## Pengaruh Bakteri Bacillus Megaterium sebagai Self-Healing Agent pada Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi
LULU FAUZIAH 2 , SITI MUTIARA MURHAYATI 2 , LUTHFI MUHAMMAD M 1* , LINDA AISYAH 1
1 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Bandung, Indonesia
2 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Bandung, Indonesia Email: luthfi-mm@polban.ac.id

## ABSTRAK
Sifat  beton  yang  lemah  terhadap  tarik  memungkinkan  terjadinya  retakan  mikro  dan  dapat merambat menjadi retakan  makro, apabila retakan  tersebut tidak  terdeteksi. Oleh  karena itu, muncul inovasi yang disebut dengan Self-healing concrete (SHC), yaitu beton dapat menutupi retakan  mikro  secara  mandiri  tanpa  adanya  perlakuan  dari  manusia.  Pada  penelitian  ini, digunakan bakteri Bacillus megaterium sebagai healing agent kemudian diterapkan pada beton mutu tinggi rencana 45 MPa berdasarkan pedoman ACI 211-4r.93, dengan kadar subtitusi semen oleh fly ash sebanyak 25% dan persentase bakteri sebesar 2% dari komposisi air yang digunakan. Hasilnya,  diperoleh  peningkatan  nilai  kuat  tekan  pada  beton  bakteri  umur  28  hari  sebesar 12,662%  terhadap  beton  kontrol.  Dimana  nilai  kuat  tekan  rata-rata  62,199  MPa  pada  beton bakteri dan 55,208 MPa untuk beton kontrol. Selain itu, beton bakteri mulai menunjukkan proses self-healing  pada  hari  ke-21  pasca  pengujian  dan  lebar  ukuran  retakan  mikro  yang  dapat diperbaiki bakteri adalah berkisar 0,66-2,76 mm.
Kata kunci: beton mutu tinggi, self-healing concrete, bacillus megaterium, kuat tekan

## ABSTRACT
The weak tensile properties of concrete allow micro-cracks to occur and propagate into macro- cracks  if  they  are  not  detected.  Therefore,  an  innovation  called  Self-healing  concrete  (SHC) emerged, where concrete can  cover micro-cracks independently  without human treatment. In this study, Bacillus megaterium bacteria were used as a healing agent. Then they applied to high- strength  concrete plan  45 MPa based on ACI guideline 211-4r.93, with  a cement substitution content by fly ash of 25% and a percentage of bacteria of 2% of the composition of the water used. As a result, an increase in compressive strength value was obtained in bacterial concrete aged 28 days by 12.662% against control concrete. Where bacterial concrete was 7,524 MPa and control concrete was 7,399 MPa. In  addition, bacterial concrete began  to show a self-healing process on the 21st day after the compressive test, and the width of the size of micro-cracks that bacteria can repair is in the range of 0.66-2.76 mm.
Keywords:  high  strength  concrete,  self-healing  concrete,  bacillus  megaterium,  compressive strength
Lulu Fauziah, Siti Mutiara Murhayati, Luthfi Muhammad M, Linda Aisyah

## 1. PENDAHULUAN
Beton  merupakan  suatu  komponen  penyusun  struktur  bangunan  yang  umum  digunakan sampai saat ini [14]. Hal ini mengacu pada kelebihannya, seperti kuat terhadap tekan, tahan lama, mudah diaplikasikan, dan mudah didapatkan. Namun di samping dari kelebihan tersebut, beton memiliki kelemahan utama yaitu lemah terhadap tarik dan memiliki tingkat kerapuhan yang  tinggi,  menjadikan  beton  rentan  terhadap  adanya  retakan.  Retakan  pada  beton  bisa dimulai dari retakan mikro kemudian merambat menjadi retakan makro apabila retakan mikro tidak  terdeteksi.  Retakan  makro  memungkinkan  air,  ion  klorida,  dan  bahan  kimia  yang berbahaya dapat masuk kedalam rongga beton sehingga berpengaruh pada kekuatan material yang  berdampak  pada  kekuatan  dan  daya  tahan  struktur  beton  [6].  Akibatnya,  diperlukan suatu perawatan dan perbaikan pada struktur beton. Namun pada kenyataannya, lokasi retak tidak  selalu  berada  pada  tempat  yang  strategis  dan  mudah  untuk  dijangkau,  dan  dalam pelaksanaannya, perawatan struktur beton akan mengeluarkan biaya yang tidak sedikit serta membutuhkan waktu yang lama [1]. Maka dari itu, retak pada beton khususnya retakan mikro perlu diperhatikan, salah satunya dengan inovasi self-healing concrete, yaitu beton yang dapat memperbaiki dirinya sendiri ketika terjadi retakan [16].
Self-healing  concrete  merupakan  inovasi  yang  memanfaatkan  healing-agent  berupa mikroorganisme yaitu bakteri yang memiliki sifat alkalinitas tinggi untuk dapat bertahan hidup di lingkungan ekstrem seperti beton, salah satunya bakteri Bacillus megaterium [13]. Ketika terjadi retakan, kelembaban dan oksigen memasuki zona retak, bakteri aktif dan prekursor nutrisi yaitu kalsium laktat dilarutkan dari partikel mikroba untuk membentuk lingkungan yang cocok  untuk  spora  berkecambah,  dan  mulai  mengendapkan  kalsium  karbonat  (CaCO 3 ). Sejumlah CaCO 3 terbentuk, dan mengisi retakan pada beton [15]. Self-healing digambarkan dengan Persamaan 1 berikut [7]:
𝐶𝑎𝐶 6 𝐻 10 𝑂 6 + 6𝑂 2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂 3 + 5𝐻 2 𝑂 + 5𝐶𝑂 2 …(1)
Pengaplikasian self-healing concrete ini perlu diterapkan pada beton mutu tinggi, karena beton mutu tinggi memiliki karakteristik kuat tekan lebih dari 41,4 MPa [5]; dan sifatnya lebih padat berbeda dengan beton mutu normal; sehingga belum diketahui bagaimana efektivitas bakteri dalam beton mutu tinggi untuk memperbaiki retakan mikro serta pengaruhnya terhadap nilai kuat  tekan.  Selain  itu,  berbagai  penelitian  terdahulu  menunjukkan  penggunaan  bakteri  ini berpengaruh positif pada beton mutu normal [2] [12], akan tetapi belum ada penelitian yang mengaplikasikannya pada rancangan mutu tinggi dengan mengacu pada pedoman ACI 211- 4r-93. Dalam rancangannya, digunakan subtitusi semen oleh fly ash tipe F sebanyak 25%, untuk mengurangi produksi semen yang sampai saat ini menimbulkan kerusakan lingkungan karena  emisi  CO 2 di  udara;  menggunakan admixture  superplasticizer  tipe  F  0,6%;  dan persentase bakteri sebeesar 2% dari komposisi air yang digunakan. Maka dari penelitian ini, diharapkan dapat diketahui pengaruh bakteri Bacillus megaterium sebagai self-healing agent pada nilai kuat tekan beton mutu tinggi rencana 45 MPa.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Penelitian Terdahulu
Penelitian  ini  disusun  dengan  merujuk  pada  beberapa  studi  literatur  yang  dirangkum berdasarkan  ruang  lingkup  pembahasan.  Ruang  lingkup  rujukan  pertama  membahas mengenai penelitian self-healing concrete dengan menggunakan bakteri genus Bacillus spesies B. subtilis dan B. megaterium. Berdasarkan literatur, diperoleh kenaikan kuat tekan sebesar 15,86%  dan  didapatkan  kerja  optimum  bakteri  dengan  spesies B.  megaterium  yang menghasilkan lebih banyak CaO dibanding B. subtilis [12].

## Pengaruh Bakteri Bacillus Megaterium sebagai Self-Healing Agent pada Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi
Ruang  lingkup  rujukan  kedua  merangkum  mengenai  penelitian self-healing  concrete  yang hanya  menggunakan  bakteri  spesies B.  megaterium.  Digunakan  variabel  mutu  beton  dan konsentrasi bakteri. Didapatkan bakteri yang bekerja optimal pada konsentrasi 30 x 10 5 cfu/ml dengan mutu beton 50 MPa. Diketahui peningkatan kekuatan maksimum mencapai 24% [3].
Ruang  lingkup  rujukan  ketiga  membahas  mengenai  penelitian self-healing  concrete menggunakan bakteri genus Bacillus spesies B. subtilis dengan subtitusi semen oleh fly ash sebesar 25% sehingga diperoleh hasil peningkatan pada kuat tekan hingga 36,44 N/mm 2 [8].

## 2.2 Beton Mutu Tinggi
Beton  mutu  tinggi  ( high  strength  concrete)  merupakan  sebuah  bahan  yang  dibuat  dari campuran  beton  (semen,  agregat,  air)  dan  pengurangan  semen  dengan  penambahan  zat additif sesuai dengan perbandingan sedemikian rupa sehingga membentuk satu kesatuan yang dapat  membentuk  kekuatan  beton  yang  lebih  tinggi.  Material  penyusun  beton  mutu  tinggi adalah sebagai berikut:
a. Semen Portland Tipe I (OPC)
Karakteristik bahan semen OPC ini mengandung 6%–15% bahan campuran aktif  yang diizinkan dari total massa. Dan tidak boleh melebihi 10% campuran tidak aktif dari total massa. Kemudian waktu pengikatan awal ( initial setting time) tidak boleh lebih dari 45 menit dan waktu pengikatan akhir ( final setting time) tidak boleh lebih dari 10 jam.
b. Fly Ash Tipe F Karakteristik fly  ash  tipe  F  (low  calcium  fly  ash)  adalah  tidak  memiliki  sifat  mengikat
( cementitious), dan bersifat pozolanik (mampu mereduksi kebutuhan semen portland 20- 30%). Fly ash berbentuk partikel yang hampir bulat sehingga mempunyai kemampuan alir ( flowability) dan workability yang lebih baik, ukuran partikel yang halus sehingga lebih impermeable (kedap air), lebih tahan abrasi, dan memperkecil susut beton. Kemampuan fly ash dalam menaikkan kuat tekan optimum umumnya dicapai pada umur 56 dan 90 hari,  karena fly  ash  memiliki  setting  time  yang  lebih  lambat  dibanding  semen, namun kemampuan fly ash menjadi sangat berguna dalam produksi beton bermutu tinggi karena penambahan  kuat  tekan  yang  berlanjut  pada  jangka  waktu  yang  lebih  lama. Agregat Kasar dan Agregat Halus
Dalam proporsi beton mutu tinggi, pencampuran agregat secara signifikan mempengaruhi kekuatan  dan  sifat  struktural  beton.  Syarat  agregat  kasar  yang  memenuhi  menurut Kardiyono Tjokrodimulyo (1992) adalah kerikil harus butir yang keras dan tidak berpori, agregat bersih dari unsur organik, kerikil tidak boleh mengandung kadar lumpur lebih dari 10% berat kering. Sedangkan pada Agregat halus yang baik tidak mengandung lumpur lebih  besar  5%  dari  berat,  terdiri  dari  butiran  yang  tajam  dan  keras,  dan  bervariasi, butirnya harus bersifat kekal tidak mudah hancur oleh pengaruh cuaca, dan tidak boleh mengandung bahan organik yang terlalu banyak.
c. Superplasticizer Tipe F
Pada  beton  mutu  tinggi  biasanya  digunakan  tipe  F  yaitu High  Range  Water  Reducing (HRWR), yaitu bahan kimia yang berfungsi untuk mengurangi air sampai 12% atau lebih. Pengggunaan superplasticizer  diperlukan  pada  rancangan  beton  mutu  tinggi  karena kondisi faktor air semen (FAS) yang rendah. Penggunaan superplasticizer bertujuan untuk bisa mengontrol dan menghasilkan nilai slump yang optimal pada beton segar (workable) sehingga bisa dihasilkan kinerja pengecoran beton yang baik.

## Lulu Fauziah, Siti Mutiara Murhayati, Luthfi Muhammad M, Linda Aisyah
d. Air
Semua  jenis  air  dapat  digunakan  dalam campuran  beton.  Hal  yang  harus  diperhatikan pada  penggunaan  air  adalah  kejernihan  air,  dan  bebas  dari  bahan  yang  merugikan minyak, alkali, garam, bahan organik yang dapat membahayakan beton (ACI 813-83).

## 2.3 Self-Healing Concrete
Salah  satu  alasan  munculnya  inovasi self-healing  concrete  yang  dikembangkan  oleh  para ilmuan  adalah  faktor  biaya  pada  beton  sebagai  bahan  yang  banyak  digunakan  dalam pembangunan  sebuah  konstruksi  [9].  Dikatakan self-healing  concrete  adalah  karena  beton dapat menyembuhkan retakan yang terjadi tanpa proses pemeliharaan ataupun pembaharuan yang dilakukan oleh tangan manusia. Dalam proses healing pada struktur beton didukung oleh adanya self-healing  agent  yang  bereaksi  dengan  oksigen  dan  air  saat  terjadinya  retakan, sehingga menghasilkan suatu senyawa kalsium karbonat (CaCO 3 ) yang berperan dalam proses perbaikan  beton.  Maka  terbentuklah  suatu  inovasi  beton  yang  bisa  menyembuhkan  dirinya sendiri, yaitu bio-concrete.
Self-healing agent pada beton, tidak hanya terdiri dari satu jenis saja. Self-healing agent yang digunakan dapat berbentuk produk kimia ataupun mikroorganisme, pada berbagai penelitian salah satunya Mokhtar dan Hasan (2021) self-healing agent yang berasal dari produk kimia tidak  efektif  untuk  digunakan,  karena  dapat  mengganggu  kestabilan  lingkungan  [9]  [11]. Kemudian, berkembang penelitian self-healing agent berupa fungi (jamur). Simpulan akhir dari penelitian  Menon  (2019)  menerangkan  bahwa  beton  adalah lingkungan  yang  ekstrem bagi pertumbuhan  jamur  [10].  Bersamaan  dengan  penelitian self-healing  agent  berupa  jamur, berkembang  juga self-healing  agent  berupa  bakteri.  Bakteri  yang  digunakan  sebagai  self- healing agent adalah bakteri yang harus tahan terhadap sifat alkalinitas beton yang memiliki pH tinggi. Dalam jurnal ISSN, Analytical and Experimental Modal Analysis menjelaskan tentang jenis-jenis  bakteri  yang  tahan  terhadap  alkalinitas  beton  yang  tinggi.  Bakteri  untuk penyembuhan  retak  terdiri  dari B.  pasteurii,  Deleya  Halophila,  Halomonasrurihalina, Myxococcus Xanthus, dan B. megaterium. Bakteri untuk mengobati permukaan terdiri dari B. sphaericus. Sedangkan, pada kelompok B. spharicus terbagi lagi ke dalam beberapa koloni, terdiri  dari B.  subtilis,  B.  sphaericus,  Thiobacillus.  Namun,  dalam  beberapa  referensi menyebutkan bahwa bakteri terkuat ada pada genus Bacillus [2].

## 2.4 Bacillus megaterium
Bacillus  megaterium  mampu  bertahan  dalam  beberapa  kondisi  lingkungan  yang  ekstrem seperti gurun karena membentuk spora. Bacillus megaterium dapat tumbuh pada suhu 30°C (Belma  et  al.,  2000)  sehingga  digolongkan  bakteri  mesofilik,  yaitu  memiliki  temperatur optimum untuk pertumbuhan berkisar 25-37°C dan dapat hidup pada pH 5,5-8.
Mikroorganisme bakteri ini mampu menghasilkan berbagai macam mineral seperti karbonat, sulfida, silikat, dan posfat. Hal ini membuktikan bahwa bakteri dapat digunakan sebagai self- healing agent karena dapat menghasilkan zat kapur/kalsium karbonat (CaCO 3 ) yang berperan penting dalam proses perbaikan beton. Berbagai penelitian telah menunjukkan bahwa bakteri dengan genus Bacillus mampu memperbaiki keretakan pada beton [10], salah satunya Bacillus megaterium.  Hal  ini  disebabkan  karena  bakteri  tersebut  dapat  bertahan  pada  lingkungan ekstrem  dengan  kondisi  pH  tinggi.  Menurut  Schlegel  (1993)  bakteri  pembentuk  spora membran tebal ini dapat bertahan hidup tanpa nutrisi hingga ratusan tahun.

## 3. METODOLOGI
Metode  yang  diaplikasikan  pada  penelitian  ini  dibagi  ke  dalam  dua  bagian.  Pertama, merumuskan  studi  literatur  yang  variabelnya  diaplikasikan  pada  metode  kedua,  yaitu  studi
eksperimental di laboratorium. Studi eksperimental dilakukan di 2 (dua) laboratorium berbeda, yaitu laboratorium bio-proses dan laboratorium bahan.

## 3.1 Laboratorium Bio-proses
Studi  eksperimental  yang  dilakukan  di  laboratorium  bio-proses  adalah  berupa  pembuatan media pertumbuhan bakteri, inokulasi bakteri, sampai pada perhitungan populasi bakteri yang dicampurkan pada beton.

## 1. Pembuatan Media
Media yang digunakan terdapat 2 jenis, yaitu media NA ( Nutrient Agar) dan media NB ( Nutrient  Broth).  Media  NA  digunakan  sebagai  tempat  pertumbuhan  populasi  bakteri sebelum  dilakukan  perhitungan  populasi  dan  konsentrasi.  Sedangkan,  media  NB digunakan  sebagai  tempat  pertumbuhan  bakteri  setelah  perhitungan  populasi  induk bakteri. Media NB sebagai media bakteri terakhir yang akan dicampurkan langsung pada campuran beton.
2. Perhitungan Konsentrasi Bakteri
Perhitungan  konsentrasi  bakteri  dilakukan  dengan  metode  hitung  cawan.  Perhitungan dimulai dari konsentrasi 10 -1 –10 -6 , dimasukkan ke dalam larutan NaCl agar kondisi bakteri tetap stabil, tanpa kontaminasi. Larutan berisi bakteri tersebut kemudian dipindahkan ke dalam  cawan  petri,  yang  selanjutkan  diinkubasi  dalam  inkubator,  sehingga  dapat ditentukan indukan dari bakteri yang diinokulasikan pada media NA dan media NB.
3. Inokulasi Bakteri Proses inokulasi bakteri  dilakukan pada  2 buah media, yaitu media NA dan media NB. Inokulasi pada media NA dilakukan untuk proses peremajaan bakteri dalam agar miring yang diambil dari indukan bakteri pada cawan petri. Sedangkan, inokulasi pada media NB dilakukan untuk menyiapkan bakteri yang siap dicampurkan ke dalam campuran beton berupa media cair yang jumlah nya sudah tertakar. Indukan bakteri yang digunakan untuk inokulasi pada media NB berasal dari indukan pada cawan petri.

## 3.2 Pembuatan Desain Campuran Mortar Geopolimer
Studi  eksperimental  yang  dilakukan  di  laboratorium  bahan  memiliki  beberapa  tahap,  yaitu pengujian pendahuluan pada agregat dan semen, pembuatan beton sesuai dengan rancangan mix  design,  pengujian  sifat  mekanis  beton,  serta  analisis  pengamatan  self-healing  yang menjadi output dari penelitian ini.

## 1. Pengujian Pendahuluan
Terdapat enam jenis pengujian pendahuluan yang dilakukan. Pertama, pengujian analisis saringan  agregat  yang  menggunakan  standar  ASTM  C136-96,  SNI  03-1968-1990,  dan ASTM  C  33-03.  Dari  pengujian  ini  didapatkan  gradasi  agregat  dan  nilai  FM  ( Finenes Modulus) baik itu pada agregat kasar maupun agregat halus. Kedua, pengujian berat jenis dan penyerapan air dengan standar SNI 1969-2008 untuk agregat kasar dan SNI 1970- 2008 untuk agregat halus. Dari pengujian ini, didapatkan nilai berat jenis kondisi SSD, kering, dan semu pada agregat halus maupun agregat kasar. Ketiga, terdapat pengujian bobot  isi  dengan  standar  acuan  ASTM  C.29/C.29M-1997  dan  SNI-03-4804-1998.  Dari pengujian ini dihasilkan nilai bobot isi baik dalam kondisi gembur maupun padat. Keempat, pengujian kadar lolos 200 yang menggunakan standar acuan SNI 03-4142-1996. Kelima, pengujian kadar organik yang diujikan pada agregat halus dengan standar acuan ASTM C-40-92 dan SNI 03-2816-1992.  Keenam, dilakukan pengujian berat jenis semen pada semen OPC tipe I yang mengacu pada SNI 15-2531-1991 dan ASTM C.150.

## Lulu Fauziah, Siti Mutiara Murhayati, Luthfi Muhammad M, Linda Aisyah
2. Pembuatan Beton
Beton yang dicampurkan merupakan hasil rancangan ACI 211 4R-93 dengan mutu beton rencana 45 MPa. Rancangan ini menerapkan subtitusi semen oleh fly ash sebesar 25% dan  ditambahkan  pula admixture  berupa  superplasticizer  sebanyak  0,6%  dari  jumlah keseluruhan  semen  dan fly  ash.  Faktor  air  semen  didapatkan  0,38  dan  kadar  udara rencana ditetapkan sebesar 1%. Nilai maksimum ukuran agregat kasar didapatkan 25mm serta dilakukan treatment pada agregat halus dan ditetapkan ukuran maksimum adalah 1,18 mm.
Pencampuran beton dilakukan dengan metode yang mengacu pada SNI 03-3976-1995. Perlakukan yang berbeda diterapkan pada beton bakteri, dimana terdapat penambahan campuran berupa larutan berisi bakteri sebanyak 2% dari keseluruhan jumlah air, serta serbuk  kalsium  laktat  sebanyak  2%  dari  keseluruhan  jumlah  semen.  Dilakukan  pula pengujian beton segar, yaitu slump flow dengan berdasar pada standar ASTM C 1611M- 05 dengan nilai slump berdiameter 40 – 60cm [4].
3. Inokulasi Bakteri
Pengujian  yang  diterapkan  pada  beton  adalah  pengujian  kuat  tekan.Pengujian  ini diaplikasikan pada benda uji silinder berdiameter 10 cm dengan tinggi 20 cm yang diujikan pada umur 7 dan 28 hari. Jumlah benda uji beton kontrol dan beton bakteri adalah 2 buah pada setiap umurnya. Standar acuan yang digunakan adalah SNI 03-4154-1996 dan ASTM C 78.
4. Analisis Pengamatan Self-Healing Analisis Pengamatan self-healing pada beton dilakukan dengan pengamatan secara visual untuk  melihat  bagaimana  proses  penyembuhan  retakan  yang  dapat  diperbaiki  bakteri. Sampel yang telah diuji direndam ulang ke dalam bak curing seperti yang terlihat pada Gambar  1  dan  kemudian  diamati  dalam  beberapa  hari  tertentu  untuk  melihat perkembangannya.
Gambar 1. Bak curing

## 4. ANALISIS DATA DAN HASIL

## 4.1 Hasil Pengujian Pendahuluan
Pada  pengujian  pendahuluan,  dilakukan  pengujian  sifat  fisis  material  pada  agregat  kasar, agregat halus, dan semen. Hasil dari pengujian ini diperlukan untuk memastikan bahan yang akan  digunakan  dalam  pembuatan  campuran  beton  sudah  memenuhi  spesifikasi  sehingga diperoleh rancangan mix design yang baik dan tercapai sesuai mutu rencana. Hasil pengujian pendahuluan dapat dilihat pada Tabel 1.

## Tabel 1. Pengujian Sifat Fisis Material
No Jenis Pengujian Satuan Standar Uji Hasil Spesifikasi Standar Spesifikasi KET Min. Maks. 1 Berat Jenis dan Penyerapan a. Agregat Kasar Berat Jenis: SSD gram/cc ASTM C.127- 1997/ SNI 03- 1969-2008 2,70 - - Berat Jenis: Kering Oven gram/cc 2,66 - - Berat Jenis: Apparent gram/cc 2,78 - - Penyerapan Air % 1,72 b. Agregat Halus Berat Jenis: SSD ASTM C.128- 1997/ SNI 03- 1970-2008 2,56 - - Berat Jenis: Kering Oven 2,40 - - Berat Jenis: Apparent 2,84 - - Penyerapan Air % 6,46 2 Bobot Isi a. Agregat Kasar Bobot Isi Gembur gram/cm 3 ASTM C.29/C29M 09/ SNI 03- 4804-1998 1,35 - - Bobot Isi Padat gram/cm 3 1,53 - - b. Agregat Halus Bobot Isi Gembur gram/cm 3 ASTM C.29/C29M 09/ SNI 03- 4804-1998 1,51 - - Bobot Isi Padat gram/cm 3 1,70 - - 3 Analisis Saringan a. Agregat Kasar Finenes Modulus (FM) - ASTM C.136- 1996/ SNI 03- 1968-1990 7,016 6 7,1 ASTM C 33 / SK SNI S-04-1989 Memenuhi Nominal Maximum Size mm 25 - - SNI-03-6468- 2000 Disayaratkan 20 atau 25 mm b. Agregat Halus Finenes Modulus (FM) - ASTM C.136- 1996/ SNI 03- 1968-1990 2,569 2,3 3,1 ASTM C 33 / SK SNI S-04-1989 Memenuhi Nominal Maximum Size mm 1,18 - - SNI-03-6468- 2000 Disayaratkan 20 atau 25 mm 4 Kadar Lolos 200 a. Agregat Kasar Nilai Bahan Lolos 200 % SNI 03-4142- 1996 0,92 - 1 ASTM C.33-95 Memenuhi Spek b. Agregat Halus Nilai Bahan Lolos 200 % SNI 03-4142- 1996 4,08 - 5 ASTM C.33-95 Memenuhi Spek 5 Kadar Organik a. Agregat Halus Kadar Organik Visual Warna ASTM C 40- 92/SNI 03- 2816-1992 no.1 ASTM C40/C40- M 19 Sangat Baik 6 Berat Jenis Semen Berat Jenis Semen ASTM C.188 dan SNI 15 2531 1991. 3,00 3,00 3,20 SNI 15 7064 2004 Memenuhi, semen termasuk Tipe I-V

## 4.2 Hasil Katalisasi Bakteri Bacillus megaterium
Diperoleh pertumbuhan populasi Bakteri Bacillus megaterium sesuai hasil perhitungan melalui metode hitung cawan dengan konsentrasi 10 -6 cfu/ml. Bakteri tersebut dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang telah dibagi persentasenya berdasarkan proporsi campuran beton yang akan dibuat. Uraian proses katalisasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.
Lulu Fauziah, Siti Mutiara Murhayati, Luthfi Muhammad M, Linda Aisyah

## Tabel 2. Katalisasi Bakteri Bacillus megaterium
Proses Katalisasi Bakteri Bacillus megaterium
Media Nutrient Agar Inkubasi Bakteri Pertumbuhan bakteri dalam media NA Media Nutrient Broth Pertumbuhan bakteri dalam media NB Perhitungan koloni, 10 -6 digunakan sebagai induk Konsentrasi bakteri 10 6 cfu/ml Hasil katalisasi: larutan bakteri 10 6 cfu/ml, 2%
dari proporsi campuran beton

## 4.3 Rancangan Mix Design ACI 211-4r-93
Berdasarkan perhitungan per 1 m 3 mix-design dengan standar acuan ACI211-4r 93 (Tabel 3), didapatkan proporsi campuran beton dengan kuat tekan rencana 45 MPa yang disesuaikan dengan kebutuhan jumlah benda uji (Tabel 4). Selain itu dilakukan juga perhitungan pada jumlah bakteri 2% dan kalsium laktat 2% dari berat semen yang hasilnya dilampirkan pada tabel yang sama.

## Tabel 3. Proporsi 1 m 3
Mix Design ACI 211-4r-93 Campuran per 1m3 Semen Portland (kg) Fly Ash (kg) Agregat Halus (kg) Agregat Kasar (kg) Air (kg) Sp 0,6% (kg) Bakteri 2% (kg) Kalsium Laktat (kg) Campuran 3 #25% 321,623 107,208 698,323 1155,616 128,249 2,573 2,565 6,432

## Tabel 4. Mix Design ACI 211-4r-93 sesuai Kebutuhan Benda Uji
Benda Uji Ukuran Jumlah Semen (kg) Fly Ash (kg) Agg.Kasar (kg) Agg.Halus (kg) Air (kg) Sp 0.6% Bakteri 2% Kalsium Laktat Silinder 10 x 20 cm 8 4,042 1,347 14,522 8,775 1,612 0,032 0,032 0,081

## 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan dilakukan untuk mengetahui nilai beban maksimum tekan yang dapat diterima oleh setiap benda uji, kemudian dilakukan perhitungan sehingga diperoleh nilai kuat tekan dalam satuan MPa. Perhitungan nilai kuat tekan mengacu pada Persamaan 2, dengan 𝑃 merupakan beban tekan maksimum dalam satuan kN dan 𝐴 merupakan luas bidang tekan dalam satuan cm 2 .
𝑓 𝑐𝑖 = 𝑃 𝐴 …(2)
Pengujian ini dilakukan pada umur beton 7 hari (Tabel 5) dan umur beton 28 hari (Tabel 6). Kemudian diperoleh peningkatan seperti yang terlihat pada Tabel 7 dan digambarkan lebih jelas pada diagram yang terlihat pada Gambar 2.
Tabel 5. Kuat Tekan Umur 7 Hari
Jenis Spesimen Dimensi Sampel Beban Maksimum Luas Kuat Tekan ( 𝝈 𝒄 ) Rata-rata Kuat Tekan ( 𝒇 𝒄𝒓 ′ ) 𝑫 𝑻 [mm] [mm] [kN] [cm 2 ] [MPa] [MPa] Beton Kontrol 1  100,16 200,15 350 78,751 44,444 42,022 2 99,86 200,42 310 78,280 39,601 Beton Bakteri 2% 1 99,90 199,27 328 78,338 41,870 41,178 2  100,34 199,46 320 79,039 40,486

## Tabel 6. Kuat Tekan Umur 28 Hari
Jenis Spesimen Dimensi Sampel Beban Maks Luas Kuat Tekan ( 𝝈 𝒄 ) Rata-rata Kuat Tekan ( 𝒇 𝒄𝒓 ′ )
𝑫 𝑻
[mm] [mm] [kN] [cm 2 ] [MPa] [MPa] Beton Kontrol 1  100,35 199,76 425 79,046 53,766 55,208 2  100,03 200,45 445 78,552 56,651 Beton Bakteri 2% 1  100,51 199,10 485 79,307 61,154 62,199 2 99,85 199,76 495 78,269 63,243
Tabel 7. Rekapitulasi Nilai Kuat Tekan
Jenis Spesimen Umur [MPa] 7 Hari  28 Hari Beton Kontrol 42,022 55,208 Beton Bakteri 2% 41,178 62,199 Peningkatan Yang Terjadi  -2,01%  12,66%
Gambar 2. Perbandingan kuat tekan umur 7 hari dan 28 hari
42.022 55.208 41.178 62.199 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 K u at T ekan [ M P a] BETON UMUR 7 HARI Beton Kontrol
Beton Bakteri BETON UMUR 28 HARI
Dapat dilihat pada Tabel 7 terdapat perbedaan hasil antara beton 7 hari dan beton dengan umur  28  hari,  maka  analisis  yang  diperoleh  dari  peningkatan  dan  penurunan  yang  terjadi adalah sebagai berikut:

## Penurunan
1. Beton bakteri umur 7 hari memiliki nilai kuat tekan yang lebih rendah dibanding beton kontrol. Hal ini dapat terjadi karena umur perawatan beton yang belum lama, sehingga bakteri dalam beton belum sepenuhnya bereaksi dan kandungan yang dihasilkan sebagai peningkat kekuatan beton yaitu kalsium karbonat (CaCO 3 ) yang dihasilkan oleh bakteri belum tumbuh optimal.
2. Penambahan fly  ash  sebagai  pengganti  sebagian  semen  berpengaruh  pada  masa pengikatan beton yang lebih lambat dibanding semen, sehingga berpengaruh pada nilai kuat tekan beton itu sendiri.

## Penurunan
1. Segi  umur  perawatan  yang  optimal,  sehingga  pada  umur  28  hari fly  ash  sudah mulai mengikat dan mempengaruhi peningkatan kekuatan beton.
2. Bakteri sudah mulai tumbuh secara optimal dan menghasilkan CaCO 3 yang lebih banyak sehingga dapat meningkatkan kuat tekan beton.

## 4.5 Analisis Pengamatan Self-Healing
Pengamatan visual dilakukan pada keretakan beton pasca pengujian sampai hari ke-55 pada beton  umur  7  hari.  Bakteri  mulai  bekerja  menutupi  retakan  pada  saat  hari  ke-21  pasca pengujian. Dapat diamati pada Gambar 3 lebar retakan mikro yang berhasi diperbaiki bakteri selama pengamatan sampai hari ke-55 tersebut adalah sebesar 0,66 – 2,76 mm.
Gambar 3. Pengamatan self-healing pada beton hari ke-55 pasca pengujian

## 5. KESIMPULAN
Hasil  rancangan mix  design  mengacu  pada  pedoman  ACI  211.4r-93  dengan  mutu  beton rencana 45 MPa dalam 1 m 3 memiliki proporsi, semen 321,623 kg; fly ash 107,208 kg; agregat kasar 1.155,616 kg; agregat halus 698,323 kg; air + admixture 128 kg; bakteri 2.565,98 ml; dan  kalsium  laktat  6,433  kg.  Kemudian,  didapatkan  nilai  kuat  tekan  pada  beton  bakteri mengalami penurunan sebesar –2,01% terhadap beton kontrol di umur 7 hari. Sedangkan, pada  umur  28  hari  kuat  tekan  beton  bakteri  meningkat  sebesar  12,66%  terhadap  beton kontrol. Oleh karena itu, dapat ditarik kesimpulan bahwa penggunaan bakteri sebagai self- healing agent berpengaruh signifikan pada peningkatan nilai kuat tekan. Terdapat persamaan hasil dengan penelitian sebelumnya yang menjadi rujukan [9] menunjukkan peningkatan nilai kuat tekan sebesar 15,86%. Dapat diketahui bahwa persentase peningkatan beton mutu tinggi cenderung lebih kecil, hal ini disebabkan oleh karakteristik beton mutu tinggi yang sudah padat dan minim rongga sebelum ditambahkannya bakteri.
Selain  itu,  didapatkan  hasil  analisis  visual  yang  dilakukan  selama  55  hari  pasca  pengujian, bahwa  bakteri  dapat  mulai  bekerja  untuk  menutupi  retakan  mikro  pada  hari  ke-21  pasca
pengujian  dan  lebar  retakan  yang  dapat  diperbaiki  selama  pengamatan  tersebut  berkisar antara 0,66 – 2,76 mm. Berdasarkan hasil di atas, dapat dibuktikan bahwa bakteri dapat tetap hidup dan bekerja dalam rancangan beton mutu tinggi.

## 5. SARAN
Dari  hasil  penelitian  ini,  dirumuskan  beberapa  saran  untuk  penelitian  selanjutnya.  Yang pertama, perlu ditambahkan beberapa variabel persentase bakteri untuk mengetahui variabel konsentrasi  optimum  bakteri  yang  dapat  bekerja.  Yang  kedua  adalah  perlu  adanya penambahan  variabel  persentase fly  ash  dan  superplasticizer  untuk  mengetahui  campuran beton  yang  optimum  sesuai  dengan  mutu  rencana.  Kemudian,  perlu  dilaksanakannya pengujian tambahan yang dapat mendeteksi cara kerja CaO atau zat kapur dengan adanya pengujian  SEM  ( Scanning  Electron  Microscope)  atau  EDS  (Energy  Dispersive  X-ray Spectroscopy). Yang terakhir adalah perlu dilakukan penelitian visual dengan umur beton lebih lama agar dapat diketahui kemampuan bakteri bertahan dalam beton.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Abdullah,  M.  A.  H.,  Abdullah,  N.  A.  H.  dan  Tompang,  M.  F.  (2018).  Development  and Performance  of  Bacterial  Self-healing  Concrete  -  A  Review. IOP  Conference  Series: Materials Science and Engineering, 431(062003), 1-9.
[2] Alisha, S. R. (2020). Self-Healing Concrete Using Bacteria. The International Journal of Analytical and Experimental Modal Analysis, XII(VII), 3164-3170.
[3] Andalib, R., et al. (2016). Optimum concentration of Bacillus megaterium for strengthening structural concrete. Construction and Building Materials, 118(__), 180-193.
[4]  Asraar,  I.,  et  al.  (2016).  Studi  Perancangan  Beton  Hemat  Energi  (Self  Compacting Concerete) untuk Beton Normal, ƒc’ = 25MPa dengan Metode ACI Modifikasi. JeLAST: Jurnal Teknik Kelautan, PWK, Sipil dan Tambang, 1(1), 1-10.
[5] Badan Standardisasi Nasional. (2000). SNI 03-6468-2000 tentang Tata Cara Perencanaan Campuran  Tinggi  dengan  Semen  Portland  dengan  Abu  Terbang.  Jakarta:  Badan Standardisasi Nasional.
[6] Grino, A. A. (2020). Bio-influenced self-healing mechanism in concrete and its testing: A review. Applied Sciences, 10(5161), 1-18.
[7] Jonkers, H. M. (2010). Application of bacteria as self-healing agent for the development of sustainable concrete. Ecological Engineering, 36(2), 230-235.
[8]  Joy,  M.  d.  (2018).  Experimental  Study  on  Strength  Characteristics  of  Self  –  Healing Concrete  with  Fly  Ash. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 6(6), 1-4.
[9] Kamran, S. (2022). Self-Healing Concrete. Experiment Findings. Ankara: TED Universitesi.
[10] Menon, R. R. (2019). Screening of Fungi for Potential Application of Self-Healing Concrete. Scientific Reports, 9(1), 1-12.
[11] Mokhtar, N. d. (2021). Performance of Sodium Silicate as Self-Healing Agent on Concrete Properties:  A  Review. IOP  Conference  Series:  Materials  Science  and  Engineering, 1144(1), 012024.
[12] Nain, N. S. (2019). Enhancement in strength parameters of concrete by application of Bacillus bacteria. Construction and Building Materials, 202(__), 904-908.
[13] Reddy, P. V. Y., Ramesh, B. dan Kumar, L. P. (2020). Influence of bacteria in self healing of concrete - a review. 33(7), 4212-4218.
[14]  Seifan,  M.  S.  (2016).  Bioconcrete:  next  generation  of  self-healing  concrete. Applied Microbiology and Biotechnology, 100(6), 2591-2602.
[15] Su, Y. Z. (2021). Application potential of Bacillus megaterium encapsulated by low alkaline sulphoaluminate cement in self-healing concrete. Construction and Building Materials, 273(__), 1-13.
[16] Vijay, K. M. (2017). Bacteria based self healing concrete – A review. Construction and Building Materials, 152(__), 1008-1014.