Perpustakaan Digital ITB

Disertasi ini mengkaji berbagai aspek mengenai ketahanan material beton terhadap intrusi mikroorganisme dengan limbah nikel sebagai bahan substitusi parsial semen. Kerusakan pada komponen struktur yang berhubungan langsung kondisi lingkungan di mana mikroorganisme tumbuh dan berkembang, kebanyakan ditemukan pada bangunan-bangunan pasar tradisional di Indonesia. Kajian dilakukan untuk mengamati kerusakan pada material beton yang meliputi aspek fisik dan mekanik. Porositas, koefisien permeabilitas, penyusutan, kuat tekan dan kuat tarik, modulus elastisitas, angka poisson, dan hubungan tegangan-regangan adalah merupakan parameter untuk mengidentifikasi degradasi sifat-­sifat fisik dan mekanik material beton. Mikrostruktur dan senyawa kimiawi dari beton juga diinvestigasi. Perubahan-perubahan pada senyawa kimiawi seperti kalsium hidroksida, kalsium silikat hidrat, dan senyawa-senyawa kimia minor seperti ettringite, calcite, dan rankinite adalah merupakan pertimbangan bagi perilaku material beton. Scanning Electron Microscopy (SEM) dan X-Ray Diffraction (XRD) digunakan untuk mengetahui keberadaan mikroorganisme, retak mikro, pori-pori, unsur-unsur kimia dan komposisinya. Air kelapa adalah merupakan media untuk menumbuhkan dan mengembangkan mikroorganisme dalam berbagai phase, mulai dari fase lag (fase penyesuaian diri) hingga fase nonaktif (fase kematian). Hasil identifikasi menunjukkan bahwa mikroorganisme tersebut dominan sebagai golongan jamur (aspergillus niger) dan ragi (sacchromycodes ludwigi). Kedua golongan ini memiliki ciri pertumbuhan berbentuk koloni dengan ukuran tubuh antara 0,05 hingga 0,5 um. Melalui proses metabolik, kedua golongan mikroorganisme tersebut mengoksidasi karbohidrat (gula) dari media sehingga membentuk alkohol sebagai substrat baru. Substrat baru tersebut dibongkar oleh mikroorganisme melalui sistim pernafasan aerob sehingga menghasilkan sejumlah energi dan zat-zat organik. Hasil pengujian kromotografi dengan metode High Performance Liquid Chromotography (HPLC) menunjukkan bahwa zat-zat organik tersebut adalah asam asetat (CH3COOH). Zat organik ini dapat bereaksi dengan senyawa kalsium hidroksida (CH) dan kalsium silikat hidrat (CSH) di dalam beton, sehingga berpengaruh merusak terhadap sifat-sifat fisik dan mekanik beton. Dampak intrusi mikroorganisme dapat diminimalkan dengan menggunakan 16% bubuk slag nikel. Prosentase ini lebih besar daripada prosentase yang diperoleh berdasarkan analisis optimisasi sistim ternary C-A-S (CaO-Al2O3-SiO2) yaitu 14,59%. Sifat-sifat fisik untuk beton tanpa bubuk slag nikel yang meliputi; porositas, koefisien permeabilitas, dan kehilangan berat adalah meningkat seiring dengan lamanya intrusi mikroorganisme. Peningkatannya cenderung mengikuti persamaan fungsi geometri. Untuk beton 16% bubuk slag nikel, peningkatan porositas dan koefisien permeabilitasnya ditunjukkan dengan persamaan fungsi laju pertumbuhan jenuh (saturation growth-rate equation). Dampak intrusi mikroorganisme terhadap sifat-sifat mekanik beton adalah turunnya kekuatan tekan beton. Penurunan kuat tekan untuk beton tanpa bubuk slag nikel juga mengikuti persamaan fungsi geometri, sedangkan beton 16% bubuk slag nikel, penurunan kuat tekannya juga ditunjukkan dengan persamaan fungsi laju pertumbuhan jenuh. Dampak langsung dari aktifitas metabolik mikroorganisme adalah berkurangnya senyawa kalsium hidroksida di dalam material beton. Senyawa kalsium silikat hidrat tidak memberikan efek permanen dibandingkan dengan senyawa kalsium hidroksida. Secara umum hasil pengujian dan analisis menunjukkan bahwa ketahanan material beton akibat intrusi mikroorganisme adalah juga dipengaruhi oleh rasio air-semen.