Abstrak — Beton  mutu  tinggi  adalah  beton  yang  kuat tekan  tinggi  sekitar  50  MPa  –  100  MPa.  Untuk meningkatkan  kuat  tekan,  material  pozollan  seperti  silica fume  dan  flyash  biasanya  digunakan  untuk  mengganti material  beton.  Dalam  laporan  ini,  beton  mutu  tinggi dengan silica  fume sebagai  pengganti  semen  dipelajari. Kadar silica  fume yang  digunakan  adalah  0%,  5%,  7,5% dan  10%.  Selain  itu  pengaruh  dari  mikrobakteri  juga dipelajari.  Faktor  water  per  binder  yang  dipakai  adalah 25% dari berat binder, dan untuk membuat workabilitynya  bagus  maka  digunakan superplasticizer. Kadar superplasticizer yang  digunakan  dicari  lewat  trial pengujian  di  laboratorium.  Pengujian  yang  dilakukan pada  umur  1,  3,  7,  14,  21,  28  adalah  uji  tekan  pasta, mortar dan beton, selain itu pada benda uji beton umur 28 hari akan dilakukan uji split beton dan uji porositas. Dari hasil  penelitian  didapatkan  kuat  tekan  beton  tertinggi pada umur 28 hari (B7,5M) adalah 69,71 MPa, sedangkan variasi silica  fume yang  paling  optimum  ada  pada  kadar 7,5%. Penambahan mikrobakteri tidak berpengaruh pada berat  volume  beton  tetapi  berpengaruh  pada  kuat  tekan beton  tersebut.  Dengan  penambahan  mikrobakteri  maka kuat  tekan  beton  meningkat  sebesar  ±  30%.  Sedangkan porositas  total  dan  porositas  tertutup  yang  terjadi  pada beton  semakin  kecil,  ini  dibuktikan  dengan  hasil  SEM terlihat  bahwa  bakteri  mengisi  area  antara  aggregat  dan matrix beton.
Kata  Kunci —beton  mutu  tinggi,  kuat  tekan,  mikrobakteri, silica fume

## I. PENDAHULUAN
ETON  mutu  tinggi  diartikan  sebagai  beton dengan agregat biasa dengan kuat tekan lebih dari 50 MPa [1].
Volume  material  semen  yang  digunakan  untuk  membuat beton  mutu  tinggi  per  m 3 biasanya  lebih  dari  800  kg/m 3 dan faktor  air  semen  biasanya  lebih  kecil  dari  0,2.  Beton  mutu tinggi  biasanya  agregatnya  terbuat  dari  bahan  yang  sangat halus, seperti pasir kuarsa atau silica fume [2]
Pada  penelitian  yang  dilakukan  oleh Error!  Reference source  not  found. ],    diteliti penggunaan  teknik  perbaikan biologis. Bakteri Ureolytic seperti Bacillus sphaericus mampu mengendapkan CaCO 3 dalam tubuh mereka dengan mengubah urea menjadi ammonium dan karbonat. Degradasi bakteri dari
urea lokal meningkatkan Ph dan mempromosikan pengendapan mikroba dari kalsium karbonat dalam lingkungan yang  kaya  kalsium.  Kristal-kristal  diendapkan  sehingga  dapat mengisi  retak  beton.  Analisis  termogravimetri  menunjukkan bahwa  bakteri  mampu  untuk  mengendapkan  kristal  CaCO 3 dalam  retakan.  Hal  itu  terlihat  bahwa  bakteri  biasa  tidak  bisa menutupi retak beton. Namun, ketika bakteri dilindungi dalam gel silika, retak bisa ditutup sepenuhnya.
Di  Indonesia  sendiri  telah  banyak  penelitian  tentang beton  mutu  tinggi,  salah  satunya  adalah  penelitian  yang dilakukan  oleh  [4],  yang  menggunakan  bahan  tambah silica fume dan superplasticizer dengan kuat tekan beton mutu tinggi yang dapat dicapai sebesar 51,35 MPa.
Silica fume yang secara fisik lebih halus dari pada semen dan  secara  kimia  mengandung  unsur  SiO 2 yang  tinggi,  akan dapat  menambah  kekuatan  beton  apabila  digunakan  sebagai bahan tambahan pada beton [5].
Selain silica fume juga diperlukan superplasticizer , yang merupakan bahan tambah ( admixture ). Bahan tambah, additive atau admixture adalah  bahan  selain  semen,  agregat,  dan  air yang  ditambahkan  pada  adukan  beton,  sebelum  atau  selama pengadukan  beton  untuk  mengubah  sifat  beton  sesuai  dengan keinginan  perencana.  Penambahan additive atau admixture tersebut  ke  dalam  campuran  beton  ternyata  telah  terbukti meningkatkan kinerja beton hampir di semua aspeknya, yaitu - kekuatan,  kemudahan  pengerjaan,  keawetan  dan  kinerja- kinerja lainnya dalam memenuhi tuntutan teknologi konstruksi modern.
Dalam  penelitian  ini,  peneliti  akan  mencari  tahu  apakah silica fume dan mikrobakteri yang diberikan berpengaruh pada kuat tekan beton, dengan target kuat tekan adalah 70 MPa.

## II. URAIAN PENELITIAN
A. Material
1. Semen
Semen yang digunakan adalah semen portland type I (OPC) yang  diambil  dari  PT.  Varia  Usaha  Beton.  Berat  jenis  semen tersebut adalah 2,99 gr/cm 3 . Semen OPC yang digunakan memiliki kandungan

## Pemanfaatan Mikrobakteri Terhadap Beton Mutu Tinggi dengan Tambahan Silica Fume
Azwar Annas, Januarti Jaya Ekaputri, dan Triwulan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : triwulan@ce.its.ac.id
B
Tabel 1 Kandungan semen OPC Komposisi (%) C 3 S 51 C 2 S 24 C 3 A 6 C 4 AF 11 MgO 2,9 SO 3 2,5
2. Silica fume
Silica fume yang digunakan diambil dari PT BASF. Silica fume yang digunakan memiliki kandungan
Tabel 2 Kandungan silica fume Komposisi (%) SiO 2 90 Fe 2 O 3 1 Al 2 O 3 1 CaO 0,4 MgO 1 C 2 LOI 3 Tabel 3 Sifat fisik silica fume Berat jenis 2,2 berat volume (kg/m2) 250 - 400 Diameter rata-rata (µm) 0,1 - 0,2 % lolos 45 µm (%) 90 - 100 Bentuk partikel berbentuk bola Sifat Amorf
3. Superplasticizer
Superplasticizer yang  digunakan  adalah Viscocrete  1003 dari  PT.  SIKA  Indonesia , yaitu superplasticizer generasi ketiga yang digunakan untuk mortar dan beton.
Kadar  optimum  diperoleh  antara  0,5%  -  2%  dari  berat semen.  Dengan  menggunakan  kadar admixture secara optimum  dapat  menghasilkan  interaksi  yang  baik  antara butiran halus dan admixture , serta menghemat biaya.
4. Mikrobakteri
Mikrobakteri  yang  digunakan  adalah  enzim bioconcrete , yaitu  produk  yang  terbuat  dari  material  organik.  Enzim bioconcrete adalah  produk  yang  ramah  lingkungan,  tidak beracun, dan aman bagi manusia dan makhluk hidup lainnya.
Enzim bioconcrete juga  bisa  meningkatkan  kuat  tekan, mereduksi berat semen, dan mereduksi retak susut.

## B. Mix Design
- Persentase silica  fume yang  digunakan  adalah  0%,  5%,
7,5%, 10% dari jumlah binder
- Presentase  air  yang  digunakan  adalah  25%  dari  jumlah binder
- Rasio pasir terhadap semen adalah 1,2
- Semen yang digunakan dibatasi 600kg/m 3
- Dosis mikrobakteri yang digunakan adalah 400ml/m 3 beton Untuk  mencari  volume  kerikil  maka  digunakan  metode
volume absolut - Trial volume superplasticizer terhadap berat binder
pasir sup erplasticizer semen air ker ikil semen air ker ikil pasir sup erplasticizer
W W W W W 1           Tabel 4 Mix design beton tanpa mikrobakteri per m 3 Kode B0 B5 B7,5 B10 Semen (kg) 600 570 555 540 Silicafume (kg) 0 30 45 60 Air (L) 150 150 150 150 Pasir (kg) 720 684 666 648 Kerikil (kg) 940 957 965 972 Mikrobakteri (L) 0 0 0 0 SP (L) 4,08 6,72 8,52 10,62 Tabel 5 Mix design beton dengan mikrobakteri per m 3 Kode B0M B5M B7,5M B10M Semen (kg) 600 570 555 540 Silicafume (kg) 0 30 45 60 Air (L) 150 150 150 150 Pasir (kg) 720 684 666 648 Kerikil (kg) 934 951 958 966 Mikrobakteri (L) 0,4 0,4 0,4 0,4 SP (L) 6,3 9,37 11,32 13,27

## C. Proses Curing
Proses curing untuk pasta dilakukan dengan cara direndam di dalam  air,  mortar  dilakukan moist  curing ,  dan  untuk  beton dilakukan dengan cara direndam di dalam air.

## D. Metode Pengetesan
Pengetesan yang dilakukan adalah : Pasta     : Uji tekan silinder 2cm x 4cm [1]. Mortar   : Uji tekan silinder 5cm x 10cm [1]. Beton     :  Uji  tekan  silinder  10cm  x  20cm  [1].  Uji  split silinder 5cm x 10cm, dan Uji Porositas.

## III. ANALISA DAN PEMBAHASAN

## A. Setting Time
Dari  Gambar  1  dapat  diketahui  bahwa  dengan  meningkatkan kadar silica  fume (5%  sampai  10%  dari  binder) setting  time awal  yang  tidak  mengandung  mikrobakteri  menurun  dari  185 menit menjadi 120  menit. Untuk setting time akhir yang juga menurun dari 235 menit menjadi 200 menit. Perbedaan antara setting  awal dan setting  akhir adalah  sekitar  50  menit,    ini sesuai  dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Hong  dan Lubell,  (2015).  Sedangkan  untuk setting  time awal  yang mengandung  mikrobakteri  juga  menurun  dari  190  menit menjadi 140 menit. Untuk setting time akhir yang mengandung mikrobakteri juga menurun dari 280 menit menjadi 215 menit. Dengan  penambahan silica  fume maka setting  time yang terjadi  cenderung  cepat,  itu  disebabkan  karena  material silica fume yang  halus  sehingga  menyerap  banyak  air  dan setting time yang  terjadi  akan  lebih  cepat  karena  air  yang  tersedia lebih  sedikit.  Hal  ini  sesuai  dengan  penelitian  yang  dilakukan oleh Limantono, (2015). Dari Gambar 1 diketahui juga bahwa penambahan  mikrobakteri  pada  pasta  memberikan  sedikit pengaruh pada setting time .

## B. Kebutuhan Superplasticizer
Dari Gambar 2 diketahui bahwa penambahan silica fume yang semakin banyak menyebabkan superplasticizer yang dibutuhkan  semakin  banyak,  menurut  [6]  disebabkan  karena ukuran  partikel silica  fume yang  sangat  halus  yang menyebabkan  banyaknya superplasticizer yang  diserap.  Dari Gambar  2  diperoleh  juga  bahwa  dengan  penambahan  agregat dari  benda  uji  pasta  ke  mortar  dan  kemudian  ke  beton  maka superplasticizer yang digunakan juga semakin banyak. Hal itu bisa  kita  ketahui  dari  selisih  jarak  antar  grafik  dari  benda  uji pasta  dan  mortar,  artinya  penambahan  pasir  pada  mortar menyebabkan  bertambahnya superplasticizer .  Pada  benda  uji mortar  dan  beton  selisih  jarak  antar  grafik  semakin  besar,
artinya  kerikil  yang  kita  gunakan  memerlukan  tambahan  air yang lebih banyak daripada pasir.

## C. Berat Volume Beton
Dari Gambar 3 diketahui bahwa berat volume beton umur 1, 3, 7,  14,  21,  28  hari  memiliki  kecenderungan  yang  sama  yaitu berkisar  antara  2,35  gr/cm 3 –  2,6  gr/cm 3 .  Sedangkan berdasarkan  [7]  berat  volume  beton  normal  adalah  ±  2,35 gr/cm 3 .  Sedangkan  Gambar  4  diketahui  bahwa  pada  beton dengan silica  fume 0%,  5%,  7,5%  dan  10%  berat  volume semakin berkurang. Hal ini sesuai dengan penelitian Saridemir [8] yang menggunakan variasi silica fume 10%, 15%, 20% dan 25%.  Dan  dari  Gambar  5  diketahui  bahwa  penambahan mikrobakteri    tidak  memiliki  pengaruh  terhadap berat volume beton. Hal ini dapat dilihat dari hasil berat volume beton tanpa mikrobakteri  dan  dengan  mikrobakteri  yang  tidak  berbeda
Gambar 3 Grafik hubungan berat volume pasta terhadap umur pengetesan
Gambar 2 Grafik hubungan kebutuhan SP dengan variasi silica fume
Gambar 1 Grafik hubungan setting time dengan  variasi silica fume
jauh, yaitu cenderung berkisar antara 2,35 gr/cm 3 – 2,6 gr/cm 3 . D. Kuat Tekan Beton
Dari  Gambar  6  diketahui  bahwa  kuat  tekan  beton  tanpa mikrobakteri  (B0)  tertinggi  pada  umur  28  hari  adalah  sebesar 59,21 MPa dan kuat tekan beton dengan mikrobakteri tertinggi pada umur 28 hari adalah sebesar 69,71. Sedangkan kuat tekan beton  tanpa  mikrobakteri  terendah  pada  umur  28  hari  adalah sebesar 44,56 MPa dan kuat tekan beton dengan mikrobakteri terendah  pada  umur  28  hari  adalah  sebesar  59,52  MPa.  Pada kuat tekan beton setelah 28 hari terlihat masih ada peningkatan kuat  tekan.  menurut  [7]  pada  kuat  tekan  beton  mutu  tinggi dengan silicafume memang mangalami peningkatan kuat tekan setelah  umur  28  hari  sampai  umur  90  hari,  setelah  umur  90 hari  penambahan  kuat  tekan  tersebut  tidak  terlalu  signifikan atau cenderung tetap.
Dari  Gambar  7  diketahui  bahwa  dengan  penambahan  silica fume maka kuat tekan beton juga ikut meningkat. Variasi silica fume yang optimum adalah pada kadar 7,5% dengan w/b 0,25
Gambar 7 Grafik hubungan berat volume pasta terhadap umur pengetesan
Gambar 6 Grafik hubungan berat volume pasta terhadap umur pengetesan
Gambar 5 Grafik hubungan kebutuhan SP dengan variasi silica fume
Gambar 4 Grafik hubungan kebutuhan SP dengan variasi silica fume
dari berat binder. Kuat tekan beton pada umur 28 hari dengan kadar  7,5%  (B5)  meningkat  32,9%  dari  pada  beton  kontrol (B0).  Sedangkan  menurut  [8]  kadar  silicafume  yang  optimum adalah  8%  dengan  w/b  0,46  dan  0,36.  Sedangkan  beton dengan  penambahan  mikrobakteri,  variasi  silica  fume  yang paling  optimum  ada  pada  kadar  7,5%,  sama  seperti  beton tanpa  penambahan  mikrobakteri.  Kuat  tekan  beton  dengan penambahan  mikrobakteri  pada  umur  28  hari  dengan  kadar 7,5%  (B7,5M)  meningkat  17,1%  apabila  dibandingkan terhadap  beton  kontrol  dengan  penambahan  mikrobakteri (B0M)  dan  pada  benda  uji  pasta  dan  benda  uji  mortar  juga tidak berbeda, variasi silicafume yang optimum ada pada kadar 7,5%.  Itu  membuktikan  bahwa  silicafume  tetap  menambah kuat  tekan  meskipun  berada  pada  benda  uji  pasta  dan  juga benda uji mortar.
Dari Gambar 8 diketahui bahwa ada jarak antara grafik beton tanpa  mikrobakteri  dan  grafik  beton  dengan  mikrobakteri,  ini berarti  penambahan  mikrobakteri  memberikan  pengaruh  pada kuat  tekan  beton.  Hal  ini  disebabkan  karena  adanya  rongga udara  yang  dibentuk  oleh  agregat  yang  ada  pada  beton, berbeda  halnya  dengan  pasta  dan  mortar  yang  mempunyai rongga udara yang minimum. Dengan penambahan mikrobakteri  pada  B0  kuat  tekan  meningkat  sebesar  33,57%, pada B5 sebesar 29,75%, pada B7,5 sebesar 17,74%, dan pada B10  sebesar  6,01%.  Semakin  tinggi  variasi  silicafume  (0%, 5%,  7,5%,  10%)  maka  pengaruh  mikrobakteri  juga  semakin berkurang, ini dikarenakan rongga udara yang ada pada beton terisi oleh partikel silica fume yang halus. Hal ini terbukti pada silica  fume  10%  yang  memiliki  penambahan  kuat  tekan terkecil yaitu 6,01%.

## E. Kuat Split Bet

## on
Dari Gambar 9 diketahui bahwa kuat split paling optimum ada pada  beton  dengan  penambahan  silica  fume  5%,  setelah  itu pada  silica  fume  7,5%  dan  silica  fume  10%  kekuatannya menurun.  Penambahan  mikrobakteri  juga  berpengaruh  pada kuat  split,  ini  terlihat  pada  kuat  tekan  beton  dengan mikrobakteri  yang  hasilnya  lebih  tinggi dari pada beton tanpa mikrobakteri.  Pada  titik  optimum  (silica  fume  5%)  kekuatan beton  dengan  mikrobakteri  bertambah  sebesar  14,3%  bila dibandingkan  dengan  beton  tanpa  mikrobakteri.  Sedangkan untuk  penelitian  beton  dengan  tambahan  silica  fume  [3],  kuat split  tertinggi  ada  pada  variasi  silica  fume  10%  dengan  w/b 0,3.

## F. Porositas Beton
Dari Gambar 10 diketahui bahwa  semakin bertambahnya kuat tekan  maka  semakin  kecil  juga  porositasnya.  hal  ini
Gambar 10 Grafik hubungan porositas beton dengan kuat tekan 28 hari
Gambar 9 Grafik hubungan berat volume pasta terhadap umur pengetesan
Gambar 8 Grafik hubungan berat volume pasta terhadap umur pengetesan
dikarenakan silica  fume mempunyai  efek  sebagai  filler  yang mengisi rongga udara tersebut sehingga Semakin bertambahnya  variasi silica  fume maka  rongga  udarapun menjadi berkurang. Penambahan mikrobakteri juga memberikan efek pada porositas, yaitu berkurangnya porositas total  dan  porositas  tertutup  pada  beton.  Hal  ini  dibuktikan dengan  hasil  SEM  beton  dengan  mikrobakteri,  dan  dari  hasil SEM  tersebut  terlihat  bahwa  bakteri  mengisi  area  antara aggregat dan matrix beton.
Gambar 11 Hasil SEM beton dengan tambahan mikrobakteri Dari Gambar  11 diketahui  bahwa  bakteri  yang  terlihat  pada  uji SEM adalah Sporosarcina Pasteurii

## IV. KESIMPULAN
 Dengan  penambahan silica  fume 0%,  5%,  7,5%  dan  10% dari berat binder maka setting time yang terjadi cenderung cepat  dan  juga  penambahan  mikrobakteri  pada  pasta membuat setting time menjadi semakin lambat
 Semakin  bertambahnya  variasi  silica  fume  dari  0%,  5%,
7,5%  dan  10%  dari  berat  binder  maka  kebutuhan superplasticizer juga  meningkat,  begitu  juga  dengan penambahan  agregat  pasir  dan  kerikil  juga  mempengaruhi kebutuhan superplasticizer  Semakin  bertambahnya  variasi  silica  fume  dari  0%,  5%, 7,5% dan 10% dari berat binder maka berat volume beton juga  berkurang.  Berat  volume  beton  berkisar  antara  2,35 gr/cm 3 –  2,6  gr/cm 3 .  Penambahan  mikrobakteri  tidak mempunyai pengaruh berat volume beton
 Kuat tekan beton tertinggi ada pada B7,5M (beton dengan silica  fume  7,5%  dan  mikrobakteri)  sebesar  69,71  MPa
pada umur 28 hari dengan w/b 0,25.
 Penambahan  mikrobakteri  sebanyak 400ml/m 3 pada benda uji beton memberikan efek pada kuat tekan, yaitu pada B0 sebesar 34%, B5 sebesar 30%, B7,5 sebesar 18% dan B10 sebesar 6%.
 Penambahan  mikrobakteri  juga  berpengaruh  pada  kuat split,  yaitu  pada  B0  sebesar  35,14%,  B5  sebesar  14,29%, B7,5 sebesar 4,06% dan B10 sebesar 5,56%
 Dari pengujian diketahui juga kuat split semakin besar jika kuat tekan juga bertambah, jadi kuat split berbanding lurus dengan kuat tekan
 Dari  hasil  uji  porositas  diperoleh  bahwa  dengan bertambahnya  mikrobakteri  maka  porositas  total  dan porositas tertutup yang terjadi semakin kecil.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  ASTM  C  39  -  03. Standard  Test  Method  for  Compressive  Strength  of Cylindrical  Concrete  Specimens. United  States:  ASTM  International, 2003.
[2] ASTM C 496 - 04. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical  Concrete  Specimens. United  States:  ASTM  International, 2004.
[3] Behnood, Ali, and Masoud Ghandehari. "Comparison of Compressive and Splitting  Tensile  Strength  of  High-Strength  Concrete  With  and  Without Polypropylene Fiber Sheated to High Temperatures." Fire Safety Journal 44 , 2009: 1015-1022.
[4] Hong, Luong T., and Adam S. Lubell. "Phospate Cement-Based Concretes Containing Silica Fume." ACI Materials Journal V.112 No.4 , 2015: 587- 596.
[5]  Li,  Zongjin. Advanced  Concrete Technology. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2011.
[6] Magureanu, Cornelia, Ioan Sosa, Camelia Negrutiu, and Bogdan Heghes. "Mechanical  Properties  and  Durability  of  Ultra-High-Performance Concrete." ACI Materials Journal V.109 No.2 , 2012: 177-184.
[7] Mazloom, M., A. A. Ramezanianpour, and J. J. Brooks. "Effect of Silica Fume  on  Mechanical  Properties  of  High-Strength  Concrete." Cement  & Concrete Composites 26 , 2004: 347-357.
[8]  Nili,  Mahmoud,  and  V.  Afroughsabet.  "The  Long-Term  Compressive Strength  and  Durability  Properties  of  Silica  Fume  Fiber-Reinforced Concrete." Materials Science and Engineering A 531 , 2012: 107-111.