Beton tetap menjadi bahan bangunan paling populer di dunia modern. Jalan raya, jembatan, gedung bertingkat, perumahan, hingga pelabuhan hampir semuanya berdiri berkat beton. Namun ada masalah besar di balik ketangguhan beton. Produksi beton membutuhkan banyak bahan alam seperti pasir, kerikil, dan semen. Selain itu, proses pembuatan semen menghasilkan emisi karbon yang sangat tinggi. Karena itulah para peneliti terus mencari cara agar beton bisa dibuat lebih ramah lingkungan tanpa mengurangi kekuatannya.

Salah satu cara yang kini banyak dipelajari adalah memanfaatkan limbah bangunan lama untuk dijadikan kembali sebagai bahan dasar beton. Material ini dikenal sebagai recycled aggregate atau agregat daur ulang. Jika beton baru dibuat menggunakan agregat daur ulang, maka jumlah limbah konstruksi yang berakhir di tempat pembuangan sampah bisa berkurang drastis. Di saat yang sama, kebutuhan akan bahan tambang baru juga ikut menurun. Konsep inilah yang mendasari penelitian mengenai carbonated high toughness recycled aggregate concrete atau disingkat CHTRAC.

Baca juga artikel tentang: Menghubungkan Kesehatan dan Lingkungan: Dampak Positif Bangunan Hijau terhadap Kesehatan Penghuni

CHTRAC adalah bentuk beton ramah lingkungan yang memanfaatkan agregat dari beton lama yang sudah dihancurkan. Material bekas ini kemudian mengalami proses karbonasi yang membuatnya lebih stabil. Agar beton ini semakin kuat, para peneliti juga menambahkan serat tertentu ke dalam campuran beton. Serat tersebut berfungsi untuk meningkatkan daya tahan beton terhadap retak, benturan, dan beban berat.

Namun ternyata, keberhasilan beton jenis ini tidak hanya bergantung pada jenis serat yang digunakan. Penyebaran serat di dalam beton juga memegang peranan penting. Jika serat terkumpul di satu titik dan tidak tersebar merata, maka kemampuan beton dalam menahan beban bisa menurun. Inilah tantangan yang ingin dijawab oleh penelitian terbaru yang menggunakan teknologi canggih bernama in situ 4D CT reconstruction.

Teknologi 4D CT mirip dengan CT scan yang biasa digunakan di dunia medis. Jika CT medis memindai tubuh manusia untuk melihat kondisi organ dalam, maka CT pada penelitian ini digunakan untuk melihat susunan serat di dalam beton secara tiga dimensi dan juga memantau perubahan yang terjadi saat beton menerima beban. Dimensi keempat yang dimaksud adalah perubahan yang terjadi seiring waktu dan kondisi pembebanan. Jadi para peneliti bisa melihat apa yang terjadi di dalam beton tanpa harus memecahkannya terlebih dahulu.

Dengan teknologi ini, para peneliti mampu melihat bagaimana serat menyebar di dalam beton, bagaimana sudut serat terbentuk, dan bagaimana serat tersebut berinteraksi dengan material sekitarnya. Salah satu area penting yang diteliti adalah interface transition zone atau zona transisi antarmuka. Zona ini adalah bagian tipis di antara agregat dan pasta semen yang sering menjadi titik lemah pada beton. Jika zona ini tidak kuat, maka beton lebih mudah retak.

Penelitian menunjukkan bahwa penyebaran serat yang baik dapat memperkuat zona transisi ini. Serat membantu menahan retakan kecil agar tidak berubah menjadi retakan besar yang berbahaya. Sudut serat juga berpengaruh. Jika orientasi serat berada pada posisi yang tepat, maka kemampuan beton menahan beban bisa meningkat secara signifikan. Peneliti bahkan menemukan bahwa sudut serat tertentu dapat mengurangi lebar zona transisi, yang berarti beton menjadi lebih rapat dan lebih kuat.

Selain itu, penelitian ini juga mempelajari bagaimana beton bereaksi terhadap beban. Para peneliti mengukur besarnya tekanan yang bisa diterima beton sebelum retak, seberapa elastis beton tersebut, dan bagaimana kekuatannya setelah melewati batas awal kerusakan. Data ini kemudian dikaitkan dengan pola penyebaran serat yang terlihat dari CT scan. Dari sini, mereka bisa mengembangkan model matematika yang memprediksi hubungan antara penyebaran serat dan kekuatan beton.

Perbandingan nilai rata-rata hasil uji dengan model prediksi pada beberapa tahapan, untuk menunjukkan perubahan densitas atau kerusakan material yang terdeteksi melalui analisis citra CT (Wang, dkk. 2025).

Hasilnya cukup jelas. Beton daur ulang yang diperkuat dengan serat dan memiliki distribusi serat yang optimal menunjukkan daya tahan yang jauh lebih baik dibanding beton daur ulang biasa. Beton tidak hanya mampu menahan beban tinggi, tetapi juga lebih tahan terhadap kelelahan material akibat perubahan beban berulang. Ini berarti umur beton bisa lebih panjang.

Temuan ini sangat penting bagi dunia konstruksi modern. Bayangkan jika sebagian besar beton masa depan dibuat dari material daur ulang yang tetap kuat dan tahan lama. Jumlah limbah konstruksi yang menumpuk bisa berkurang. Eksploitasi pasir dan kerikil dari alam bisa diperlambat. Emisi karbon dari produksi material baru juga bisa ditekan. Pada akhirnya, lingkungan mendapat manfaat besar tanpa harus mengorbankan keamanan dan kekuatan bangunan.

Selain itu, penelitian ini juga memberi panduan bagi para insinyur mengenai cara terbaik mencampur beton serat berbasis material daur ulang. Tidak hanya sekadar menambahkan serat, tetapi juga memperhatikan bagaimana serat tersebut bisa tersebar dan berorientasi dengan baik. Dengan bantuan teknologi pemindaian canggih seperti 4D CT, proses perancangan beton kini bisa dilakukan lebih akurat.

Penelitian ini sekaligus membuka jalan menuju pengembangan material konstruksi yang semakin cerdas. Beton tidak lagi dipandang sebagai material kaku tanpa dinamika, tetapi sebagai sistem kompleks yang bisa dianalisis hingga ke tingkat mikro. Pendekatan ilmiah seperti ini menunjukkan bahwa masa depan konstruksi akan semakin terukur, efisien, dan ramah lingkungan.

Penelitian ini membuktikan bahwa inovasi di dunia material bangunan tidak hanya tentang menemukan bahan baru, tetapi juga tentang memanfaatkan kembali apa yang sudah ada dengan cara yang lebih pintar. Beton dari limbah konstruksi yang diperkuat dengan serat dan dianalisis menggunakan teknologi mutakhir adalah contoh nyata bahwa keberlanjutan dan kekuatan bisa berjalan beriringan.

Baca juga artikel tentang: Gedung Yang Bisa Berpikir: Standar Baru Mengukur Smart Building

REFERENSI:

Wang, Changqing dkk. 2025. Advanced in-situ 4D CT reconstruction for exploring fiber distribution effects on the mechanical behaviors and interface optimization of carbonated high-toughness recycled aggregate concrete. Construction and Building Materials 473, 140941.