Distribusi ukuran partikel tanah mengendalikan permeabilitas dan ketahanan likuifaksi. Pelajari cara merangkai kurva butir lengkap melalui analisis saringan dan hidrometer.
Distribusi Ukuran Butiran Partikel Tanah: Fraksi Kasar vs Fraksi Halus
Perilaku mekanis tanah berbutir kasar (kerikil dan pasir) dikendalikan oleh kontak antarbutir dan susunan gradasi partikel, sedangkan tanah berbutir halus (lanau dan lempung) dikendalikan oleh gaya elektrokimia permukaan mineral dan kadar air.
Untuk memetakan spektrum ukuran partikel tanah secara komprehensif mulai dari kerikil berdiameter puluhan milimeter hingga butiran lempung koloidal berukuran kurang dari 0.002 mm (2 mikron), laboratorium mekanika tanah menggabungkan dua metode uji mekanik yang berbeda:
- 1 Uji Analisis Ayakan Saringan (Sieve Analysis): Untuk partikel tanah berukuran lebih besar dari 0.075 mm (tertahan pada saringan standar No. 200).
- 2 Uji Sedimentasi Hidrometer (Hydrometer Analysis): Untuk partikel tanah berbutir halus yang lolos saringan No. 200 (< 0.075 mm).
Pengujian Ayakan Saringan Kering & Basah (ASTM C136 / ASTM D422)
Rangkaian saringan kawat baja disusun vertikal dengan ukuran bukaan yang semakin mengecil ke bawah:
- › Saringan No. 4 (bukaan 4.75 mm): Batas pemisah antara Kerikil (Gravel) dan Pasir (Sand).
- › Saringan No. 10 (2.00 mm), No. 20 (0.85 mm), No. 40 (0.425 mm), No. 100 (0.150 mm).
- › Saringan No. 200 (bukaan 0.075 mm): Batas pemisah antara Pasir Halus dengan Lanau/Lempung (Fines).
Pada tanah yang mengandung lempung kohesif, pengayakan kering dapat menyebabkan butiran lempung menggumpal menyerupai pasir palsu. Oleh sebab itu, metode Pengayakan Basah (Wet Sieving) wajib dilakukan dengan mencuci sampel tanah di atas saringan No. 200 hingga air bilasan mengalir jernih sempurna sebelum dikeringkan dalam oven.
Pengujian Sedimentasi Hidrometer Berdasarkan Hukum Stokes
Untuk partikel halus yang lolos ayakan No. 200, ukuran butiran ditentukan berdasarkan laju pengendapan partikel di dalam silinder ukur suspensi air: Menurut Hukum Stokes (Stokes' Law), kecepatan pengendapan partikel bulat di dalam fluida cair berbanding lurus dengan kuadrat diameter partikel tersebut: v = L / t = [ (γs - γw) / (18 × η) ] × D²
Di mana:
- › v = Kecepatan pengendapan (cm/detik).
- › γs dan γw = Berat jenis butiran tanah dan berat jenis air.
- › η = Viskositas dinamik air pada suhu pengujian.
- › D = Diameter ekuivalen butiran tanah.
Instrumen hidrometer tanah standar (tipe 152H berskala gram/liter) dicelupkan ke dalam tabung suspensi tanah yang telah diberi larutan dispersi sodium heksametrafosfat untuk membaca penurunan massa jenis suspensi seiring berjalannya waktu pengendapan (mulai 2 menit hingga 24 jam).
Tabel Klasifikasi Gradasi Butiran Berdasarkan Koefisien Cu dan Cc
| Klasifikasi Gradasi Butir | Syarat Koefisien Keseragaman (Cu) | Syarat Koefisien Kelengkungan (Cc) | Karakteristik Kepadatan dan Pemadatan |
|---|---|---|---|
| Pasir Bergradasi Baik (SW) | Cu = D60 / D10 ≥ 6.0 | 1.0 ≤ Cc = (D30)² / (D10 × D60) ≤ 3.0 | Kerapatan maksimum tinggi, sangat stabil terhadap beban |
| Kerikil Bergradasi Baik (GW) | Cu = D60 / D10 ≥ 4.0 | 1.0 ≤ Cc ≤ 3.0 | Kuat geser sangat tinggi, material fondasi ideal |
| Pasir Bergradasi Buruk / Seragam (SP) | Cu < 6.0 | Cc di luar rentang 1.0 – 3.0 | Ukuran butir seragam, rawan likuifaksi saat gempa |
| Tanah Bergradasi Senjang (Gap-Graded) | Cu tinggi namun Cc anjlok | Kurva butir memiliki lereng datar horizontal | Fraksi ukuran tertentu hilang, permeabilitas tidak merata |
Aplikasi Kurva Butir untuk Evaluasi Kerentanan Likuifaksi
Berdasarkan kriteria Tsuchida dan Seed:
- › Tanah pasir halus lanauan yang memiliki koefisien keseragaman Cu < 5.0 dengan kadar butiran halus (passing No. 200) berkisar antara 5% hingga 20% dan kurva butir berbentuk terjal seragam adalah jenis tanah yang PALING RAWAN MENGALAMI LIKUIFAKSI TOTAL saat diguncang gempa bumi.
- › Kurva gradasi butiran menjadi data input wajib untuk merancang kriteria saringan geotekstil (filter criteria) pada pipa drainase jalan dan kolam retensi.
Kepatuhan Standar Teknis & Legalitas PBG
Seluruh prosedur pengujian yang diulas pada artikel ini mengacu pada SNI 2827:2008 (Uji Penetrasi Konus Statis), ASTM D1586 (Standard Penetration Test), dan SNI 8460:2017 (Persyaratan Perancangan Geoteknik). Penyelidikan tanah wajib disahkan oleh Insinyur Profesional pemegang sertifikat SKA/SKK Geoteknik resmi untuk keabsahan SIMBG Dinas PUPR.
Pilar Silo: Uji Lab Mekanika Tanah
Pengujian sifat mekanis tanah Triaxial UU/CU/CD, Direct Shear, Konsolidasi 1D Oedometer, dan batas Atterberg. Artikel di bawah ini saling melengkapi untuk memberikan pemahaman menyeluruh seputar pilar Uji Lab Mekanika Tanah:
Butuh Penyelidikan Tanah untuk Proyek Anda?
Konsultasikan titik uji sondir CPT, boring SPT, atau uji lab bersama tim teknisi kami. Respon cepat & estimasi penawaran transparan.
Profil Penulis & Reviewer Teknis
Dr. Ir. Dian Kusumaningrum, M.T.
Soil Mechanics Laboratory Director • 18+ Tahun Pengalaman
Peneliti dan kepala laboratorium mekanika tanah bersertifikasi ISO 17025. Berfokus pada pengujian triaxial dinamis, swelling lempung ekspansif, konsolidasi tanah lunak, dan stabilisasi kimiawi tanah bermasalah.