5 - Pemadatan Tanah Mekanis

PEMADATAN TANAH MEKANIS METODE & TEKNOLOGI KONSTRUKSI TS 3506 Semester V / 3 SKS

PEMADATAN TANAH

Pemadatan adalah suatu proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan salah satu cara mekanis (menggilas / memukul / mengolah)

KONSEP PEMADATAN • Menambah berat volume kering dengan beban dinamis sehingga butiran tanah akan merapat & • Mengurangi rongga udara (volume pori mengecil).

• Melakukan usaha secara mekanik agar butiran tanah merapat. Volume tanah akan berkurang yang diakibatkan Volume pori berkurang namun volume butir tidak berubah. Hal ini bisa dilakukan dengan cara menggilas atau menumbuk.

TUJUAN PEMADATAN • Memperbaiki kuat geser tanah yaitu menaikkan nilai kohesi (C) dan sudut geser dalam (θ). • Mengurangi kompresibilitas yaitu mengurangi penurunan oleh beban • Menurunkan permeabilitas (k) • Mengurangi perubahan volume tanah akibat perubahan kadar air • Mengurangi sifat kembang susut tanah (pada tanah lempung ekspansif)

SIFAT TANAH BERBUTIR (GRANULAR) • Kuat geser tanah (t) cenderung tinggi • Perubahan volume tanah setelah dipadatkan cukup kecil • Permeabilitas tanah (k) cukup tinggi

• Pelaksanaan pemadatan cenderung mudah

SIFAT TANAH BERKOHESI JENIS LANAU (SILT) • Kuat geser tanah (t) cukup tinggi • Perubahan volume tanah setelah dipadatkan cukup besar • Sulit dilakukan pemadatan dalam kondisi basah

• Permeabilitas tanah cukup rendah

RUMUS-RUMUS PEMADATAN

dengan ; d= berat volume kering (dry density)

 = berat volume tanah basah W = berat tanah V = volume tanah

w = kadar air, d maksimum (MDD, maximum dry density) akan tercapai pada saat kadar air optimum (OMC, optimum moisture content)

PENGARUH KADAR AIR (WATER CONTENT) • Tanah kohesif kering merupakan bongkah-bongkah yang sukar dipadatkan. • Jika disiram air menjadi Iunak dan lebih mudah dipadatkan, tetapi semakin besar kadar air tanah maka nilai kepadatan kering bisa semakin turun. • Jadi diperlukan suatu nilai yang disebut Kadar Air Optimum (OMC)

FAKTOR YANG PERLU DIPERHATIKAN DALAM PEMADATAN

1. Tebal lapisan yang dipadatkan 2. Kadar Air Tanah 3. Alat pemadat

1. TEBAL LAPISAN YANG DIPADATKAN

• Untuk mendapatkan suatu kepadatan tertentu makin tebal lapisan yang akan dipadatkan, maka diperlukan alat pemadat yang makin berat. • Untuk mencapai kepadatan tertentu maka pemadatan harus dilaksanakan lapis demi lapis bergantung dari jenis tanah dan alat pemadat yang dipakai, • misalnya untuk tanah lempung tebal lapisan 15 cm, sedangkan pasir dapat mencapai 40 cm.

2, KADAR AIR TANAH • Bila kadar air tanah rendah, tanah tersebut sukar dipadatkan. • Jika kadar air dinaikkan dengan menambah air, air tersebut seolah-olah sebagai pelumas antara butiran tanah sehingga mudah dipadatkan tetapi bila kadar air terlalu tinggi kepadatannya akan menurun. • Jadi untuk memperoleh kepadatan maximum, diperlukan kadar air yang optimum. • Untuk mengetahui kadar air optimum dan kepadatan kering maximum diadakan percobaan pemadatan dilaboratorium yang dikenal dengan : • Standard Proctor Compaction Test; dan • Modified Compaction Test

3. ALAT PEMADAT • Pemilihan alat pemadat disesuaikan dengan kepadatan yang akan dicapai. • Pada pelaksanaan dilapangan, tenaga pemadat tersebut diukur dalam jumlah lintasan alat pemadat dan berat alat pemadat itu sendiri. • Alat pemadat maupun tanah yang akan dipadatkan bermacammacan jenisnya, untuk itu pemilihan alat pemadat harus disesuaikan dengan jenis tanah yang akan dipadatkan agar tujuan pemadatan dapat tercapai.

TIPE ALAT PEMADAT 1. Peralatan Mekanik  Jenis peralatan ini digerakkan oleh tenaga mesin sehingga pekerjaan pemadatan dapat dilaksanakan lebih cepat dan lebih baik.

2. Peralatan Manual  Jenis peralatan ini digerakkan dengan tenaga manusia / hewan sehingga pekerjaan pemadatan ditaksanakan lebih lambat dan hasil pemadatan kurang memuaskan tetapi sangat berguna untuk pelaksanaan pemadatan didaerah terpencil / pedesaan dimana sulit untuk mendatangkan peralatan pemadat mekanik karena biaya yang mahal.

PERALATAN MANUAL – PEMADAT TANGAN

Alat pemadat ini dibuat dari beton cor yang diberi tangkai untuk menumbukkan beban tersebut ke tanah yang akan dipadatkan.

PERALATAN MANUAL – PEMADAT SILINDER BETON Alat ini berupa roda yang berbentuk silinder terbuat dari beton cor. Cara melakukan pemadatannya adalah ditarik dengan hewan seperti kerbau atau lembu dan dapat juga mempergunakan kendaraan bermotor sebagai penariknya.

PERALATAN MEKANIK – THREE WHEEL ROLLER • Merupakan alat penggilas yang tertua

• Penggilas type ini juga sering disebut penggilas Mac Adam, karena jenis ini sering dipergunakan dalam usaha-usaha pemadatan material berbutir kasar misalnya untuk pembuatan jalan macadam • Pemadat ini mempunyai 3 buah silinder baja • untuk menambah bobot dari pemadat jenis ini maka roda silinder dapat diisi dengan zat cair (minyak/air) ataupun pasir. • Pada umunya berat penggilas ini berkisar antara 6 s/d 12 ton..

PERALATAN MEKANIK – TANDEM ROLLER • Alat ini biasanya digunakan untuk penggilasan akhir. • Penggunaan dari alat ini umumnya untuk mendapatkan permukaan yang agak halus. • Alat ini mempunyai 2 buah roda silinder baja dengan bobot 8 s/d 14 ton. • Penambahan bobot dapat dilakukan dengan menambahkan zat cair.

PERALATAN MEKANIK – TANDEM ROLLER Tandem roller dibagi menjadi dua macam 

two axle tandem roller (dengan dua as).



2. there axle tandem roller (dengan tiga as). • Tandem ini memberikan lintasan yang sama pada masingmasing rodanya. Dan beratnya antara 8-14 ton. • Thre axle tandem roller digunakan untuk pekerjaan-pekerjaan yang berat seperti mengerjakan landasan pesawat teerbang atau membuat pondasi jalan.

PERALATAN MEKANIK – VIBRATION ROLLER • Vibration Roller adalah termasuk tandem roller,yang cara pemampatannya menggunakan efek getaran, • Sangat cocok digunakan pada jenis tanah pasir atau kerikil pasir. • Efisiensi pemampatan yang dihasilkan sangat baik,karena adanya gaya dinamis terhadap tanah. • Faktor-faktor yang mempengaruhi Proses Pemampatan dengan vibration roller ialah frekuensi getaran, amplitude dan gaya sentrifugal.

PERALATAN MEKANIK – MESH GRID ROLLER • Pengaruh plain wheel roller terhadap kempatan yang dihasilkan adalah pemampatan dari atas ke bawah. • Yang artinya bagian atas akan mampat terlebih dahulu daripada bagian bawah.

• Sehingga untuk butiran yang banyak mengandung butiran kasar lebih baik digunakan mesh grid roller. • Di mana mesh grid roller adalah mesin gilas yang rodanya berbentuk anyaman.

PERALATAN MEKANIK – SEGMENT ROLLER • Untuk tanah yang mengandung lempung (Tanah Liat), terutama tanah yang basah, Meshgrid Roller kurang memberi hasil yang baik, karena Tanah akan tertinggal diantara batang- batang besi anyaman roda. • Untuk menghindari hal tersebut dapat digunakan segment roller yang rodanya tersusun dari lempempengan-lempengan baja kecil-kecil.yang akan memberikan tekanan persatuan luas cukup besar dan dapat masuk kedalam tanah sehingga terjadi pemampatan langsung dari bawah.

PERALATAN MEKANIK – SHEEPFOOT ROLLER • Termasuk alat pemadatan yang melindas dari bawah. • Bagian utama berupa drum yang sekelilingnya diberi kaki-kaki, sehingga tekanan roller dapat terpusat pada kepala kaki. • Sheepfoot roller merupakan alat pampat yang ditarik,dan pada waktu ditarik kaki-kaki domba akan masuk kedalam lapisan tanah,dan dinding drum yang ada pada permukaan lapisan akan memberikan kemampatan sementara. • Sehingga tebal lapisan yang efektif untuk pemampatan dengan sheepfoot roller ini antara 20-25 cm,dan bahan tanah yang cocok untuk sheepfoot roller ini adalah tanah yang banyak mengandung lempung.

PERALATAN MEKANIK – PNEUMATIK TIRED ROLLER • Roda-roda penggilas ini terdiri dari roda-roda ban karet. • Susunan dari roda muka dan belakang berselangseling sehingga bagian dari roda yang tidak tergilas oleh roda bagian muka akan tergilas oleh roda bagian belakang. • Tekanan yang diberikan roda terhadap permukaan tanah dapat diatur dengan cara mengubah tekanan ban. • PTR ini sesuai digunakan untuk pekerjaan penggilasan bahan yang granular; juga baik digunakan pada tanah lempung dan pasir.

PERALATAN MEKANIK – PNEUMATIK TIRED ROLLER • Penggilasan dengan ban ini mempunyai ciri khusus dengan adanya kneading effect, yaitu air dan udara dapat ditekan ke luar (pada tepi-tepi ban) yang segera akan menguap pad akeadaan udara kering. • Kneading effect ini sangat membantu dalam pemampatan bahan-bahan yang liat seperti tanah lempung maupun aspal yang baru dihampar. • Perlu diperhatikan bahwa pemadat ini tidak cocok untuk penggilasan bahar berbutir kasar.

PERALATAN MEKANIK – PORTABLE ROLLER • Portable roller adalah roller jenis kecil dengan berat hanya 4 sampai 6 ton saja, • salah satu jenisnya ada dilengkapi dengan roda karet yang dapat dinaik- turunkan. • Waktu bekerja roda karet digantung, sehingga yang menyentuh permukaan tanah adalah rodaroda bajanya.

PERALATAN MEKANIK – TRENCH ROLLER • Trench roller adalah penggilas khusus parit atau lubang galian, • sehingga konstruksinya dibuat khusus sedemikian rupa agar sesuai untuk pekerjaan tersebut.

• Kemampuan roller ini untuk memampatkan parit sedalam antara 16 sampai 23 inci.

CARA KERJA COMPACTOR 

Pada kebanyakan roller, susunan roda adalah dengan guide roll berada di depan dan drive roll di belakang, sehingga operator menghadap ke guide roll di depan, tetapi mudahnya kita anggap bahwa roller bergerak maju bila berjalan ke arah guide roll.



Untuk menjaga kemiringan pada potongan melintang badan jalan, maka pekerjaan dimulai dengan jalur jalur tepi yang terendah. Hal ini karena bahan yang digilas mempunyai kecenderungan untuk menggeser(melorot) ke tepi bawah. Dengan memampatkan lebih dulu bagian bawah, penggeseran tanah akan tertahan oleh jalur jalur yang sudah dipampatkan.Untuk berpindah jalur, sangat dianjurkan pada waktu roller berjalan maju, hal ini untuk menghindari agar guide roll tidak tertarik menggeser kea rah jalannya drive roll dan merusak permukaan lapisan lapisan yang sudah dibentuk permukaannya.

CARA KERJA COMPACTOR • seluruh lebar jalan dapat dijalani dalam 8 lintasan (pass), pass ke 9 roller kembali menuju ke alur yang pertama. Pengulangan ini dilakukan terus menerus sampai jumlah pass yang diperlukan untuk mecapai pemampatan yang dikehendaki pada tiap jalur sudah terpenuhi. • Overlap pada arah memanjang (A) juga perlu diberikan, karena dalamarah belok, roller ini jumlah pass yang diberikan lebih sedikit dan pada yang di bagian lurus. • Pada gambar (B) adalah pada penggilasan pada tikungan jalan, pass pertama dimulai dan bagian bawah (bagian lintasan yang dalam) menuju ke bagian atas(bagian lintasan luar).Untuk lintasan lintasan berikutnya diulang mulai dari lintasan pertama lagi.

CARA KERJA COMPACTOR 

Jalan lurus



Jalan berbelok

PRODUKSI COMPACTOR 

Produksi compactor biasanya dinyatakan dalam luasan (m2) yang dapat dipampatkan oleh penggilas sampai kepampatan yang dikehendaki per satuan waktu. Untuk menghitung dapat digunakan Persamaan berikut.

Dimana : 

F = luas permukaan lapisan yang dipadatkan (m2)



L = lebar efektif pada gilas (m)



V = kecepatan compactor (m/jam)



JM = kondisi manajemen dan medan kerja



N = jumlah lintasan (pass) yang diperlukan untuk mencapai kemampatan yang dikehendaki



Yang dimaksud satu pass adalah satu lintasan dengan roda gilas melewati satu jalur tertentu.Agar dicapai hasil penggilasan dengan permukaan yang rata, maka tiap pass dengan passyang berikutnya harus saling menindih (overlap) antara 15-30cm.

CONTOH PEKERJAAN ASPAL BAHU JALAN

A. PRIME COAT B. ASPHALT TREATED BASE (ATB) 10 CM 1. PELAPISAN PRIME COAT DENGAN ASPHALT SPRAYER

4. PEMADATAN PERTAMA DENGAN TANDEM ROLLER

2. PENGANGKUTAN ATB DENGAN DUMP TRUCK

5. PEMADATAN KEDUA DENGAN PNEUMATIC TIRE ROLLER

3. PENGHAMPARAN & PERATAAN ASPHALT DENGAN ASPHALT FINISHER

6. PEMADATAN AKHIR DENGAN TANDEM ROLLER