standart yang memiliki lubang makin kecil ukurannya
dari atas kebawah. Berat tanah yang tertahan ditiap saringan ditentukan dan
persentase kumulatif dari berat tanah yang melewati tiap saringan dihitung
beratnya. Jika terdapat partikel yang bgerbutir halus pada tanah conto tanah
tersebut harus dibersihkan terlebih dahulu dan butiran halus tersebut dengan
cara mencucinya denganh air melalui saringan berukuran terkecil.
Distribusi
ukuran partikel tanah berbutir halus atau fraksi butir halus dari tanah
berbutir kasar dapat ditentukan dengan metode pengendapan (sedimentasi). Metode
ini didasarkan pada hukum Stokes yang mengatur kecepatan pengendapan partikel
berbentuk bola dalam suatu suspensi makin besar paartikel makin besar pula kecepatan
pengendapannya dan sebaliknya. Hukum tersebut tidak berlaku pada partikel
partikel yang berukuran > 0,0002 mm, dimana pergerakannya dipengaruhi oleh
gerak Brown. Ukuran partikel ditentukan sebagai diameter sebuah bentuk bola
yang akan turun mengendap dengan kecepatan yang sama dengan partikel. Conto
tanah yang akan diuji terlebih dahulu dibersihkan dari material material
organik dengan menggunakan hidrogen peroksida.
Conto tersebut
kemudian dibuat menjadi suspensi didalam air suling dari larutan pemisah butir
butir ditambah agar partikel – partikel satu sama lain saling terpisahkan.
Suspensi yang telah jadi ditempatkan didalam tabung pengendap. Dari hukum
Stokes, dapat dihitung waktu turun (t) partikel berukuran D yaitu diameter yang
ekivalen dengan penurunan sejauh kedalaman tertentu dalam suspensi. Jika
setelah waktu tertentu conto tanah diambil dengan pipet pada kedalaman tertentu
pula maka conto tanah tersebut hanya akan mengandung partikel – partikel yang
ukurannya lebih kecil dari D dengan konsentrasi yang sama dengan pada awal
pengendapan. Jika dalam suatu waktu diambil conto tanah dari beberapa kedalaman
yang berbeda, maka dapat ditentuksn distribusi ukuran butiran partikel dari
berat tanah yang terambil. Alternatif lain selain pengambilan conto dengan
pipet adalah pengukuran suspensi tersebut dengan alat hidrometer.
Ukuran-ukuran
saringan berkisar dari lubang berdiameter 4,750 mm (No.4) sampai 0,075 mm
(No.200). semua lubang terbentuk bujur sangkar jadi apa yang disebut sebagai
diameter partikel tanah sebenarnya hanyalah merupakan patokan akademis saja,
sebab kemungkinana lolos nya suatu partikel pada suatu saringan yang berukuran
tertentu akan tergantung pada ukuran dan orentasinya terhadap lubang saringan.
Ukuran saringan
berhubungan dengan ukuran lubang dari 4,750 mm – 0,075 mm maka saringan
tersebut dengan nomor-nomor. Berikut merupakan tabel ukuran ayakan standard.
Berat jenis
(spesific gravity) tergantung pada berat partikel tanah dalam suspensi pada
saat pengukuran.
Tabel 1.1
Ukuran-ukuran ayakan standar
|
No. Ayakan
|
Lubang (mm)
|
No. Ayakan
|
Lubang (mm)
|
|
4
6
8
10
16
20
30
40
|
4,750
3,350
2,360
2,000
1,180
0,850
0,600
0,425
|
50
60
80
100
140
170
200
|
0,300
0,250
0,180
0,150
0,106
0,088
0,075
|
Pemakaian
saringan sangat praktis, karena sangat sukar untuk menyaring tanah melalui lubang-lubang
itu. Lubang saringan ini cukup halus sehingga air mulai tertahan apalagi tanah.
Persen kurva distribusi ukuran butiran
Hasil dari
analisa ayakan umumnya digambarkan di dalam kertas semilogaritma, yang dikenal
sebagai kurva distribusi ukuran butiran. Diameter partikel butiran digambarkan
dalam sekala logaritma dan persentasi dari butiran yang lolos ayakan tersebut. Dimana
ordinat semilogaritma adalah persentase berat partikelnya yang lebih kecil dari
ukuran absisinya yang diketahui. Makin landai kurva distribusi, makin rentang
distribusinya; makin curam kurva, makin kecil rentang distribusinya. Tanah
berbutir kasar dideskripsikan bergradadsi baik jika tidak ada partikel partikel
ukurannya menyolok dalam suatu rentang distribusi dan jika masih terdapat
partikel-partikel yang berukuran sedang secara umum tanah bergradasi baik
diwakili oleh kurva distribusi yang cembung dan mulus. Selain itu
parameter-parameter besar yang didapat ditentukan dengan :
- ukuran efektif
- koefisien keseragaman
- koefisien gradasi
Persen koefisien
keseragaman dinyatakan sebagai berikut :
Cu =
Dimana :
Cu =
koefisien keseragaman
D60 =
diameter yang disesuaikan dengan 60% lolos ayakan
D10 =
diameter yang bersesuaian dengan 10% lolos ayakan
Persen koefisien
gradasi dinyatakan sebagai berikut :
Cc =
Dimana
Cc =
koefisien keseragaman
D30 =
diameter yang bersesuaian dengan 30% lolos ayakan
Tanah
berbutir kasar dideskripsikan bergradasi baik,(a) jika ukurannya seragam atau
(b) jika tidak atau jarang terdapat partikel berukuran sedang (terdapat konstan
ukuran tanah ). Ukuran partikel digambar dengan kurva dengan skala logarimik
sebagai absis. Jadi jika ada dua jenis tanah yang memiliki derajat keseragaman
(uniformity) yang sama, maka akan terdapat dua kurva yang sama bentuknya
meskipun letak ordinatnya berlainan. Kurva distribusi tidak hanya menunjukkan
rentang (range) dari ukuran butir yang dikandung ditanah. Pada jenis gradasi dapat
dilihat dari grafik di bawah ini
Gambar 1.1. Macam – macam tipe kurva
distribusi ukuran dengan koefisien gradasi
Berikut ini
adalah tabel batas-batas ukuran tanah.
Tabel 1.2.
Batas-batas ukuran tanah
|
GOLONGAN
|
UKURAN BUTIR (mm)
|
|
Kerikil
|
Pasir
|
Lanau
|
Lempung
|
|
Massachusets Institute Of
Technology (MIT)
Us Department Of Agriculture
(USDA)
America Association Of State High
Bury And Transportation Official (AASTHO)
United Soil Clasification
System (US-Corps) Of Enginer VS Area Of Reclamation
dll
|
> 2
> 2
> 6,2-2
> 6,2
- 4,75
|
2-0,06
2-0,05
2-0,075
-
|
0,06 – 0,002
0,05 – 0,002
0,075 – 0,02
-
|
< 0,002
< 0,002
< 0,002
-
|
Pada tabel di
atas ditentukan batas-batas ukuran golongan dan jenis dari tanah yang telah
dikembangkan oleh Massachusets Institute of Technology of State High of Engineer
dan us barean of reclamation yang mengasilkan apa yang disebut dengan unifed
soil classification sistem (USCS). Sitem ini dipakai pula oleh America society
of testing and material (ASTM).
2.3. Bahan dan Peralatan
2.3.1. Bahan dan Fungsi
Adapun bahan
yang digunakan pada percobaan ini adalah Sampel tanah kering yang terdiri dari
beberapa campuran ukuran butir yang berfungsi sebagai bahan percobaan yang akan
diuji dengan ayakan apakah tanah tersebut bergradasi baik, seragam ataupun
jelek.
2.3.2. Peralatan & Fungsinya
Sedangkan
peralatan yang digunakan adalah:
- Timbangan berfungsi sebagai alat untuk mengukur
berat dari sample / sample tanah sebelum disaring dan setelah disaring.
- Sikat Pembersih Saringan fungsinya untuk membersihkan
saringan dari sample.
- Sekop fungsinya untuk memasukkan tanah ketimbangan
dan untuk mengetahui volumenya.
- Sieve shaker fungsinya untuk memisahkan antara
butiran mulai dari yang paling kasar sampai yang paling halus.
- Plastik fungsinya : sebagai wadah dari sample.
Timbangan Sieve
shaker
Sekop Plastik
Gambar
1.2 Gambar alat – alat pada percobaan sieve analisis
2.4. Prosedur Percobaan
Adapun prosedur
yang dilakukan untuk percobaan ini adalah :
- Mengeringkan contoh tanah dalam oven sambil dicatat
berat konstan semua gumpalan dipecahkan kecil-kecil.
- Memasukkan contoh tersebut kedalam ayakan dengan berat
± 1500gr, selanjutnya diayak selama 15 menit.
- Mendiamkan sejenak agar partikel halus tidak
berterbangan kemudian menimbang contoh yang tertahan pada tiap-tiap
ayakan.
2.5. Pengolahan data
Berat tanah (W.soil) didapat dari
Weight of screen + Weight of soil dikurang weight of sreen (W.screen + W.soil) – W.screen. Adapun data pengukuran berat tanah
dari masing-masing screen dengan sieve size yang berbeda, yaitu :
Tabel
1.3. Berat tanah (soil) pada masing- masing srceen yang berbeda.
|
Sieve size
|
W. Soil (gr)
|
Percent
|
Passing Percent
|
|
No. Ayakan
|
Diameter (mm)
|
|
10
|
2,000
|
135
|
9,016
%
|
90,98
%
|
|
20
|
0,850
|
283,5
|
18,914
%
|
72,07
%
|
|
40
|
0,0425
|
434,2
|
28,998
%
|
43,07
%
|
|
60
|
0,250
|
275,5
|
18,119
%
|
24,87
%
|
|
80
|
0,180
|
166,7
|
11,133
%
|
13,74
%
|
|
100
|
0,150
|
79,8
|
5,329
%
|
8,41
%
|
|
120
|
0,125
|
40,7
|
2,718
%
|
5,69
%
|
|
140
|
0,106
|
20,7
|
1,375
%
|
4,31
%
|
|
9,0162
%
|
0,075
|
6,5
|
0,434
%
|
3,88
%
|
|
>
200
|
0.053
|
28,3
|
3,820
|
0 %
|
|
Jumlah
|
1497,3
|
100
%
|
Berdasarkan data dari percobaan
sieve analisis maka dengan menggunakan grafik semilogaritma diketahui jenis gradasi
tanah adalah: Tanah bergradasi jelek.
Gambar 1.3. Grafik hubungan antara persen
yang lolos ayakan
dengan diameter butir
Persentase ayakan
135
Percent Sieve size 10 = X
100%
1497,3
=
9,0162 %
283,2
Percent Sieve size 20 =
X 100%
1497,3
=
18,914 %
434,2
Percent Sieve size 40 = X 100%
1497,3
=
28,998 %
272,5
Percent Sieve size 60 = X 100%
1497,3
=
18,199 %
166,7
Percent Sieve size 80 = X 100%
1497,3
=
11,133 %
79,8
Percent Sieve size 100 = X 100%
1497,3
=
5,329 %
40,7
Percent Sieve size 120 = X 100%
1497,3
=
2,78 %
20,7
Percent Sieve size 140 = X 100%
1497,3
=
1,382 %
6,5
Percent Sieve size 200 = X 100%
1497,3
=
0,434 %
135
Percent Sieve size > 200 = X 100%
1497,3
= 3,880 %
Passing percent
Passing
percent1 = Percent total – Percent1
Passing
percent2 = Passing percent1 – Percent2.
Passing
percent n-1 = Passing Percent
n-1 – Percentn (untuk seterusnya).
Maka
:
Sieve size
No.10 = 100% - 9,0162 % = 90,9838%
Sieve size No.20 = 90,9838% -18,914% = 72,698%
Sieve size No.40 = 72,0698%- 28,998 % = 43,0718%
Sieve size No.60 = 43,0,718% - 18,119 % = 24,8728%
Sieve size No.80 = 24,8788% - 11,133 % = 13,7580%
Sieve size No.100 = 13,7389% - 5,32 % = 8,4108%
Sieve size No.120 = 0,4108% - 2,78 % = 5,692%
Sieve size No.140 = 5,628% - 1,382 % = 4,3108%
Sieve size No.200 = 4,3108% - 0,434 % = 3,880%
Sieve size No.200 = 3,880% - 3,880 % = 0%
Maka
Cu = koefisien keseragaman
Cu =
0,5
Cu =
0,15
= 3,33 %
Maka Cc = 
0,2602
Cc =
0,5 x 0,15
0,676
=
0,075
= 0,90 %
2.6. Pembahasan
Untuk
mencari passing percent dapat menggunakan rumus Wsoil/Wsoil tanah x 100%, dari
percobaan diperoleh passing percent sieve size 10 = 90,9838%, Sieve size No.20
= 72,698%, Sieve size No.40 = 43,0718%, Sieve size No.60 = 24,8728%, Sieve size
No.80 = 13,7580%, Sieve size No.100 = 8,4108%, Sieve size No.100 = 8,4108%,
Sieve size No.140 = 4,3108%, Sieve size No.200 = 3,880%, Sieve size No.200
lebih = 0%.
Standard
Cu > 4 dan Cc > 6, namun pada percobaan hasil yang didapat < 4 yaitu
3,93 dan < 6 yaitu 0,451, ini mungkin dikarenakan pada saat pangayakan tanah
tidak sempurna karena masih ada material – material yang belum sepenuhnya
terayakan sehingga hasil pengukuran tanah pada masing – masing screen dengan
sieve size yang berbeda akan berpengaruh pada berat tanah.
2.6. Kesimpulan Dan Saran
2.6.1. Kesimpulan
Dari
hasil setelah dilakukan percobaan maka dapat diambil kesimpulan bahwa :
-
Sieve analisis adalah suatu percobaan menyaring conto
tanah melalui suatu set ayakan, dimana lubang-lubang tersebut ayakan makin kuat
secara berurutan ke bawah.
-
Ukuran partikel tanah ditentukan tergantung dari
diameter partikel tanah yang membentuk dari masa tanah itu.
-
Tanah yang telah diuji memiliki distribusi ukuran butir
dengan koefisien gradasi jelek karena disebabkan nilai koefisien keseragaman
(Cu) sebesar 3,33 dan koefisien gradasi Cc = 0,90.
2.6.2. Saran
Untuk
kedepan agar pada percobaan sieve analisis dilakukan lebih teliti dari lebih
hati-hati lagi karena sedikit hilang berat tanah maka akan sangat berpengaruh
pada nilai koefisien keseragaman dan koefisien gradasi kemudian agar alat-alat
pada laboratorium mekanika tanah dijaga dan dirawat serta diperbanyak.
