Catatan keselamatan penting: Ini adalah teks arsip profesional, bukan manual laboratorium atau lapangan terkini. Prosedur yang dijelaskan mencakup merkuri, api terbuka, pemanas, parafin, dan peralatan serta bahan lain yang mungkin berbahaya atau tidak dapat diterima saat ini. Jangan menerapkannya tanpa standar yang valid, penilaian risiko, lembar data keselamatan, laboratorium yang sesuai, dan pengawasan profesional. Teks ini bukan bagian dari penawaran produk dan layanan Savo Kusić saat ini.
Penentuan berat volumetrik tanah
Ada beberapa metode untuk menentukan berat volumetrik tanah, yang paling umum akan kami uraikan: metode silinder, metode dengan merendam sampel dalam air, metode dengan merendam sampel dalam air raksa, dan metode dengan pasir.
Prosedur dengan silinder
Prosedur ini paling banyak digunakan dan dilakukan di lapangan dan di laboratorium. Diterapkan pada tanah terikat dan tidak terikat.
Sebuah silinder logam yang volumenya diketahui, dengan tepi bawah yang runcing, ditekan ke dalam tanah atau ke dalam sampel yang tidak terganggu atau dipadatkan secara artifisial, sehingga terisi penuh dengan massa tanah. Setelah itu permukaan sampel diratakan dengan pisau pada tepi atas dan bawah silinder dan segera ditutup dengan penutup logam dan ditimbang dengan timbangan.
Jika W adalah berat sampel yang dilengkapi silinder dan penutup, W0 adalah berat silinder itu sendiri yang dilengkapi penutup, V adalah volume silinder
kepadatan tanah γ adalah:
γ = (W - WP)/V
Prosedurnya dengan merendam sampel dalam air
Prosedur ini didasarkan pada sifat fisika yaitu volume benda yang dicelupkan ke dalam air sama dengan volume air yang dipindahkan. Digunakan hanya untuk tanah terikat, bila contoh tanah yang bentuknya geometri beraturan tidak dapat diperoleh.
Dari tanah yang tidak terganggu atau dari sampel yang lebih besar, diambil sepotong sampel berbentuk kera dan beratnya W dalam keadaan aslinya diukur pada skala. Kemudian sampel ditutup dengan parafin yang telah dilelehkan, yang tidak boleh terlalu panas, tetapi secukupnya hingga meleleh. Lapisan tipis parafin 1-2 mm harus menutupi seluruh sampel. Kemudian sampel dengan parafin ditimbang dengan timbangan dan diperoleh berat W’. Berat parafin adalah W’ – W.
Volume parafin VP, diperoleh dari bentuk : VP * γP = W’ – W,
dimana γP adalah berat volumetrik parafin yang diketahui berjumlah γP = 0,892 p/cm3.
Dari persamaan di atas kita mendapatkan: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Gbr. 1. Menentukan berat volumetrik tanah dengan cara merendam sampel dalam air
Kemudian sampel yang dibungkus parafin digantung pada timbangan dengan benang sutra tipis (gbr. 1), timbangan diseimbangkan, kemudian segera dimasukkan wadah berisi air suling di bawah sampel, sehingga seluruh sampel terendam air. Karena karena hilangnya berat sampel di dalam air, maka keseimbangan timbangan terganggu, maka timbangan tersebut diatur kembali dengan menghilangkan pemberat, sehingga diperoleh berat sampel dengan parafin yang direndam dalam air W. Selisih berat sampel dengan parafin dalam keadaan tidak terendam dan terendam memberikan berat air yang dipindahkan, yaitu jika berat volume air YW = 1,00 maka volume air yang dipindahkan Vw
Dari volume Vw, kita kurangi volume parafin VP, dan dapatkan volume sampelnya.
Kepadatan tanah adalah: γ = W/(Vw – VP)*m
dimana m adalah koefisien koreksi akibat perbedaan suhu air, karena Y = 1,0 untuk suhu air pada 4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Prosedur dengan perendaman sampel dalam air raksa
Prosedur ini diterapkan untuk tanah terikat, juga dalam kasus di mana pengambilan sampel yang bentuknya geometris beraturan harus dihentikan, seperti halnya ketika menentukan batas penyusutan tanah.
Gbr. 2. Menentukan berat volumetrik tanah dengan cara merendam sampel dalam air raksa
Sampel direndam dalam bejana yang terisi penuh merkuri (gbr. 2) dan dengan bantuan pelat kaca yang diberi paku logam tipis ditekan hingga terendam seluruhnya dalam merkuri. Merkuri yang telah diperas dituangkan ke dalam wadah yang lebih besar, lalu beratnya diambil dan diukur. Jika W adalah berat sampel, Wz adalah berat merkuri yang dipindahkan, γz adalah berat volumetrik merkuri, Vz=V adalah volume merkuri yang dipindahkan yaitu sama dengan volume sampel;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
maka berat volumetrik tanah tersebut adalah :
γ =W*γz /Wz.
Prosedur pengamplasan
Pengujian ini dilakukan di lapangan dan paling sering diterapkan pada tanah tidak terikat, kerikil, pasir kerikil, material moraine, dan dalam kasus lain, ketika ekstraksi sampel tidak terganggu dengan silinder tidak memungkinkan. Prinsip dari prosedur ini adalah menggali lubang di tanah dan kemudian mengisinya dengan pasir biasa yang berat volumetriknya diketahui, berdasarkan penentuan volume lubang. Berat volumetrik tanah ditentukan dari berat massa galian dan volume lubang.
Permukaan tanah yang perlu ditentukan berat volumenya diratakan sehingga mendatar, kemudian di atasnya diletakkan pelat timah berukuran kira-kira 40 x 40 cm (gbr. 3), dengan templat dipotong di tengah diameter Ø = 20 cm, tebal 5 mm, untuk menggali lubang ke dalam tanah. Pelat timah diletakkan rata di tanah dan diikat dengan pasak. Sebuah lubang dengan diameter 20 cm, kedalaman sekitar 20 cm digali dengan perkakas tangan (pisau, spatula, sendok, pahat) melalui bukaan templat, sebaiknya dengan dinding vertikal, tetapi tidak di luar templat dan dibersihkan dengan baik. Seluruh bahan galian ditaruh di atas piring, kemudian segera setelah digali, selagi masih mempunyai kelembaban alami, ditimbang dengan timbangan dan ditentukan beratnya W. Untuk kemudian menentukan kelembaban alami, sampel ditempatkan dalam kotak timah yang bertutup, untuk dibawa ke ruang pengering setelah pekerjaan lapangan selesai. Segera setelah itu, pasir normal yang kering dituangkan ke dalam lubang galian, yang berat volumetriknya γd ditentukan dengan mengukur, yaitu dari uji laboratorium yang telah dilakukan sebelumnya, dengan menuangkan pasir melalui corong yang sama dan dari ketinggian yang sama, h jatuh seperti pada uji lapangan.
Gbr. 3. Penentuan berat volumetrik tanah menggunakan uji pasir
Sebelum memulai pengujian, ukur berat pasir normal di dalam gelas kimia, kemudian setelah mengisi lubang di tanah dengan pasir tersebut sampai permukaan atas pelat timah, yang diratakan dengan penggaris baja yang panjangnya 40 cm, ukur sisa pasir di dalam gelas kimia, sehingga diperoleh berat Wd pasir normal kering yang tepat di dalam lubang sampai permukaan atas pelat timah. Volume Vd lubang galian sampai permukaan atas pelat timah ditentukan berdasarkan rumus Vd = Wd/γd.
Volume V lubang di tanah diperoleh dengan mengurangkan volume v bukaan cetakan timah:
Berat volumetrik tanah γ adalah: γ = W/V, dimana W adalah berat tanah galian dari lubang yang diukur segera setelah penggalian. Perlu dicatat bahwa plester, minyak atau aspal dingin digunakan sebagai pengganti pasir, yang kurang sensitif dalam cuaca basah. Selain itu, juga tersedia perangkat khusus untuk memudahkan dan mempercepat pengerjaan tes dengan pasir.
Nilai perkiraan berat volumetrik tanah disajikan pada tabel 1, dengan catatan bahwa dalam analisis geomekanik pada setiap kasus, berat volumetrik tanah harus ditentukan melalui percobaan di laboratorium atau di lapangan.
Penentuan kelembaban tanah
Uji penentuan kadar air tanah dilakukan dengan beberapa cara, yaitu cara laboratorium dengan menggunakan pengering listrik, cara lapangan dengan mengeringkan dengan api terbuka, menggunakan karbida, mengukur di bawah air dan menggunakan piknometer udara. Di sini kami hanya akan menjelaskan dua metode pertama yang paling sering diterapkan di negara kita.
Metode laboratorium menggunakan pengering listrik
Metode ini paling handal dan paling banyak diterapkan untuk semua jenis tanah. Sepotong tanah dari sampel yang tidak terganggu ditempatkan di antara dua gelas cekung, yang disebut jam pasir, yang diikat dengan penjepit logam dan ditimbang pada neraca analitik, kemudian ditempatkan dalam pengering listrik dan dikeringkan pada suhu 105°C hingga beratnya konstan (gbr. 4). Perbedaan suhu selama pengeringan tidak boleh lebih besar dari ±2°C, karena pada suhu yang lebih rendah tidak dilakukan pengeringan sempurna, dan pada suhu yang lebih tinggi bahan organik dalam sampel dapat terbakar. Perkiraan durasi pengeringan sampel dengan jam pasir di pengering adalah sekitar 6 jam untuk pasir, dan sekitar 12 jam untuk tanah liat. Setelah kering, sampel ditutup dalam gelas jam dengan penjepit dimasukkan ke dalam desikator hingga dingin hingga suhu kamar, setelah itu diukur kembali.
Gbr. 4. Contoh pengeringan dalam gelas jam dengan penjepit
Jika W adalah berat sampel dalam keadaan lembab alami dengan jam kaca dan penjepit, Ws berat sampel dalam keadaan kering dengan kaca jam dan penjepit, Wt berat kaca jam dan penjepit, kelembaban tanah w menurut definisi Atterberg adalah berat air dibagi berat tanah dalam keadaan kering, yaitu: w = W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].
Penentuan porositas tanah dan koefisien porositas
Pengujian dilakukan terhadap benda uji yang tidak terganggu, dengan ketentuan volumenya dapat ditentukan dalam keadaan tidak terganggu.
Kami menekan silinder logam yang volumenya diketahui ke dalam tanah tidak terganggu atau ke dalam sampel yang dimensinya lebih besar, ratakan permukaan atas sampel dengan tepi silinder dan mengeringkannya pada 105°C hingga beratnya konstan, kemudian biarkan dingin pada suhu kamar, dan timbang kembali pada timbangan bersama dengan silinder.
Jika V adalah volume dalam silinder, Vm adalah volume padatan tanah tidak berpori, Wd adalah berat kering sampel, γs adalah berat volume partikel padat, porositas tanah n adalah
Volume Vm ditentukan berdasarkan berat kering sampel Wd:
yaitu dalam persentase total volume tanah
Karena γd = Wd/V, yaitu berat volumetrik kering tanah, maka dapat dimasukkan
n = 100* (1 – γd/ γs) [%].
Koefisien porositas diperoleh dari rumus e = n/(1-n).
Untuk desain, kendali mutu atau pelaksanaan pekerjaan, gunakan peraturan yang berlaku, metode pengujian standar, dan laboratorium resmi. Teks ini dilestarikan sebagai sumber pendidikan sejarah.