Tim Wisanggeni UMY Kembangkan B-ECC Berbasis Serat Bambu untuk Material Konstruksi Tahan Gempa

Yogyakarta, JurnalPost.com — Tim Wisanggeni Universitas Muhammadiyah Yogyakarta (UMY) menyelesaikan rangkaian penelitian Program Kreativitas Mahasiswa bidang Riset Eksakta (PKM-RE) 2026 dengan mengembangkan material konstruksi berbasis serat bambu yang diarahkan untuk meningkatkan ketahanan bangunan di wilayah rawan gempa.

Penelitian tersebut mengangkat judul “Enkapsulasi PVA Serat Bambu pada Matriks ECC M45: Inovasi Peningkatan Interfacial Bond dan Durabilitas Bangunan Daktil di Zona Rawan Gempa.”

Tim Wisanggeni diketuai oleh Nadiya Putri Syahimah dengan anggota Aulia Haris Fauzan, Egas Fairuz Rasyid, Alya Ramadhani, dan Afra Nur Faliza. Penelitian dilaksanakan di bawah bimbingan dosen pendamping Martyana Dwi Cahyati, ST., M.Eng., Ph.D.

Rangkaian penelitian berlangsung secara bertahap mulai 25 Mei hingga 31 Agustus 2026 di Laboratorium Struktur dan Bahan Konstruksi, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Mengembangkan Beton yang Lebih Daktil

Penelitian Tim Wisanggeni berangkat dari persoalan kerentanan struktur bangunan terhadap bencana gempa bumi. Beton konvensional pada umumnya memiliki karakteristik getas atau brittle, sehingga ketika menerima beban yang melebihi kapasitasnya dapat mengalami keruntuhan dengan deformasi yang relatif terbatas.

Salah satu material yang dikembangkan untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah Engineered Cementitious Composites (ECC). Material ini dirancang memiliki kemampuan deformasi dan daktilitas yang lebih baik dibandingkan beton konvensional.

Namun, penerapan ECC di Indonesia masih menghadapi sejumlah tantangan, terutama karena material tersebut umumnya menggunakan serat polimer sintetis Polyvinyl Alcohol (PVA) yang masih bergantung pada produk impor dan membutuhkan biaya relatif tinggi.

Tim Wisanggeni kemudian mengembangkan pendekatan alternatif dengan memanfaatkan serat bambu lokal sebagai bahan penguat.

Potensi serat bambu sebagai material komposit juga didukung penelitian Talango dan Rauf pada 2024 yang menyebutkan komposit berbasis serat bambu mampu menghasilkan kuat lentur atau bending strength hingga 132,12 MPa.

Meski memiliki potensi, penggunaan serat bambu pada matriks semen menghadapi kendala berupa degradasi serat akibat lingkungan semen yang memiliki tingkat alkalinitas tinggi.

Untuk mengatasi persoalan tersebut, Tim Wisanggeni mengembangkan inovasi Bamboo-PVA Hybrid ECC (B-PVA ECC) melalui metode pelapisan atau coating PVA pada serat bambu.

Pelapisan tersebut dirancang untuk membantu melindungi serat bambu dari degradasi alkali sekaligus memperbaiki ikatan antara serat dan matriks semen.

Melalui Serangkaian Pengujian

Penelitian dilakukan melalui sejumlah tahapan, mulai dari pengadaan bahan, pengujian karakteristik material, persiapan serat bambu dengan perlakuan coating dan non-coating, hingga riset pendahuluan atau pre-trial optimization.

Pada tahap optimasi awal, tim menetapkan faktor air semen (FAS) sebesar 0,28, dosis superplasticizer 0,6 persen, serta konsentrasi coating PVA optimum sebesar 3,75 persen.

Penetapan komposisi tersebut dilakukan melalui pengujian flow table serta evaluasi terhadap sifat mekanis dan durabilitas material.

Tahapan kemudian dilanjutkan dengan proses pencampuran atau mixing, pembuatan benda uji, dan perawatan atau curing.

Benda uji dibuat dalam lima variasi campuran, meliputi campuran tanpa serat bambu, serat bambu non-coating dengan kadar 1 persen, 1,5 persen, dan 2 persen, serta serat bambu berlapis PVA dengan kadar 2 persen.

Masa curing dilakukan selama 7, 14, dan 28 hari pada variasi tertentu, sedangkan benda uji serat bambu berlapis PVA 2 persen diuji setelah masa curing 28 hari.

Tim selanjutnya melakukan pengujian kuat tekan, kuat lentur, water absorption, serta pengujian Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX).

Pengujian SEM-EDX digunakan untuk mengobservasi secara mikroskopis pola ikatan antarmuka atau interfacial bonding antara serat bambu-PVA dengan matriks semen. Analisis tersebut juga digunakan untuk memahami mekanisme retak jamak atau multiple cracking pada komposit.

Serat Bambu 2 Persen Dinilai Optimal

Berdasarkan hasil penelitian, penggunaan serat bambu dengan fraksi volume 2 persen dinilai memberikan kinerja optimal pada Bamboo-ECC atau B-ECC.

Komposisi tersebut dinilai mampu menghasilkan keseimbangan antara kuat tekan, daktilitas, dan performa mekanik material.

B-ECC dengan serat bambu 2 persen juga menunjukkan kemampuan menyerap energi deformasi yang lebih baik berdasarkan peningkatan nilai toughness. Karakteristik tersebut dinilai penting untuk pengembangan material konstruksi yang digunakan di daerah dengan risiko gempa bumi.

Hasil analisis SEM juga menunjukkan adanya karakteristik ikatan antarmuka yang baik antara serat bambu, lapisan PVA, dan matriks semen.

Lapisan PVA dinilai berperan dalam meningkatkan mekanisme transfer tegangan antara serat dan matriks sekaligus membantu mengurangi degradasi serat bambu akibat kondisi alkali pada semen.

Temuan itu memperlihatkan bahwa penggunaan coating PVA tidak hanya berpotensi meningkatkan performa mekanis, tetapi juga membantu menjaga durabilitas serat bambu di dalam komposit.

Potensi Material Konstruksi Berkelanjutan

Pengembangan B-ECC berbasis serat bambu diharapkan dapat menjadi salah satu alternatif material konstruksi untuk daerah rawan gempa karena memiliki kombinasi antara daktilitas, kemampuan menyerap energi, dan durabilitas.

Pemanfaatan serat bambu lokal serta material berbasis fly ash dalam penelitian ini juga membuka peluang pengembangan material konstruksi yang lebih berkelanjutan dengan mengurangi ketergantungan terhadap serat sintetis impor.

Penelitian tersebut sekaligus sejalan dengan tema PKM 2026 yang berkaitan dengan pelestarian lingkungan dan mitigasi bencana.

Melalui pengembangan material berbasis sumber daya lokal, Tim Wisanggeni berharap hasil penelitian dapat menjadi pijakan bagi riset lanjutan hingga penerapan material konstruksi tahan gempa yang lebih ekonomis dan berkelanjutan di Indonesia.