Path: TopS3-DissertationsCivil Engineering-FTSL2010

PENGEMBANGAN MODEL PERILAKU CAMPURAN SOIL CEMENT AKIBAT PEMBEBANAN DINAMIS LALU LINTAS MENGGUNAKAN FLY ASH DAN TANAH PULAU TIMOR (NUSA TENGGARA TIMUR)

THE DEVELOPMENT OF BEHAVIOR MODEL OF SOIL CEMENT MIXTURE AS A RESULT OF A DYNAMIC TRAFFIC LOAD USING FLY ASH AND TIMOR SOIL (EAST NUSA TENGGARA)

PhD Theses from JBPTITBPP / 2017-09-27 15:54:30
Oleh : ALFONSUS THEODORUS (NIM : 35006002), Department of Civil Engineering
Dibuat : 2010, dengan 9 file

Keyword : Cement, Soil, Stabilisation, Unconfined Compressive Strength (UCS), Plasticity Index, Shrinkage (S), Permeability, Modulus, Fatigue Age, CH (High Plasticity Clay ), SW(Good Grade Sands), SC (Sands Clay)

Campuran semen tanah adalah pencampuran tanah dengan semen dan air dengan pemadatan yang menghasilkan suatu struktur material baru, soil cement, yang karena kekuatannya, karakteristik ketahanan terhadap kerusakkan oleh air, panas


dan pengaruh cuaca serta yang lain-lainnya adalah sangat baik sebagai suatu pondasi perkerasan jalan. Fly Ash sebagai alternatif material jalan dapat digunakan sebagai bahan tambahan campuran semen tanah. Pengujian dilakukan


dengan menggunakan Tanah Oelamasi dan Tanah Bolok dari Pulau Timor Nusa Tenggara Timur serta fly ash dari Suralaya


Pengujian kekuatan campuran semen tanah biasanya dilakukan dibawah pembebanan statis dan pembebanan dinamik. Terminologi pembebanan dinamik ini untuk mensimulasikan keadaan yang ada dilapangan, dimana pembebanan lalu


lintas aktual adalah berupa beban dinamik.


Penelitian dilakukan pada beberapa tahapan pengujian, antara lain tahapan statis dengan mengakomodasi pengujian statis seperti UCS. Selain itu juga dilakukan pengujian dinamis antara lain pengujian Fatigue. Hasil pengujian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa tanah Oelamasi dapat diklasifikasikan sebagai tanah lempung anorganik dengan plastisitas tinggi (CH) tipe tanah kelempungan (A-7-5), Nilai aktiviti (A)=1,30(Aktif Clays) dan memiliki Swelling Potensial yang sangat tinggi (Very High) serta kandungan mineral Kuarsa (Quartz).


Secara umum, 5% - 15% semen menunjukkan jumlah optimum pengurangan Plastisitas Index (PI). Sedangkan 3% - 7% fly ash dapat meningkatkan nilai Plastisitas Index (PI). Pengurangan dan penambahan Plastisitas Index (PI) adalah


suatu indikator perubahan kekuatan dari tanah TO/CH. Penambahan 15% semen pada pemeraman 28 hari nilai Unconfined Compressive Strength (UCS) yang optimal yaitu = 18,7 Kg/Cm2 dengan Model Korelasi UCS28 Hari = f (-27,5923 +3,0856KS), S28 Hari = f (28,7168 – 1,2548KS) sedangkan penambahan 15% fly ash mencapai nilai 1,610 Kg/Cm2 dengan Model Korelasi UCS28Hari = f (- 2,0755+0,2511KFA). Nilai permeabilitas dari campuran TO/CH dan 15 % fly ash (K= 0.00004 cm/det) lebih kecil dari pada TO/CH dan 15% semen (K=0.00047 cm/det) pada umur pemeraman 28 hari, hasil pengamatan juga menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar semen maka nilai permeabilitas semakin menurun.


Tanah Bolok (TB/SW) dengan kandungan Mineral Calcite. Penambahan semen 10 % dapat meningkatkan nilai UCS hingga mencapai nilai optimal 21,87 Kg/cm2 pada umur pemeraman 28 hari dengan Model Korelasi UCS28 Hari = f (5,2541 + 1,6120KS), S28 Hari = f (39,2311 – 3,4807KS) sedangkan penambahan 10% fly ash mencapai nilai 1,721 Kg/Cm2 dengan Model Korelasi UCS28 Hari = f (0,9082 + 0,0813KFA).


Nilai permeabilitas dari campuran tanah Bolok dan 10 % semen (K=0.0005cm/sec) lebih besar dari pada tanah olemasi dan fly ash (K= 0.00022 cm/det) pada umur pemeraman 28 hari, hasil pengamatan juga menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar semen maka nilai permeabilitas semakin menurun.


Untuk campuran 75 % tanah Bolok dan 25% tanah Oelamasi diperoleh PI=13,23% diklasifikasi jenis tanah Sands Clay (A-2-6) atau Tanah Campuran (TC/SC). Penambahan semen 12 % dapat meningkatkan nilai UCS hingga mencapai nilai optimal 18.501 kg/cm2 pada umur pemeraman 28 hari dengan Model Korelasi UCS28 Hari = f (-16,5219 + 2,9109KS), S28 Hari = f (15,6448 – 1,0647KS) sedangkan penambahan 12% fly ash mencapai nilai 6.282 Kg/Cm2 dengan Model Korelasi UCS28 Hari = f(-1,9607 + 0,7116KFA).


Nilai permeabilitas dari Tanah Campuran (TC/SC) dan 9 % semen ( K= 0,002790 cm/det) lebih besar dari pada TO/CH dan fly ash (K= 0,000084 cm/det) pada umur pemeraman 14 hari, hasil pengamatan juga menunjukkan bahwa semakin tinggi


kadar semen maka nilai permeabilitas semakin menurun.


Pada Pengujian kelelahan dengan Umur pemeraman 28 hari, variasi tegangan dimulai dari 0,2 kN. Pengujian yang dimulai dengan beban sebesar 0,2 kN dengan penambahan tegangan sebesar 0.025 kN (setiap siklus 3000) masing masing mengalami kehancuran pada siklus 31.293, 30.014, 27.085 dengan masing masing lendutan sebesar (δf) = 0,0845 mm, 0,0853 mm dan 0,0763 mm.


Nilai modulus kekakuan akhir dari TB/SW dengan Semen 10% akan semakin meningkat dengan lamanya umur pemeraman. Nilai rata rata modulus kekakuan akhir Erata-rata dari pengujian fatigue untuk pemeraman 7 Hari, 14 Hari, 21 Hari dan 28 Hari berturut-turut adalah sebesar 4.030 MPa, 4.198 MPa, 4.460 MPa dan 4.665 MPa. Dengan Model Korelasi Ef = 30,942UP+ 3796,9, Nf = 19,674 Ef-62.060 Dalam aplikasi penggunaannya, pada perancangan struktur perkerasan untuk jalan hasil perhitungan menurut AASHTO’93 adalah : Lapisan Base Soil Cement (Tanah Bolok / SW dan 10% semen) mempunyai Load Equivalency Factor (Beban ESALS/W18) yang sama jika dibandingkan dengan rencana menggunakan Batu Pecah sebagai Pondasi sehingga Soil Cement dapat mengganti Batu Pecah


sebagai base Dalam perhitungan ΔNPV hasil rancangan tersebut menyatakan bahwa penggunaan soil cement TB/SW sebagai lapis pondasi dengan lapis permukaan lataston HRS – WC tebal 5 cm mempunyai biaya yang lebih murah dibandingkan


apabila menggunakan agregat klas A sebagai lapis pondasi dengan lapis permukaan HRS-WC tebal 5 cm.


Untuk Study lanjutan dapat dilakukan Pengujian Fatigue untuk TO/CH dan TC/SC

Deskripsi Alternatif :

Soil cement mixture is a mixture of soil with cement and water, which undergoes a compaction method that produces a new structural material. This soil cement, because of its strength, durability characteristics towards water, heat, weather and others, is really good for hardening road foundation. Fly Ash as an alternative of road material can be used as an additional material to the mixture of soil cement.


The test was conducted by using Oelamasi Soil and Bolok Soil, both are from East Nusa Tenggara, with Fly Ash from Suralaya.


The test of the strength of this soil cement mixture is usually carried out under the static and dynamic loadings. The terminology for dynamic loading is for simulating the condition at the field where the actual traffic is a dynamic load.


The research was conducted under several stages, such as static stage that accommodates static test like UCS. Dynamic test such as Fatigue Test was also carried out. The result of the test shows that Oelmasi Soil can be classified as a high plasticity non-organic clay (CH) with its clay type A-7-5, Activity Value (A)=1,30 (Active Clays) and it has a very high Swelling Potency as well as it


contains a high Quartz Mineral.


In general, 5% - 15% cement shows optimum amount reduction of Plasticity Index (PI). While 3% - 7% fly ash can reduce the value of Plasticity Index (PI). The addition or reduction of Plasticity Index is an indicator of strength changes from TO/CH. The addition of 15% cement at curing of 28 days has optimal value of Unconfined Compressive Strength (UCS) = 18,7 Kg/Cm2 with a Correlation Model UCS28 Days = f (-27,5923 + 3,0856KS), S28 Days = f (28,7168 –


1,2548KS) meanwhile with the addition of 15% fly ash reaches the value of 1,610 Kg/Cm2 with Correlation Model UCS28 Days = f (- 2,0755+0,2511KFA), S28 Days = f (34,993 – 2,0334KFA). The value of Permeability of the soil mixture of CH and 15 % fly ash (K= 0.00004 cm/sec) is less than the soil mixture of TO/CH and 15% cement (K= 0.00047 cm/sec) at the curing age of 28 days. The result of observation shows that the higher the content of the cement is, the lower the


permeability will be.


Bolok Soil (TB/SW) with the content of Mineral Calcite. The addition of 10% cement can increase the value of UCS to its optimal value 21,87 Kg/cm2 at the curing age of 28 days with Correlation Model UCS28 Days = f (5,2541 + 1,6120KS), S28 Days = f (39,2311 – 3,4807KS) meanwhile with the addition of 10% fly ash can reach the value 1,721 Kg/Cm2 with Correlation Model UCS28 Days = f (0,9082 + 0,0813KFA).


The permeability value of the mixture of Bolok soil and 10% cement (K=0.0005cm/sec) is bigger than that of the mixture of oelmasi soil and fly ash (K=0.00022 cm/sec) at the 28 days burial. The result of observation also shows that


the higher the content of the cement is, the lower the permeabiltity will be.


For the mixture of 75% Bolok Soil and 25% Oelamasi Soil, the PI obtained is 13,23% which is classified as Sands Clay (A-2-6) or Mixture Soil (TC/SC). The addition of 12% cement can increase the value of UCS up to its optimum value


18.501 kg/cm2 at the curing age of 28 days with Correlation Model UCS28 Days = f (-16,5219 + 2,9109KS), S28 Days = f (15,6448 – 1,0647KS) while the addition of 12% fly ash reaches the value of 6.282 Kg/Cm2 with Correlation Model UCS28 Days= f (-1,9607 + 0,7116KFA) The permeability value of Mixture Soil (TC/SC) and 9% cement ( K= 0,002790


cm/sec) is bigger than TO/CH and fly ash (K= 0,000084 cm/sec) at 14 days burial.


The observation result also shows the higher the The result of observation also shows that the higher the content of the cement is, the lower the permeabiltity will be.


At the Fatigue Test with the Curing Age of 28 days, the stress variation started at 0,2kN. The test started with the load of 0,2kN with the addition of stress 0.025 kN


(for each 3000 cycle). Each underwent a failure at 31.293, 30.014, 27.085 cycle with each deflection (δf) = 0,0845 mm, 0,0853 mm and 0,0763 mm repectively.


The modulus value of the final stiffness of TB/SW with 10% cement increased in line with the curing age. The average modulus value of final stiffness Eaverage from the fatigue test for the curing age of 7 days, 14 days, 21 days and 28 days is 4.030 MPa, 4.198 MPa, 4.460 MPa dan 4.665 MPa respectively with Correlation Model Ef = 30,942UP+ 3796,9, Nf = 19,674 Ef - 62.060.


On its application, in pavement structure design for road the result of a calculation according to AASHTO’93 is : Layer of Base Soil Cement ( Bolok Soil/ SW and 10% cement) has Load Equivalency Factor (Load ESALS/W18) that is the same if compared with the plan of using Crushed Stone as a Foundation. Thus, Soil Cement can replace Crushed Stone as the base.


The calculation of this ΔNPV states that the use of Soil Cement TB/SW as the foundation layer with the surface layer of lataston HRS – WC 5 cm width has lower cost compared with the use of Class A aggregate with the surface layer of


HRS – WC 5 cm width.


For further study Fatigue Test can be conducted for TO/CH and TC/SC.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiD
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id