## ANALISA ENERGI ALAT PEMADAT TANAH LEMPUNG DILAPANGAN

## Fakhrul Rozi Yamali

## ABSTRAK
Pemadatan  merupakan  stabilitas  tanah  secara  mekanis.  Setelah  dipadatkan, susunan partikel-partikel tanah menjadi lebih padat sehingga mempunyai sifat-sifat teknis yang lebih baik dari sebelumnya
Beberapa macam tipe alat pemadat telah dikembangkan oleh banyak pabrik. Besarnya  energi  pemadatan  tergantung  pada  berat  alat  pemadat,  tekanan  dan  alat pemadat  yang  digunakan.Alat  pemadat  tipe  penggilas  kaki  kambing  ( sheeps’  foot roller)  banyak  dipakai  untuk  pemadatan  tanah  lempung,  dimana  alat  ini  memiliki kaki-kaki (pad) yang  berfungsi  sebagai  peremas  tanah  yang  memberikan  tekanan yang lebih besar.
Penelitian  ini  menganalisis  besaran  energi  yang  dihasilkan  oleh  alat penggilas kaki kambing untuk memadatkan tanah 1 hingga 8 lintasan.
Hasil  penelitian  menunjukan  energi  yang  dihasilkan  setiap  lebar  roda dengan  kecepatan  8  kpj  adalah  64,43  joule  untuk  1  lintasan  dan  semakin  banyak jumlah  lintasan  maka  energi  yang  dihasilkan  semakin  besar  hingga  mencapai 515,47 joule.

## ABSTARCT
Compaction  of  the  soil  stability  mechanically.  Once  solidified,  the composition  of  the  soil particles  become  more  dense  and  therefore  have  technical properties
better than ever
Some  types  of  rollers  have  been  developed  by  many  factories.  The  amount  of compaction energy depends on the weight of the roller, and the pressure rollers are used.  Foot  roller  compactor  type  of  goat  (sheeps'  foot  roller)  is  widely  used  for compaction of clay, on which it has legs (pad) that serves as peremas land provides greater pressure. This study analyzes the amount of energy generated by a leg of lamb for pressing to compact the soil 1 to 8 tracks.
The  results  showed  wide  energy  produced  each  wheel  speed  of  8  kph  is  64.43 joules  for  one track  and  the  more  the  number  of  passes,  the  greater  the  energy produced to reach 515.47 joules.
Kata kunci: Tanah lempung, penggilas kaki kambing,dan jumlah lintasan.

## ANALISA ENERGI ALAT PEMADAT TANAH LEMPUNG DILAPANGAN

## PENDAHULUAN
Salah  satu  persyaratan  permukaan  perkerasan  jalan  adalah  harus  rata dan tidak bergelombang. Karena itu sangat penting diperhatikan bahwa timbunan yang mendukung perkerasan jalan harus dipadatkan dengan baik. Pemadatan merupakan stabilitas tanah secara mekanis. Setelah dipadatkan, susunan partikel-partikel tanah menjadi  lebih  padat  sehingga  mempunyai  sifat-sifat  teknis  yang  lebih  baik  dari sebelumnya.
Usaha pemadatan adalah suatu pengukur energi mekanik yang diterapkan ke tanah  biasanya,  bila energi  pemadatan  membesar,  makatanah  menjadi  semakin padat.  Dilaboratorium  usaha  pemadatan  diberikan  dengan  menjatuhkan  pemukul beberapa kali pada contoh tanah dalam mold.
Dilapangan pemadatan dilakukan dengan  cara  memberikan  energi  tekanan, kejutan,  dan  getaran.Beberapa  macam  tipe  alat  pemadat  telah  dikembangkan  oleh banyak  pabrik.Besarnya  energi  pemadatan  tergantung  pada  berat  alat  pemadat, tekanan dan alat pemadatyang digunakan.
Tanah  lempung  adalah tanah  yang  memiliki  partikel-partikel  mineral terte ntu yang “menghasilkan sifat -sifat plastis pada tanah bila dicampur dengan air ” (Grim  dalam  Braja  M.  Das  1993). Apabila  bekerja  dengan  tanah  lempung  yang sangat  basah  akan  mengalami  banyak  kesulitan  karena  pada  saat  lempung dipadatkan,  air  sulit  mengalir  keluar  dari  rongga  pori  lempung.  Air  yang  ke  luar dari  rongga  pori  tanah  ini  menyebabkan  butiran  sulit  merapat  satu  sama  lain  saat dipadatkan. Penggilas kaki  kambing  ( sheeps’  foot  roller )  cocok  dipakai  untuk pemadatan  tanah  lempung (McCarthy,  1977),  alat  ini mampu  memadatkan  tanah sampai  kedasar  kakinya.  Untuk  itu  perlu  kiranya  diketahui  besar  energi  yang dihasilkan oleh alat tersebut.
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Melakukan percobaan pemadatan tanah lempung dilaboratorium.
2. Menganalisis energi pemadatan tanah dilaboratorium.
3. Menganalisis energi alat pemadatan tanah lempungdilapangan.
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium  Teknik  Universitas Batanghari.Adapun sampel  tanah lempung yang  diuji adalah tanah  dari borrow- material jalan  sumber  rejo  kelurahan Mayang Manguraikota Jambi,  dan  alat pemadat  tanah  dilapangan  yang  jadi  objek  analisis  adalah  type  penggilas  kaki kambing merk caterpilar.
Manfaat dari penelitian dilakukan ini adalah: 1. Memperoleh besaran energi alat pemadat di laboratorium.
2. Memperoleh besaran energi alat pemadat tanah lempung dilapangan.

## Tanah
Menurut Braja  M.  Das (1993)Tanah  secara  umum  didefinisikan  sebagai material  yang  terdiri  dari  agregat  (butiran)  mineral – mineral  padat  yang  tidak tersedimentasi  (terikat  secara  kimia)  satu  sama  lain  dan  dari  bahan  organik  yang telah melapuk disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Pada umumnya tanah dapat disebut sebagai kerikil (gravel),  pasir  (sand),  lanau  (silt),  dan  lempung  (clay),  tergantung  pada  ukuran partikel paling dominan pada tanah tersebut.

## Pemadatan Tanah
Menurut R.F. Craig (1994), pemadatan (compaction) adalah proses naiknya kerapatan  tanah  dengan  memperkecil  jarak  antar  partikel  sehingga  terjadi  reduksi volume udara namun tidak terjadi perubahan volume air yang cukup berarti.
Suatu kepadatan akan dapat tercapai apabila pemilihan tanah sebagai bahan timbunan,  cara  pemadatan,  pemilihan  mesin  pemadat,  dan  jumlah  lintasan  yang disesuaikan. Tingkat pemadatan tanah diukur dari berat volume kering tanah  yang dipadatkan. Bila air ditambahkan kepada suatu tanah yang sedang dipadatkan maka air akan berfungsi sebagai unsur pembasah (pelumas) pada partikel-partikel tanah. Air membuat partikel-partikel tanah akan lebih mudah bergerak dan bergeseran satu sama lain dan membentuk kedudukan yang lebih rapat/padat.
Percobaan yang dilakukan dilaboratorium untuk mendapatkan berat volume kering  maksimum  dan  kadar  air  optimum  adalah  uji  Pemadatan  proktor  (Proctor compaction test), menurut nama penemunya Proctor.Proctor mengamati bahwa ada hubungan yang pasti antara kadar air dan berat volume kering tanah padat.
Pada percobaan pemadatan ada dua metode yang dapat digunakan yaitu uji proktor  standar  dan  uji  proktor dimodifikasi  (modifiedproctor test).  Dalam  uji proktor  standar  alat  penumbuk  dengan  berat  2,5  kg  (1kg  =  2,2  lb)  dijatuhkan dengan ketinggian 30 cm (1m = 3,3 ft) dan contoh tanah yang terdiri dari tiga lapis dan  tiap  lapisnya  ditumbuk  sebanyak  25  kali.  Sedangkan  dalam  uji  proktor dimodifikasi (modified proctor test) alat penumbuk seberat 4.54 kg  dengan tinggi jatuh  penumbuk  45,7  cm  dan  contoh  tanah  terdiri  dari  lima  lapis.  Perbandingan kedua pengujian dapat dilihat dari tabel 2berikut :
Tabel 1. Perbandingan Pengujian Kepadatan Ringan dan Kepadatan Berat Untuk
Tanah Standard proctor test Modified proctor test Alat penumbuk 2,5 kg 5,5 lb 4,54 kg 9,79 lb Tinggi jatuh 30 cm 1 ft 45,7 cm 1.5 ft Jumlah lapisan 3 - 5 - Volum mould 943 1/30 ft 3 943 1/30 ft 3
Sumber :Modul Pelatihan Departemen Pekerjaan Umum

## Pengaruh Usaha (Energi) Pemadatan Terhadap Pengujian Kepadatan Tanah
Dalam  uji  pemadatan  tanah  telah  diketahui  bahwa  kadar  air  memiliki pengaruh  yang  besar  terhadap  tingkat  kepadatan  yang  dapat  dicapai  oleh  suatu tanah.  Namun  selain  dari  kadar  air  terdapat  pula  faktor  lain  yang  mempengaruhi kepadatan yaitu jenis tanah dan usaha (energi) pemadatan.
Usaha  (energi)  yang  dibutuhkan  dalam  pemadatan  (E)  dalam  uji  proctor dapat ditulis sebagai berikut ini :

## ANALISA ENERGI ALAT PEMADAT TANAH LEMPUNG DILAPANGAN
= ℎ × ℎ × × ℎ

## Metode Pemadatan Dilapangan
Pemadatan dilapangan dapat  dilakukan  dengan  beberapa  cara.  Pemadatan dapat  dilakukan  dengan  memberikan  getaran,  khususnya  pada  partikel-partikel yang kering dan seragam. Sedangkan pada jenis material yang liat dan banyak yang mengandung  air,  pemadatan  dilakukan  dengan  memberikan  tekanan  di  atasnya. Pada  kebanyakan  tanah  yang  mengandung  partikel  halus  dan  sedikit  lembab, pemadatan  dilakukan  dengan  memberikan  tekanan  dengan  berat  yang  tetap  (static weight),  getaran  (vibrating)  atau  keduanya.  Secara  lebih  jelasnya,  energi  yang diberikan oleh alat terhadap permukaan tanah dilakukan dengan metode:
1. Kneading atau peremasan
Tanah diremas oleh gigi pada roda sehingga udara dan air yang terdapat di antara partikel material dapat dikeluarkan.
2. Static weight atau pemberat
Permukaan tanah ditekan oleh suatu berat tertentu secara perlahan-lahan.
3. Vibration atau getaran
Tanah  dibawah  alat  pemadatan  diberikan  getaran  yang  berasal  dari alat tersebut sehingga partikel tanah yang kecil masuk di antara partikel-partikel yang lebih besar untuk mengisi rongga udara yang ada.
4. Impact atau Tumbukan
Proses yang dilakukan dengan metode ini adalah dengan menjatuhkan benda dari  suatu  ketinggian.  Selain  tanah  menjadi  lebih  padat,  dengan  proses  ini partikel  tanah  yang  lebih  besar  menjadi  pecah sehingga  butiran  menjadi seragam.

## Jenis alat pemadatan
Jenis alat pemadatan yang umum dipakai dilapangan terdiri atas tujuh jenis yang pemakaiannya tergantung dari kebutuhan. Jenis-jenis alat tersebut adalah :
1. Tamping Roller
Tamping  roller adalah  alat  pemadatan  yang  berupa sheep’s  foot  roller .
Tamping  roller ada  yang  dapat  bergerak  sendiri  maupun  ditarik  oleh  alat lain.  Jenis  alat  pemadatan  ini  mempunyai  roda  baja  yang  pada permukaannya  terdapat  gigi-gigi.  Setiap roller atau  rodanya  mempunyai lebar dan keliling yang bervarisai. Setiap unit alat pemadatan ini terdiri dari satu atau lebih roda.
2. Modified Tamping Roller
Modified  Tamping  RollerSering  disebut  juga Grid  roller.  Dengan memberikan pemberat (ballast) berupa balok beton, tekanan yang diberikan alat  pada  tanah  menjadi lebih  besar.  Jika  tanah  mengandung  batuan, grid roller yang diberi pemberat dapat membantu alat untuk memecahkan batuan sehingga permukaan tanah relatif lebih rata. Biasanya digunakan pada tanah kohesif (tidak untuk pasir dan lempung lunak).
3. Smooth-Wheel Roller
Jenis pemadatan tipe ini memakai metode statis dan dibagi berdasarkan tipe dan  beratnya.Berat  smooth-wheel  roller ditentukan  dalam  ton.  Kadang- kadang berat alat ini ditingkatkan dengan  cara diberi pemberatdari air atau pasir. Jika spesifikasi sebuah alat adalah 8-10 ton maka pemberat adalah 6 ton.
4. Pnemautic-tired Roller
Proses  pemadatan  alat  ini  menggunakan  gabungan  antara metode  kneading action dan static weight. Tekanan alat pada permukaan tanah diatur dengan cara  mengatur  alat  berat,  menambah,  atau  mengurangi  tekanan  ban, mengatur  lebar  ban,  dan  mengatur  tekanan  ban.Tekanan  pada  ban  diatur sesuai  kondisi  tanah.  Untuk  pekerjaan  pemadatan  alat  ini  memerlukan  4 sampai  8 pass.  Sedangkan  untuk  pekerjaan  pemadatan  jalan  dilakukan  4 sampai 6 pass. Kecepatan pemadatan yang paling baik adalah 20 kpj (maju dan  mundur). Pneumatic  tired  roller juga  menggunakan ballast untuk penambahan  berat.  Dengan  penggunaan ballast dari  batu  maka  terjadi penambahan berat sampai 2 kali.
5. Vibrating compactor, termasuk tamping, smooth-wheel dan pnemautic
Dengan alat ini, jenis material seperti pasir, kerikil, dan batuan pecah dapat dipadatkan  dengan  baik  karena  alat  ini  memberikan  tekanan  dan  getaran terhadap  material  dibawahnya.  Dengan  adanya  getaran  maka  partikel  yang lebih  kecil  mengisi  rongga  diantara  partikel-partikel  yang  lebih  besar.
Dengan  adanya  tekanan  statis  maka  tanah  akan  padat  dengan  kekosongan minimum.Alat  yang mempunyai  roda  depan  besi  dan  roda  belakang  karet terdapat kembang yang berfungsi untuk menjaga alat agar tidak mengalami slip.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium  Fakultas  Teknik  Universitas Batanghari Jambi.
Adapun rancangan penelitian antara lain :
1. Pengambilan Sampel Tanah
Pengambilan  sampel  tanah lempung dilakukan  di  lokasi  jalan  sumber  rejo kelurahan mayang mangurai kecamatan Kotabaru kota Jambi.
2. Pengujian Pemadatan di laboratorium
Pemadatan dilakukan pada  sampel  tanah  dengan  penambahan  air  interval 2%  untuk  mencari berat  isi  kering  maksimum  dan  kadar  air  optimum, metode pemadatan yang dipakai adalah proktor dimodifikasi (Modifiedproctor).
3. Analisis Energi Alat pemadat dilaboratorium
Analisis ini dilakukan untuk menghitung besaran energi alat proktor standar dan modifikasi.
4. Analisis Energi alat pemadat tanah lempung dilapangan. Analisis  hasil  pengujian  dilakukan  untuk  menghitung  besaran  energi  pada alat pemadatan dilapangan.

## HASIL PENELITIAN DAN ANALISA Pengujian Proktor
Hasil Pengujian pemadatan proktor dimodifikasi dengan 25 tumbukan dalam grafik berikut ini :
Grafik 1. Hasil Pengujian Proktor Dimodifikasi Dengan 25 Tumbukan
Sumber : Hasil Perhitungan,2016

## 4.2 Perhitungan Energi Pemadatan Di Laboratorium
Dalam perhitungan energi pemadatan dipakai rumus:
= × × × Atau
Tabel 2. Hitungan Energi Pemadatan Standar dan Pemadatan Dimodifikasi
Jumlah Pukulan per-lapis (N b )
Energi pemadatan standar Energi Pemadatan
Modified (ft-lb/ft 3 ) J/m 3 Kgf-m/m 3 (ft-lb/ft 3 ) J/m 3 Kgf-m/m 3 25 12375 593876 802535 55069 2642749 3571283 Sumber : Hasil Penelitian, 2016 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 B e ra t Is i K e ri n g ( g r/ c c ) Kadar Air (%) g D maksimum Zero Air Voids Line OMC ɣd max

## ANALISA ENERGI ALAT PEMADAT TANAH LEMPUNG DILAPANGAN
Analisis Energi Alat Pemadat Tanah LempungDi Lapangan 1. Data Teknis Alat Pemadat :
Gambar 1.Bagian-bagian Alat pemadat
Sumber : www.cat.com
Tabel 3.Data Teknis Deskripsi Dimensi Alat A Panjang keseluruhan- m(ft/in)                      5,51 (18’ 1”)
B Lebar keseluruhan- m(ft/in)                          2,29 (7’ 6”) C Lebar drum- m(ft.in)                                     2,13 (7”) D E Ketebalan selubung drum- mm(in)               25 (1’) Diameter drum- mm (in)                               1534 (60,4”)
F G
H I J Diameter drum pada pad standar-mm(in) - Tinggi pada Kanopi ROPS/FOPS- m(ft/in)   3,06 (10’ 1”) Jarak sumbu roda- m(ft/in)                           2,90 (9’ 6”) Jarak bebas ketanah- mm(in)                         543 (21,4”) Jarak bebas ke pinggir jalan- mm (in)           521 (20,5”)
Power Train Daya kotor 97 kW Kecepatan maksimum 1,9 (0,075) Kisaran tinggi 12,0 km/j
Kisaran rendah 8,0 km/j Power Train Ukuran ban587x660 mm Bobot Kerja Bobot Alat – kg (lb)                                       10265 Dengan kanopi ROPS/FOPS-kg(lb) 10485(23120) Dengan kit selubung padfoot-kg/(lb) 11910 (26260) Pemberat Di Drum Dengan platform terbuka-kg(lb) 5510(12150) Dengan kanopi ROPS/FOPS-kg(lb) 5570 (12280) Dengan kabin ROPS/FOPS 5760 (12700) Dengan kit selubung padfoot-kg/(lb)           6990 (15415) Bobot Kerja (Dengan ROPS/FOPS) Alat berat-kg(lb) 10485 (23120) Pada drum – kg(lb) 5570 (12280) Beban linear statis (pada drum)-kg/cm        26,1 Kit Selubung/Kinerja Padfot Jumlah pad                                                     140 Tinggi pad-mm                                              127 Luas permukaan pad-cm²                               63,5
Sumber : www.cat.com

## Perhitungan :
Hasil perhitungan menunjukan energi alat  pemadat untuk penggilas  kaki kambing adalah 64,43 Joule per cm lebar roda dengan kecepatan 8 km/j untuk satu lintasan. Menurut  kutzner  (1997) jumlah  lintasan (pass) untuk  memadatkan  tanah adalah  6  sampai  8 lintasan(pass) maka  total  energi adalah 515,47 joule  (tiap  cm lebar roda).
Kaki kaki pada roda (pad) yang berbentuk oval dengan luas permukaan 63,5 cm² berfungsi sebagai alat peremas tanah memberikan tekanan sebesar:

## = 5570
63,5 = 8771

## PENUTUP Kesimpulan
1. Berdasarkanhasil perhitungan  energi  alat  pemadat di  Laboratorium untuk pemadatan  modifikasi  (proktor  modifikasi)  energi  yang  dihasilkan  lebih besar  yaitu  sebesar 2642749 Joule/m ³ dibandingkan  energi  pemadatan standar (proktor standar) sebesar 593876 Joule/m ³ .
2. Untuk  alat  pemadat  dilapangan  energi  yang  dihasilkan  pemadatan  tanah lempung dengan 1 lintasan adalah sebesar 64,43 joule (tiap cm lebar roda) dan  515,47  joule  (tiap  cm  lebar roda)  untuk  8  lintasan  ini  menunjukan energi semakin bertambah seiring dengan penambahan jumlah lintasan.

## Saran
1. Dalam  melaksanakan  pemadatan  dilapangan  kadar  air  harus  berada  di rentang 3% dibawah kadar air optimum dan 1% diatas kadar air optimum.
2. Penentuan  jumlah  lintasan  diperoleh  setelah  dilakukan  percobaan  dan  uji derajat kepadatan lapangan.

## DAFTAR PUSTAKA
Badan  Standardisasi  Nasional    (BSN), Standar  Nasional  Indonesia  1743 :  2008 Cara Uji Kepadatan Berat Untuk Tanah.
Craig, R. F. 1994, Mekanika Tanah Edisi ke IV, Erlangga : Jakarta Das, B. M. 1993. Mekanika Tanah Jilid 1. Erlangga : Jakarta Hardiyatmo, H. C, 2012 Mekanika Tanah 1. Gadjah Mada University Press:
Yogyakarta.
Hardiyatmo,  H.  C,  2013Stabilisasi  Tanah Untuk  Perkerasan  Jalan. Gadjah  Mada University Press:Yogyakarta.