Penentuan Bobot Isi, Berat Isi Basah dan Berat Isi Kering (Tanah)

LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DAN MEKANIKA TANAH

( Penentuan Bobot Isi, Berat Isi Basah dan Berat Isi Kering)

Disusun oleh :

Kelompok 3

Heidy Ahadianti         240110090078

Daniel Olovan             240110090084

Saeful Uyun                240110090089

Falah Azizi                  240110090095

Gina Yunitasari           240110090109

Asisten Dosen :

Mauludin Azis

Edo Ramadhan

Muhammad Rifqi

Wony Andika B

Wica Elvina

LABORATORIUM FISIKA MEKANIKA TANAH

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2011

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1.Latar Belakang

Berat isi tanah merupakan salah satu sifat fisik tanah yang sering ditetapkan karena berkaitan erat dengan perhitungan penetapan sifat-sifat fisik tanah lainnya, seperti retensi air (pF), ruang pori total (RPT), coefficient of linier extensibility (COLE), dan kadar air tanah. Data sifat-sifat fisik tanah tersebut diperlukan dalam perhitungan penambahan kebutuhan air, pupuk, kapur, dan pembenah tanah pada satuan luas tanah sampai kedalaman tertentu. Berat isi tanah juga erat kaitannya dengan tingkat kepadatan tanah dan kemampuan akar tanaman menembus tanah.

1.2.Tujuan

Tujuan dari praktikum yang ini adalah :

1. Mahasiswa dapat memahami dan menghitung berat isi basah, berat isi kering, nilai water content dan angka pori (basis volume).
2. Menentukan nilai porositas dari tanah pada masing-masing lapisan serta faktor faktor yang mempengaruhinya.
3.  Mahasiswa dapat memahami dan menghitung bobot isi basah dari suatu sample tanah.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

 

2.1. Pengertian Tanah

Tanah dikenal sebagai sistem porus atau dengan sebutan sistem tiga fase, yaitu terbentuk dari fase padat, cairan dan gas, seperti pada Gambar 2. Fase cairan terdiri dari air tanah yang mengandung bahan-bahan mineral dan organik. Jadi air tanah (soil water) disini yang juga sering disebut dengan kelembaban tanah (soil moisture) diartikan sebagai air yang terdapat pada solum atau lapisan tanah. Air tanah ini dijumpai dalam bentuk cairan, padat (es) dan gas (uap air).

 

Secara garis besar tanah terdiri dari dua bagian, yaitu bagian padatan dan bagian kosong atau pori (makro dan mikro) yang dapat diisi air dan udara. Komposisi dan keberadaan bagian-bagian ini akan menentukan kedudukan dan sifat tanah, seperti potensial tekanan dan kandungan airnya serta kerapatan volume dan konduktivitas hidroliknya.

Menurut Lembaga Penelitian Tanah (1979), definisi berat isi tanah adalah berat tanah utuh (undisturbed) dalam keadaan kering dibagi dengan volume tanah, dinyatakan dalam g/cm3 (g/cc). Nilai berat isi tanah sangat bervariasi antara satu titik dengan titik lainnya karena perbedaa kandungan bahan organik, tekstur tanah, kedalaman tanah,

2.2. Pengertian Porositas

Porositas merupakan hal yang sangat penting untuk mengukur ruang kosong yang tersedia bagi tempat menyimpan fluida hidrokarbon. Porositas (Φ) adalah kemampuan suatu batuan untuk menyimpan fluida. Porositas adalah perbandingan ruang kosong /pori-pori dalam batuan dengan keseluruhan volume batuan dikali 100 (untuk menyatakan persen).

Porositas dibagi 2 berdasarkan asal usulnya :

1. Original (Primary) Porosity

Porositas yang terbentuk ketika proses pengendapan batuan (deposisi) tanpa ada faktor lain. Pada umumnya terjadi pada porositas antar butiran pada batupasir, antar Kristal pada batukapur, atau porositas oolitic pada batukapur.

2. Induced (Secondary) Porosity

porositas yang terbentuk setelah proses deposisi batuan karena beberapa proses geologi yang terjadi pada batuan tersebut, seperti proses intrusi, fault, retakan, dan sebagainya. Proses tersebut akan mengakibatkan lapisan yang sebelumnya non-porosity/permeabelitas menjadi lapisan berporositas. Contohnya retakan pada shale dan batukapur, dan vugs atau lubang-lubang akibat pelarutan pada batukapur.

Batuan yang berporositas original lebih seragam dalam karakteristik batuannya daripada porositas induced.

• Porositas berdasarkan kualitas :

– Intergranuler : Pori-pori terdapat di antara butir.

– Interkristalin : Pori-pori terdapat di antara kristal.

– Celah dan rekah : Pori- pori terdapat di antara celah/rekahan.

-Pin-point porosity : Pori-pori merupakan bintik-bintik terpisah-pisah, tanpa terlihat bersambungan.

-Tight : Butir-butir berdekatan dan kompak sehingga pori-pori kecil sekali dan hampir tidak ada porositas.

– Dense : Batuan sangat kecil sehingga hampir tidak ada porositas.

– Vugular : Rongga-rongga besar yang berdiameter beberapa mili dan kelihatan sekali bentuk bentuknya tidak beraturan, sehingga porositas besar.

– Cavernous : Rongga-rongga besar sekali yang merupakan gua-gua, sehingga porositasnya besar.

• Porositas berdasarkan kuantitas :

– ( 0% – 5 %) dapat diabaikan (negligible)

– (5% – 10%) buruk (poor)

– (10%- 15%) cukup baik (fair)

– (15%- 20%) baik (good)

– (20%- 25%) sangat baik ( very good )

– (>25%) istimewa ( excellent )

Faktor Yang Mempengaruhi Porositas

1. Susunan Batuan

Pemeriksaan porositas batuan salah satunya dengan melihat porositas gabungan batuan. Dalam memperkirakan nilai porositas, Slichter dan kemudian Graton dan Fraser menghitung porositas berbagai susunan batuan serupa. Porositas dengan susunan kubik atau biasa disebut cubic packing (agak kompak) adalah 47.6 %, sedangkan rombohedral (seperti belah ketupat, lebih kompak) adalah 25,96 %.

Berdasarkan susunan kubik, porositas dapat dihitung :

r adalah jari-jari, sehingga tingginya 2r.

karena  ada 8 butir (1/8) maka volume butir pasirnya :

2. Distribusi Batuan

Kita tahu bahwa di alam, batuan terdiri dari berbagai jenis dan ukuran yang tidak hanya menyebabkan perbedaan susunannya saja tapi juga angularity dan distribusi dari berbagai ukuran partikel akan mempengaruhi nilai porositas batuan.

Distribusi suatu batuan berhubungan erat dengan komposisi butiran dari batuan tersebut. Batuan dengan satu jenis unsur penyusun bisa memiliki porositas yang lebih besar daripada porositas batuan yang terdiri dari berbagai macam unsur penyusun. Misalnya saja  batupasir dapat tersusun dari butiran kuarsa, feldspar, limestone, fossil, dan chert. Keberagaman penyusun batuan ini sangat mempengaruhi besarnya porositas dari suatu batuan karena bentuk dan ukuran dari masing-masing penyusun yang berbeda. Jelas akan sangat berbeda perhitungannya dengan ukuran partikel yang seragam.

Semakin besar ukuran butiran, semakin besar ruang kosong yang akan diisi dengan batu lempung atau partikel-partikel  lebih kecil dan materi semen. Semakin banyak partikel kecil yang masuk, mengurangi jumlah pori-pori batuan. Seperti contoh hasil pengayakan antara batupasir (a) dengan batupasir serpihan (b)

            Distribusi ukuran batuan dapat dilihat dari skewness (kecondongan). Eksperimen yang dilakukan oleh Tickell di pasir Ottawa menunjukkan bahwa porositas adalah fungsi dari skewness distribusi ukuran batuan. Secara umum, semakin kecil butiran dan semakin besar angularity maka porositas semakin besar. Semakin besar ukuran butiran maka semakin kecil porositas.

Material semen juga perlu diperhatikan karena semen akan menyegel batuan sehingga fluida tidak dapat mengalir.

3. Sementasi

Sementasi juga merupakan salah satu faktor penting yang dapat mempengaruhi porositas. Material semen juga perlu diperhatikan karena semen akan menyegel batuan sehingga fluida tidak dapat mengalir. Jika suatu batuan tersementasi dengan baik, maka kemungkinan besar akan terdapat banyak pori yang tidak berhubungan. Hal ini dapat menyebabkan porositas efektif dari batuan itu menjadi kecil, sebaliknya jika suatu batuan tidak tersementasi dengan baik, kemungkinan besar semakin banyak pori yang terhubungkan, sehingga harga porositas efektif semakin besar.

4. Kompaksi

Kompaksi dapat mempengaruhi harga dari porositas. Semakin dalam posisi batuan dari permukaan, beban yang diterima semakin besar. Tekanan yang disebabkan oleh akumulasi beban batuan yang berada di atasnya disebut tekanan overburden. Jika suatu batuan terkompaksi dengan baik artinya semakin dalam dari permukaan,  pori-pori dari batuan itu akan semakin kecil karena butiran penyusun semakin merapat, contohnya pada rhombohedral packing. Begitu pula sebaliknya, jika kompaksi semakin rendah maka presentasi pori akan semakin besar, contohnya saja pada cubic packing.

5. Angularitas

Jika derajat angularitas butiran penyusun batuan semakin besar (semakin jauh dari kebundaran/roundness), bentuk butirannya akan semakin menyudut. Hal ini akan menyebabkan daerah sentuh antar butiran yang satu dengan yang lainnya akan semakin besar jika dibandingkan dengan bidang sentuh antar butiran yang roundness-nya tinggi (daerah sentuhnya kecil). Sehingga, mengakibatkan ruang yang dapat ditempati fluida akan semakin berkurang dan porositasnya menurun.

Porositas Total dan Effective Porosity

Total Porosity / Absolute Porosity adalah perbandingan ruang kosong/ pori-pori dalam batuan dengan bulk volume batuan (dinyatakan dalam persen).

Effective Porosity adalah perbandingan ruang kosong/ pori-pori yang saling berhubungan dalam batuan dengan bulk volume batuan (dinyatakan dalam persen).

Porositas Residual adalah porositas yang besarnya merupakan perbandingan antara volume pori yang tidak berhubungan dengan volume bulk batuan (dinyatakan dalam persen).

Para reservoir engineering menginginkan nilai effective point yang besar karena berhubungan dengan kelancaran laju alir fluida dalam batuan. Untuk batuan dengan penyemenan yang buruk hingga pertengahan, porositas total kira-kira hampir sama dengan effective porosity. Sedangkan penyemenan yang sangat tinggi dan batukapur, kemungkinan terjadi perbedaan yang signifikan antara porositas total dengan effective porosity.

Susunan pori sangatlah kompleks, tetapi relatif terdistribusi merata. Kekompleksan susunan pori meningkat dari interaksi berbagai faktor dalam lingkungan geologi, yaitu pengepakan butir dan distribusi ukuran butir dari kerangka pecahan, tipe material yang mengisi bagian kosong, dan tipe kadar penyemenan. Induced porosity seperti batuan karbonat memiliki tingkat susunan pori yang lebih kompleks. Terkadang terdapat dua atau lebih sistem pori pada batuan. Materi dasar batuan biasanya kristal sebagai matriks. Matriks mengandung pori-pori kecil terbuka yang terdiri dari 1 sistem pori.  Sistem ini berasal dari struktur kristal dari dalam batuan. Sistem pori dapat juga berasal dari fracturing/ retakan, lepasan dari batuan utama, atau pelarutan.

BAB III

METODELOGI

 

3.1.Waktu dan Tempat

Waktu       : 28 Maret 2011

Tempat      :  Halaman gedung FTIP

3.2.Alat dan Bahan

      A. Alat

• Ring sampler
• Gelas ukur
• Palu
• Oven
• Timbangan digital
• Cangkul
• Pisau dan sendok semen
• Kertas label
• Penggaris dan jangka sorong
• Kalkulator

B. Bahan

• Tanah

3.3. Metode Praktikum

1. Menggali tanah sedalam  10-20 cm dengan alat cangkul, mendatar pada bagian dasarnya. Penggalian ini dilakukan pada dua titik yang berbeda di lokasi lahan percobaan.
2. Menaruh ring sample di atas tanah datar yang telah digali dan pukul hingga ring sample terbenam   ¾ tinggi ring sample. Lalu menaruh ring sample lainnya di atas ring sample pertama lalu pukul hingga terbenam   ½ dari ring sample kedua.
3. Mengangkat ring sample, menjaga agar tanah yang berada didalam ring tersebut tidak terlepas (jatuh). Meratakan bagian atas dan bagian bawahnya hingga rata dan tidak ada yang keluar dari dalam ring sample.
4. Setelah sample tanah diambil, kemudian menimbang berat awal dari tanah sample tersebut dan menghitung volumenya dengan mengansumsikan volume ring adalah volume volume tanah awal. Menghitung bobot isi awalnya.
5. Setelah mengukur berat dan volumenya, tanah sample tersebut dimasukan ke dalam oven yang kemudian dipanaskan selama 2×24 jam dengan suhu 100^oC.
6. Setelah dipanaskan dalam oven, ukur berat total padatan kering (ring + berat kering tanah (MP)). Kemudian mengukur massa air (Ma) dengan rumus :

Total padatan basah – total padatan kering

1. Mencari nilai water content dengan menggunakan rumus :

Mencari nilai angka pori (basis volume) dengan rumus : (_air = 1 gr/cm²)

1. Masukan sample tanah kedalam gelas ukur untuk menentukan volume aktual dalam mencari porositas. Untuk menghitung Porositas menggunakan rumus :

Keterangan :

V₀ = volume awal dalam gelas ukur = 400 ml.

V₁ = volume akhir dalam gelas ukur setelah dimasukkan sample tanah dari  tiap ring.

1. Setelah mengetahui berat awal tanah dari total padatan basah, menghitung bobot isi basah () dalam satuan (kg ^m/s²) dengan rumus :

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Tabel pengamatan sebelum di oven

Ring	dalam (cm)	luar (cm)	Tinggi (cm)	Berat (gr)	Volume (cm3)
1	5.79	5.35	2.59	59	58.22
2	5.78	5.39	2.52	59	68.66
3	5.75	5.4	2.49	58	57.02
4	5.79	5.4	2.5	58	57.27

Setelah di oven :

• Sampel 1 (Ring 2) : Vt  = 25 ml

Mp = 123.5 gr         123.5 – 59 = 64.5 gr

• Sampel 2 (Ring 3) : Vt  = 30 ml

Mp = 130 gr         130 – 58 = 72 gr

• Sampel 3 (Ring 4) : Vt  = 20 ml

Mp = 124.5 gr          124.5 – 58 = 66.5 gr

1. 1.        Mencari nilai Ma

• Sampel 1 (Ring 2)

Ma = total padatan basah –total padatan kering

= 90.5 – 64.5 = 26 gr

• Sampel 2 (Ring 3)

Ma = total padatan basah – total padatan kering

= 100.5 – 72 = 28.5 gr

• Sampel 3 (Ring 4)

Ma = total padatan basah – total padatan kering

= 92 – 66.5 = 25.5 gr

2.        Mencari Nilai Water Content        

  W= Mp/Ma x 100%

• Sampel 1 (Ring 2)

=  40.31 %

• Sampel 2 (Ring 3)

            = 39.58 %

• Sampel 3 (Ring 4)

= 38.34 %

1. 3.        Mencari Nilai Angka Pori (ρ_air = 1 gram/cm²)

• Sampel 1 (Ring 2)

Angka Pori = (Ma / p air) / (Vring – (Ma / p air))

                        = 60.94 %

• Sampel 2 (Ring 3)

Angka Pori = (Ma / p air) / (Vring – (Ma / p air))

                        = 99.92 %

• Sampel 3 (Ring 4)

Angka Pori = (Ma / p air) / (Vring – (Ma / p air))

                        =  80.31 %

1. 4.        Menghitung Porositas

• Sampel 1 (Ring 2)

Porositas = (Ma / p air) / (V1-V0)

                     = 104 %

• Sampel 2 (Ring 3)

Porositas = (Ma / p air) / (V1-V0)

= 95 %

• Sampel 3 (Ring 4)

Porositas =(Ma / p air) / (V1-V0)

= % = 127.5  %

1. 5.        Menghitung Bobot Isi Basah (γ)

• Sampel 1 (Ring 2)

M_tanah = 90.5 gr = 0.0905 kg

W = 0.0905 x 9.81 = 0.887805 kg.m/s²

Bobot isi basah (γ) =

=  = 12930.4 kg ^m/s²

• Sampel 2 (Ring 3)

M_tanah = 100.5 gr = 0.1005 kg

W  = 0.1005 x 9.81 = 0.9859 kg.m/s²

Bobot isi basah (γ) =

=  = 17290.4  kg ^m/s²

 

• Sampel 3 (Ring 4)

M_tanah = 92 gr = 0.092 kg

W = 0.092 x 9.81 = 0.90252 kg.m/s²

Bobot isi basah (γ) =

=  = 15828.1  kg/ m²s²

 

 

 

4.2 Pembahasan

Praktikum pada kali ini praktikan melakukan pengovenan pada sample tanah. Pada tanah di cari nilai dari massa air, eater content, angka pori, porositas, dan bobot oso basah menggunakan rumus yang telah tertera dari tiap sample, setelah sebulumnya tanah di oven selama 2×24 jam.

Pada hasil perhitungan, massa air (Ma) dengan nilai tertinggi 28.5 gram pada sample 2, hasil perhitungan water content   dengan nilai tertinggi 40.31% pada sample 1, pada perhitungan angkapori didapat nilai tertinggi pada sample 2 dengan nilai 99.92%. pada perhitungan porositas nilai maksimalnya adalah 100%, tetapi pada penghitungan porositas pada ring sampler 1 dan 2 didapatkan angka porositas 104% dan 127,5%. Problem ini disebapkan adanya kesalahan atau kecerobohan saat mengambil sample sehingga hasilnya tidak sesuai dengan yang diharapkan. Pada perhitungan bobot isi basah () dengan nilai tertinggi 17290.4 kg ^m/s² di dapat pada sample 2.

Setelah praktikan melakukan praktikum ini, dapat diketahui bahwa sifat fisik dari setiap tanah berbeda-beda walau pun jaraknya berdekatan

, hal ini dapat dibuktikan dengan nilai-nilai massa air (Ma), water content (W)angkapori, porositas, bobot isi basah (). Dengan perbedaan fisik tanah tersebut kita dapat menentukan kelebihan dan kekurangan tanah, sehingga kita dapat mengetahui tanah yang baik untuk pertanian atau untuk keperluan lainya.

BAB V

PENUTUP

 

 

5.1 Kesimpulan

Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum ini adalah :

• Tanah terdiri dari 3 fase, yaitu : padat, cair dan gas
• Fase padat tanah berupa butiran-butiran, fase cair berupa air tanah yang mengisi pori-pori dan fase gas adalah udara yang mengisi pori-pori tanah tetapi tidak ditempati oleh air tanah
• Terjadi perbedaan massa padat tanah ketika sebelum di keringkan (oven) dengan yang sudah dikeringkan (oven)
• Satuan sangat berpengaruh pada perhitungan.
• Nilai dari bobot isi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya pengolahan tanah, bahan organik, pemadatan oleh alat-alat pertanian, tekstur, struktur, kandungan air tanah dan lain-lain.
• Nilai bobot isi banyak dipergunakan dalam perhitungan-perhitungan seperti dalam penentuan kebutuhan air irigasi, pemupukan, pengolahan tanah dan lain-lain.
• Semakin padat tekstur tanah maka semakin kecil bobot isi, begitu pula sebaliknya.
• Kandungan air (kadar air) semakin sedikit maka bobot isi semakin besar, begitu pula sebaliknya.
• Semakin kecil ukuran tanah maka bobot isi semakin besar dan semakin besar ukuran tanah maka bobot isi semakin kecil.

5.2  Saran

Adapun saran yang ingin disampaikan oleh praktikan diantaranya :

• Pada saat pengambilan ring sampler yang sudah berisi tanah di       dalamnya, harus diperhatikan agar tidak terjadi tekanan terhadap tanah dalam ring tersebut. karena pengukuran kadar air yang digunakan dalam praktikum ini adalah undisturbed. Maksudnya tidak terdapat tekanan atau gangguan dari luar terhadap tanah yang terdapat dalam ring tersebut.
• Saat melakukan perhitungan atau pengukuran jangan pernah lupa memperhatikan satuan.
• Saat melakukan pengukuran diperlukan ketelitian agar tidak terjadi kesalahan pada perhitungan
• Saat melakukan praktikum perlu diperhatikan komponen-komponen yang berhubungan dengan apa yang sedang dipraktikan.
• Jangan ragu untuk mengulang perhitungan jika data yang diperoleh kurang akurat atau kurang lengkap

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Agus, F., R.D. Yustika, dan U. Haryati. 2006. Sifat Fisik Tanah dan Metode         Analisisnya. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan

Sumberdaya Lahan Pertanian, Bogor. Hariwidjaja, O. 1980. Pengantar Fisika Tanah.         Departemen Ilmu Tanah Institut Pertanian Bogor. hlm. 62.

Lembaga Penelitian Tanah. 1979. Penuntun Analisa Fisika Tanah. Lembaga            Penelitian Tanah, Bogor.

http://id.shvoong.com/exact-sciences/agronomy-agriculture/2111655-metode-penentuan-porositas-tanah/ diakses pada tanggal 15 April 2011 pukul 15.30

http://chadsquarepants.wordpress.com/2011/02/05/porositas-batuan-part-1/ diakses            pada tanggal 15 April 2011 pukul 16.00