What if cracks in concrete could fix themselves? - Congrui Jin

Translator: Lismawati Midi Reviewer: Deera Army Pramana

Beton adalah bahan bangunan yang paling banyak digunakan di dunia.

Concrete is the most widely used

construction material in the world.

It can be found in swathes of city pavements,

Beton digunakan pada tepian trotoar, jembatan yang melintasi sungai besar,

bridges that span vast rivers,

and the tallest skyscrapers on earth.

serta gedung-gedung pencakar langit.

But this sturdy substance

Akan tetapi, bahan yang kokoh ini juga memiliki kelemahan.

does have a weakness:

Beton rentan terhadap retakan berbahaya

it’s prone to catastrophic cracking

that costs tens of billions of dollars

sehingga biaya perawatan tahunannya sangat mahal.

to repair each year.

But what if we could avoid that problem,

Bisakah kita menghindari masalah tersebut

by creating concrete that heals itself?

dengan menciptakan beton yang bisa memperbaiki diri?

This idea isn’t as far-fetched

Ide ini tidak semustahil sebagaimana kelihatannya.

as it may seem.

It boils down to an understanding

Gagasan ini berawal dari pemahaman mengenai proses pembuatan beton

of how concrete forms,

and how to exploit that process

dan bagaimana kita merekayasa proses itu agar menguntungkan kita.

to our benefit.

Concrete is a combination of coarse stone

Beton adalah campuran dari batuan kasar dan partikel pasir,

and sand particles, called aggregates,

bagian yang disebut agregat,

that mix with cement, a powdered blend

lalu dicampur dengan semen,

of clay and limestone.

bubuk campuran tanah liat dan batu kapur.

When water gets added to this mix,

Saat air ditambahkan pada campuran ini,

the cement forms a paste and

semen berubah menjadi adonan dan menyelubungi agregat

coats the aggregates, quickly hardening

yang akan mengeras dengan cepat melalui proses kimia yang disebut hidrasi.

through a chemical reaction

called hydration.

Eventually, the resulting material

Nantinya, materi akhir yang dihasilkan

grows strong enough to prop up buildings

akan menjadi cukup kuat untuk menopang bangunan

that climb hundreds of meters

yang menjulang ratusan meter ke langit.

into the sky.

While people have been using

Meskipun orang sudah mengembangkan berbagai macam komposisi semen

a variety of recipes to produce cement

for over 4,000 years,

selama lebih dari 4.000 tahun,

concrete itself

beton ternyata tidak bisa bertahan lama.

has a surprisingly short lifespan.

After 20 to 30 years,

Setelah 20 sampai 30 tahun,

natural processes like concrete shrinkage,

proses alami seperti penyusutan, siklus beku-mencair berkali-kali,

excessive freezing and thawing,

and heavy loads can trigger cracking.

serta beban berlebih, dapat menyebabkan keretakan.

And it’s not just big breaks that count:

Tidak hanya retakan besar yang berbahaya,

tiny cracks can be just as dangerous.

retakan kecilpun sama bahayanya.

Concrete is often used

Beton sering digunakan sebagai penyokong tambahan

as a secondary support

around steel reinforcements.

di sekitar rangka baja.

In this concrete, even small cracks

Retakan pada beton, sekecil apapun itu

can channel water, oxygen,

bisa menjadi jalan bagi air, oksigen, dan karbon dioksida

and carbon dioxide that corrode the steel

yang akan mengkorosi baja dan memicu runtuhnya bangunan.

and lead to disastrous collapse.

On structures like bridges and highways

Pada bagunan seperti jembatan dan jalan tol yang digunakan setiap saat,

that are constantly in use,

detecting these problems

mendeteksi retakan-retakan ini sebelum menjadi bencana

before they lead to catastrophe

becomes a huge and costly challenge.

adalah tantangan besar dan perlu banyak biaya.

But not doing so

Tetapi jika tidak dilakukan, akan membahayakan ribuan nyawa.

would also endanger thousands of lives.

Fortunately, we’re already experimenting

Untungnya, kita telah menguji coba berbagai macam cara

with ways this material

agar beton bisa memperbaiki dirinya sendiri.

could start fixing itself.

And some of these solutions

Beberapa solusi itu terinspirasi oleh mekanisme penyembuhan diri alami beton.

are inspired by concrete’s

natural self-healing mechanism.

When water enters these tiny cracks,

Ketika air masuk ke dalam retakan kecil, kalsium oksida pada beton terhidrasi.

it hydrates the concrete’s calcium oxide.

Terbentuklah kalsium hidroksida

The resulting calcium hydroxide

reacts with carbon dioxide in the air,

yang akan bereaksi dengan karbon dioksida di udara,

starting a process called

dan memulai sebuah proses yang disebut penyembuhan autogenous,

autogenous healing, where

microscopic calcium carbonate crystals

oleh kristal kalsium karbonat mikroskopis

form and gradually fill the gap.

yang terbentuk dan mulai mengisi celah yang ada.

Unfortunately, these crystals

Sayangnya, kristal ini hanya dapat menutup retakan

can only do so much, healing cracks

yang lebarnya kurang dari 0.3 mm.

that are less than 0.3mm wide.

Material scientists have figured out how

Peneliti teknik material telah menemukan cara menutup retakan selebar dua kalinya

to heal cracks up to twice that size by

adding hidden glue into the concrete mix.

dengan menambahkan perekat ke dalam adonan beton.

If we put adhesive-filled fibers

Jika kita memasukkan serat dan pembuluh berisi perekat ke adonan,

and tubes into the mixture,

they’ll snap open when a crack forms,

mereka akan pecah ketika timbul retakan,

releasing their sticky contents

melepaskan bahan perekat dan menambal retakan.

and sealing the gap.

But adhesive chemicals often behave

Tetapi, sifat kimia bahan perekat sering kali sangat berbeda dari beton,

very differently from concrete,

and over time, these adhesives

dan seiring waktu, perekat ini bisa menyebabkan retakan yang lebih parah.

can lead to even worse cracks.

So perhaps the best way to heal

Mungkin cara terbaik untuk mengatasi retakan besar

large cracks is to give concrete

adalah dengan memberi beton alat untuk membantu diri sendiri.

the tools to help itself.

Scientists have discovered that

Ilmuwan telah menemukan bahwa beberapa bakteri dan jamur

some bacteria and fungi

can produce minerals,

dapat menghasilkan mineral, termasuk kalsium karbonat

including the calcium carbonate

found in autogenous healing.

yang berperan dalam penyembuhan autogenous.

Experimental blends of concrete

Sebagai percobaan, ditambahkanlah spora dari bakteri atau jamur tadi

include these bacterial or fungal spores

alongside nutrients in their concrete mix,

beserta nutrisinya ke dalam adonan beton,

where they could lie dormant

di mana spora akan dorman, nonaktif selama ratusan tahun.

for hundreds of years.

When cracks finally appear

Ketika retakan muncul dan air meresap ke dalam beton,

and water trickles into the concrete,

the spores germinate, grow, and consume

spora tersebut berkecambah,

tumbuh dan mengkonsumsi nutrisi di sekitar mereka,

the nutrient soup that surrounds them,

modifying their local environment

memodifikasi lingkungan sekitar guna menciptakan kondisi yang sempurna

to create the perfect conditions

for calcium carbonate to grow.

bagi pembentukan kristal kalsium karbonat.

These crystals gradually fill the gaps,

Kristal ini perlahan-lahan mengisi retakan,

and after roughly three weeks,

dan setelah sekitar 3 minggu, mikroba pekerja keras ini

the hard-working microbes

can completely repair cracks

bisa sepenuhnya menambal retakan sampai hampir selebar 1 mm.

up to almost 1mm wide.

When the cracks seal,

Saat retakannya sudah tertambal,

the bacteria or fungi will make spores

bakteri atau jamur itu akan membuat spora lagi

and go dormant once more—

dan dorman kembali-

ready to start a new cycle of self-healing

siap untuk memulai siklus penyembuhan diri yang baru

when cracks form again.

ketika retakan terjadi lagi.

Although this technique

Walaupun teknik ini telah dipelajari secara mendalam,

has been studied extensively,

we still have a ways to go

masih ada proses panjang

before incorporating it

sebelum menerapkannya dalam produksi beton secara global.

in the global production of concrete.

But, these spores have huge potential

Tetapi, spora ini memiliki potensi besar

to make concrete

untuk membuat beton menjadi lebih tahan kerusakan dan awet-

more resilient and long-lasting—

which could drastically reduce

sehingga bisa mengurangi beban keuangan

the financial and environmental cost

dan dampak lingkungan dalam produksi beton.

of concrete production.

Eventually, these microorganisms

Pada akhirnya, mikroorganisme ini akan memaksa kita

may force us to reconsider

untuk merumuskan ulang cara pandang kita terhadap kota,

the way we think about our cities,

bringing our inanimate concrete jungles

mengubah hutan beton yang mati itu menjadi hidup.

to life.