PEMANFAATAN BAKTERI (Bacillus subtilis) SEBAGAI AGENT PENYEMBUHAN MANDIRI RETAK MORTAR DALAM MEDIA PULVERIZED FLY ASH

Ananto Nugroho, Prof. Dr. Ir. Iman Satyarno, M.E.; Prof. (Ris) Dr. Ir. Subyakto, M.Sc.

2013 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Beton dan mortar keduanya merupakan jenis material yang kuat, namun keretakan pada beton umum terjadi yang disebabkan karena kekuatan tariknya relatif lebih rendah bila dibandingkan dengan kekuatan tekannya. Bila tidak segera diperbaiki, retak pada beton cenderung untuk meluas dan akhirnya membutuhkan perbaikan yang lebih mahal. Oleh karena itu timbul suatu pemikiran mencari alternatif penutupan retak beton yang memiliki kemampuan untuk menutup retakan secara mandiri. Penggunaan bakteri tanah sebagai pengendap CaCO3 (kalsium karbonat) melalui proses metabolisme enzim urease bakteri telah menjadi konsep baru dalam usaha untuk menutup retakan beton. Penelitian ini bertujuan untuk mencari kemungkinan penerapan integrasi Bacillus subtilis kedalam matriks mortar yang mampu bertindak sebagai agent penyembuhan mandiri untuk menutup retakan. Spora bakteri diimpregnasi kedalam media pulverized fly ash (PFA) agar dapat digunakan dalam campuran mortar untuk melindungi bakteri pada kondisi pH yang basa. Campuran mortar dibuat menggunakan perbandingan volume (1PC : 3PS) dengan fas : 0,485. Variabel konsenterasi bakteri yang diimpregnasi kedalam PFA masing-masing 0 ; 104 ; 105 dan 106 sel/mL. Pengujian yang dilakukan antara lain sifat mekanika mortar diantaranya; kuat tekan (50x50x50 mm) dan pembebanan lentur three-point bending loading (60x60x220 mm). Permeabilitas retak mortar (dim: 110 mm dan t : 20 mm). Sifat fisika mortar melalui pengamatan retak buatan 0,2 mm (variasi kedalaman retak 1; 2; 3 dan 4 cm). Pengamatan menggunakan mikroskop digital dan SEM. Selain itu juga dilakukan analisa sifat kimia mortar menggunakan XRD dan EDX. Dari hasil penelitian diketahui bahwa penambahan spora Bacillus subtilis kedalam campuran mortar dapat meningkatkan nilai kuat tekannya, terutama pada penggunaan konsenterasi bakteri 105 sel/mL. Peningkatan kuat tekan mortar bakteri yang dihasilkan sebesar 25,38% pada umur 3 hari, 21,40% pada umur 7 hari dan 17,97% pada umur 28 hari. Diketahui juga bahwa mortar bakteri memiliki kemampuan pemulihan kekuatan, yaitu sebesar 34,85% dari kekuatan semula. Efektifitas penutupan retak dan ketahanan terhadap aliran air terbatas pada ukuran lebar retak maksimum hingga 0,22 mm. Sifat fisika mortar bakteri memiliki karakteristik berupa endapan kalsit yang tersebar di permukaan dan celah retakan mortar sebagai hasil dari enzim urease bakteri. Kuantitas dan penyebaran endapan kalsit sangat bergantung pada berat endapan, arah gravitasi dan ketersediaan oksigen. Selain itu melalui analisa sifat kimia menggunakan XRD dan EDX diketahui bahwa mortar bakteri memiliki derajat kristalinitas (kekerasan bahan) yang lebih baik dari mortar biasa.

Concrete and mortar are both strong material, but cracks in concrete are a common occurrence since its tensile strength is relatively lower than compressive strength. Without immediate and proper treatment, cracks then tend to expand further and eventually require costly repair. Therefore came the idea for an alternative to seal cracks that has the ability to self-healing. The usage of soil bacteria as a precipitating CaCO3 (calcium carbonate) through metabolic processes bacterial enzyme urease has been a new environment-friendly concept in an attempt to seal concrete cracks. This study was aimed at finding the possibility application of Bacillus subtilis integration into mortar matrix that could act as a self-healing agent to seal cracks. Bacterial spores impregnated into pulverized fly ash medium to protect bacteria in mortar mix with high alkaline conditions. Mix design of mortar were (1 portland cement : 3 fine aggregate) by volume with a water to cement ratio of 0,485. Variable concentrations of bacteria are impregnated into PFA respectively 0; 104, 105 and 106 cells/ml. Tests performed include mechanical properties of mortar such as compressive strength (50x50x50 mm) and three-point flexural loading (60x60x220 mm). Permeability of cracked mortar (110 mm diameter and 20 mm thick). Physical properties of mortar through the observation artificial crack 0,2 mm (depth variation of 1; 2; 3 and 4 cm). Observations using a digital microscope and SEM. It also analyzed the chemical properties of mortar using XRD and EDX. The results showed that the addition of Bacillus subtilis spores into mortar mix could enhance compressive strength, especially at cell concentrations of 105 cells/mL. Increase in compressive strength of bacterial mortar obtained by 25,38% for age of 3 days, 21,40% for age of 7 days and 17,97% for age of 28 days. It was known that bacterial mortar had little ability mortar strength regain, amounting to 34,85% of its original strength. Effectiveness of crack sealant and resistance to water flow were limited to a maximum size of 0,22 mm crack width. Through physical observation, bacterial mortar had characteristics such as calcite precipitate as product of bacterial enzyme urease. Quantity and distribution of calcite precipitate depended on precipitation weight, gravity direction and oxygen availability. Meanwhile, the analysis of chemical properties using XRD and EDX showed that the bacterial mortar had a better degree of crystallinity.

Kata Kunci : retak mortar, Bacillus subtilis, pulverized fly ash, kalsium karbonat.