Peningkatan kebutuhan infrastruktur yang sejalan dengan pembangunan berkelanjutan menuntut hadirnya inovasi material konstruksi yang tidak hanya unggul secara mekanis, tetapi juga mampu mengurangi dampak lingkungan. Beton konvensional yang bergantung pada semen portland diketahui menghasilkan emisi karbon dioksida (CO₂) dalam jumlah besar selama proses produksinya, sementara limbah fly ash dari pembakaran batu bara dan limbah plastik PET terus mengalami peningkatan dan berpotensi mencemari lingkungan apabila tidak dimanfaatkan secara optimal. Oleh karena itu, diperlukan alternatif material beton yang mampu mengintegrasikan aspek performa struktural dan keberlanjutan lingkungan melalui konsep green concrete atau beton ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan mengembangkan beton ramah lingkungan melalui pemanfaatan fly ash sebagai substitusi sebagian semen sebesar 15% dan serat plastik polyethylene terephthalate (PET) sebagai bahan tambah dengan variasi 0,25%, 0,5%, 0,75%, dan 1% dari volume beton. Penelitian ini diketuai oleh Dr. Ir. Hijriah, S.T., M.T., dengan anggota tim peneliti yaitu Fachreza Akbar, S.T., M.T., Ir. Andi Sahputra Depari, S.T., M.Arch. dan Muhammad Satria Ghesit.
Gambar 1. Serat Plastik PET dan Fly Ash
Fokus penelitian diarahkan pada analisis perilaku makro dan mikro beton akibat kombinasi fly ash dan serat PET. Fly ash dipilih karena memiliki sifat pozzolanik yang mampu bereaksi dengan kalsium hidroksida hasil hidrasi semen untuk membentuk tambahan senyawa kalsium silikat hidrat (C-S-H) yang meningkatkan densitas dan kualitas mikrostruktur beton. Di sisi lain, serat PET berfungsi sebagai pengendali retak melalui mekanisme crack bridging, sehingga mampu meningkatkan daktilitas, ketahanan retak, dan stabilitas pasca-retak beton. Sinergi kedua material tersebut diharapkan menghasilkan matriks beton yang lebih padat, homogen, dan memiliki daya tahan yang lebih tinggi dibandingkan beton konvensional.
Pengujian dilakukan menggunakan benda uji silinder berukuran 10 × 20 cm untuk evaluasi kuat tekan serta balok berukuran 15 × 15 × 60 cm untuk pengujian kuat lentur pada umur 28 hari. Selain itu, dilakukan analisis mikrostruktur menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) guna mengamati perubahan porositas, distribusi produk hidrasi, dan kualitas zona transisi antarmuka (Interfacial Transition Zone/ITZ) antara pasta semen dan serat PET. Pendekatan ini memungkinkan hubungan antara karakteristik mikrostruktur dan perilaku mekanik beton dapat dijelaskan secara lebih komprehensif.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan fly ash dan serat PET secara bersamaan memberikan efek sinergis terhadap kinerja beton ramah lingkungan. Fly ash berperan dalam memperbaiki mikrostruktur melalui efek pengisian pori (filler effect) dan reaksi pozzolanik yang menghasilkan C-S-H sekunder, sedangkan serat PET meningkatkan kemampuan beton dalam menahan propagasi retak dan deformasi. Variasi kadar serat tertentu mampu meningkatkan kuat tekan dan kuat lentur dibandingkan beton yang hanya menggunakan fly ash, sementara penambahan serat berlebih menyebabkan penurunan workability akibat penggumpalan serat dan meningkatnya rongga pada matriks beton.
Gambar 2. Uji Tekan dan Lentur Beton Fly ash-Serat Plastik PET
Aspek keberlanjutan dan ramah lingkungan pada penelitian ini ditunjukkan melalui pemanfaatan limbah fly ash hasil pembakaran batu bara sebagai substitusi sebagian semen serta limbah plastik PET sebagai bahan tambah pada campuran beton. Penggunaan fly ash sebesar 15% mampu mengurangi kebutuhan semen portland yang proses produksinya menghasilkan emisi karbon dioksida (CO₂) dalam jumlah besar, sehingga berkontribusi terhadap penurunan jejak karbon pada sektor konstruksi. Selain itu, pemanfaatan limbah plastik PET sebagai serat beton menjadi solusi alternatif dalam mengurangi akumulasi sampah plastik yang sulit terurai secara alami dan berpotensi mencemari lingkungan apabila tidak dikelola dengan baik.
Dari aspek teknis, fly ash berperan dalam memperbaiki mikrostruktur beton melalui reaksi pozzolanik yang menghasilkan senyawa kalsium silikat hidrat (C-S-H) sekunder sehingga mampu menurunkan porositas dan meningkatkan densitas matriks beton. Sementara itu, serat PET bekerja melalui mekanisme crack bridging yang mampu menghambat inisiasi dan propagasi retak, meningkatkan daktilitas, serta memperbaiki perilaku pasca-retak beton. Kombinasi kedua material tersebut menghasilkan efek sinergis yang mendukung peningkatan kualitas beton baik dari sisi mikrostruktur maupun performa mekanik.
Pendekatan ini juga mendukung konsep circular economy melalui pemanfaatan kembali limbah industri dan limbah plastik sebagai material konstruksi bernilai tambah tinggi. Selain mengurangi ketergantungan terhadap material konvensional berbasis semen, inovasi ini berpotensi menekan volume limbah yang berakhir di tempat pembuangan akhir serta mengurangi eksploitasi sumber daya alam yang berlebihan. Pemanfaatan limbah sebagai material penyusun beton menjadi salah satu langkah strategis dalam mewujudkan pembangunan infrastruktur yang lebih berkelanjutan dan berwawasan lingkungan.
Dengan memanfaatkan limbah fly ash dan plastik PET sebagai sumber daya sekunder, penelitian ini tidak hanya menawarkan inovasi material beton dengan performa mekanik yang kompetitif, tetapi juga memberikan kontribusi nyata terhadap target pengurangan emisi karbon sektor konstruksi dan pengelolaan limbah berkelanjutan. Pendekatan ini sejalan dengan prinsip pembangunan rendah karbon (low carbon development), ekonomi sirkular (circular economy), serta agenda pembangunan berkelanjutan (Sustainable Development Goals/SDGs), khususnya pada aspek industri, inovasi, infrastruktur, dan konsumsi serta produksi yang bertanggung jawab.
Tim Penelitian:
1. Dr. Ir. Hijriah, S. T., M. T.
2. Fachreza Akbar, S.T., M.T.
3. Ir. Andi Sahputra Depari, S.T., M.Arch
1. Pemanfaatan fly ash dan plastik PET untuk campuran beton dapat mengurangi penumpukan limbah di tempat pembuangan, menekan pencemaran tanah dan air, serta mendukung konsep konstuksi berkelanjutan
2. Dapat digunakan sebagai alternatif material beton ramah lingkungan dengan mengurangi semen konvensional menggunakan fly ash dan penambahan serat plastik PET dapat memperbaiki sifat mekanik beton
3. Penelitian ini dapat menambah referensi ilmiah terkait pemanfaatan limbah fly ash dan plastik PET sebagai material penyusun beton, serta menjadi bahan rujukan bagi mahasiswa, peneliti, dan akademisi yang mengkaji beton ramah lingkungan
4. Pemanfaatan limbah ini dapat menjadi bahan pertimbangan bagi industri konstruksi terkait dalam mengembangkan beton alternatif yang lebih ramah lingkungan dan ekonomis.