...

analisis karakterisasi beton berat menggunakan pasir besi sebagai

by user

on
Category: Documents
1

views

Report

Comments

Transcript

analisis karakterisasi beton berat menggunakan pasir besi sebagai
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
ANALISIS KARAKTERISASI BETON BERAT MENGGUNAKAN PASIR
BESI SEBAGAI PERISAI RADIASI NUKLIR
Endang Haryati1, Khaeriah Dahlan2*)
1,2
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Cenderawasih, Jayapura
*) Email: [email protected]
Abstrak
Telah dilakukan penelitian untuk menentukan dan menganalisis sifat fisik beton berat serta menentukan
nilai koefisien serapan linier bahan perisai radiasi nuklir (beton berat). Metode yang digunakan dalam
penelitian ini merupakan metode eksperimen di laboratorium dengan membuat model beton berat
menggunakan campuran pasir besi dalam berbagai macam ketebalan yang kemudian diuji kemampuannya
sebagai perisai radiasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa beton berat yang menggunakan campuran
pasir besi menghasilkan nilai kuat tekan 40,67 MPa, lebih besar dari beton berat tanpa menggunakan pasir
besi yaitu 20,38 MPa. Nilai koefisien serapan bahan beton berat dengan campuran pasir besi adalah
0,026/cm sedangkan beton berat tanpa campuran pasir besi hanya memiliki nilai koefisien 0,013/cm. Nilai
HVT (Half Value Thickness) untuk beton berat dengan campuran pasir besi adalah 26,65 cm, lebih kecil
dibanding beton berat tanpa campuran pasir besi yang bernilai hingga 53,3 cm. Jadi kemampuan beton
berat yang menggunakan campuran pasir besi lebih baik sebagai perisai radiasi nuklir dibanding dengan
beton berat tanpa campuran pasir besi.
Abstract
A study was conducted to determine and analyze the physical properties of heavy concrete and determine
the coefficient of linear absorption of nuclear radiation shielding materials. Methods used in this study is
experimental method in the laboratory by making heavy concrete model using a mixture of iron sand in
various thicknesses, and then tested for its ability as a radiation shield. The results showed that the weight
of concrete using mixture of iron sands produced a compressive strength value of 40.67 MPa, or greater
than the weight of concrete without using iron sand which is 20.38 MPa. Coefficient of absorption of heavy
concrete materials with iron sand mixture is 0.026 cm, while the heavy concrete without iron sand mixture
only has a coefficient of 0.013 cm. HVT values for heavy concrete with iron sand mixture is 26.65 cm,
smaller than the concrete without iron sand mixture that is worth up to 53.3 cm. In conclusion, the ability
of heavy concrete that uses a mixture of iron sand is better if compared with the nuclear radiation shield
from concrete without iron sand.
Keywords: Heavy concrete, iron sand, nuclear radiation shield.
1. Pendahuluan
Teknologi nuklir merupakan salah satu bentuk
teknologi maju saat ini. Pemanfaatan teknologi nuklir
meluas diberbagai bidang antara lain bidang
kedokteran, industri, pertanian, dan lain sebagainya,
tetapi pemanfaatan teknologi ini harus memperhatikan
keselamatan manusia dan lingkungan dari bahaya
radiasi nuklir.
Radiasi nuklir mempunyai daya tembus yang cukup
kuat, sehingga untuk terhindar dari radiasi nuklir,
membutuhkan material-material yang mampu menahan
radiasi agar individu maupun masyarakat bisa terhindar
dari bahaya. Ada beberapa material yang dapat
digunakan sebagai perisai radiasi agar tidak menyebar
ke tempat yang tidak diinginkan. Material yang
digunakan untuk perisai radiasi nuklir dapat digunakan
beton, timbal, baja dan material berat lainnya. Apabila
radiasi masuk kedalam bahan perisai, maka sebagian
dari radiasi tersebut akan terserap oleh bahan. Sebagai
akibatnya intensitas radiasi setelah memasuki bahan
penyerap lebih kecil dibanding semula. Nilai serapan
yang dihasilkan dari interaksi sinar gamma dan atomatom serta nuklida dinyatakan secara kuantitatif sebagai
koefisien secara linier atau koefisien atenuasi (µ).
Koefisien ini menyatakan probabilitas satu interaksi per
unit jarak.
Dalam penelitian ini akan dilakukan analisis sifat
fisik beton berat serta menentukan nilai koefisien
serapan linier bahan perisai radiasi. Bahan perisai
radiasi yang digunakan adalah beton berat dengan
menggunakan campuran pasir besi dan tanpa
menggunakan campuran pasir besi.
Secara umum pasir besi terdiri dari mineral opak
yang bercampur dengan butiran-butiran dari mineral
nonlogam seperti kuarsa, kalsit, feldspar, ampibol,
piroksen, biotit dan tourmaline. Mineral tersebut terdiri
dari magnetit, titaniferous magnetit,ilmenit, limonit, dan
hematite. Pasir besi yang mengandung mineral-mineral
magnetit banyak terdapat di daerah pantai, sungai dan
pegunungan vulkanik. Berdasarkan lokasi endapannya,
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-VII-1
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
dimungkinkan terjadinya perbedaan karakter fisis
kandungan pasir mineral seperti Fe, Ti, Mg, Si, dsb.
Kegunaan pasir besi ini selain untuk industry logam
besi, juga telah banyak dimanfaatkan pada industry
semen[4].
Analisis sifat fisik dari beton berat ini berupa
pengujian kuat tekan, sedangkan untuk menentukan
nilai koefisien serapan linier dari beton berat tersebut
berupa pengujian radiasi menggunakan rangkaian
Geiger Counting/Geiger Muller dengan sumber radiasi
cesium-137.
2.
Alat yang digunakan adalah Compression Testing
Machine (CTM).
Menghitung nilai koefisien serapan bahan pada
kedua jenis beton berat serta menentukan nilai Half
Value Thickness (HVT) menggunakan persamaan:
(2)
Dengan µ adalah koefisien atenuasi linear.
Proses pelemahan radiasi dalam suatu bahan perisai
bersifat eksponensial mengikuti persamaan berikut:
(3)
Dengan I adalah intensitas radiasi setelah melalui
perisai radiasi (cacah/detik) dan x adalah tebal
bahan perisai (m).
Alat yang digunakan adalah rangkaian Geiger
Counting/ Geiger Muller dengan sinar 137Cs.
Berikut skema pengujian radiasi menggunakan
Geiger Muller.
2. Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen di
Laboratorium dengan membuat model beton berat
menggunakan pasir besi dalam berbagai macam
ketebalan yang kemudian di uji kemampuannya sebagai
perisai radiasi. Sebagai perbandingan dibuat juga model
beton berat tanpa menggunakan campuran pasir besi.
Secara skematis tahapan penelitian ditunjukkan pada
gambar berikut:
Sumber
Radiasi
Tabung Geiger Muller
Persiapan
Semen
Polimer
Pasir
Biasa
Uji Bahan:
Berat Jenis
Modulus Halus Butir
Pasir Besi
3.
Mix Design
Pembuatan Benda Uji
Perawatan Benda Uji
Pengujian Benda Uji
Pengujian Kuat
Pengujian Radiasi
Alat
Penghitung/
Pencacah
Perisai
Air
Uji Bahan:
Berat Jenis
Modulus Halus Butir
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Gambar 2.2 SkemaRangkaian Geiger Muller.
Komposisi beton berat dengan campuran pasir besi
adalah semen, pasir besi, pasir biasa, air dan
polimer dengan perbandingan semen : pasir besi +
pasir biasa : air : polimer = 1 : 1,5 : 0,5 : 0,04.
Komposisi beton berat lainnya tanpa campuran
pasir besi menggunakan komposisi perbandingan
semen : pasir biasa : air : polimer = 1 : 1,5 : 0,5 :
0,04. Untuk memudahkan dalam penulisan, beton
berat yang menggunakan campuran pasir besi
disebut mortar I, sedangkan beton berat tanpa
menggunakan campuran pasir besi disebut mortar
II.
3. Hasil dan Pembahasan
Analisis Hasil
Pengujian
3.1 Pengujian Kuat Tekan
Hasil pengujian sifat fisik mortar berupa kuat tekan
ditunjukkan dalam tabel berikut:
Hasil
Gambar 2.1 Bagan Alir Tahap dan Prosedur Penelitian
Teknik pengumpulan dan analisis data antara lain:
1. Pengujian sifat sifat beton berat secara mekanik
yaitu dengan menghitung nilai kuat tekan
menggunakan persamaan:
(1)
Dengan F adalah gaya tekan (N), A adalah bidang
tekan (m2) dan P adalah tekanan (Pa).
Tabel 3.1 Hasil pengujian kuat tekan
Jenis Mortar
Nilai Kuat Tekan
(MPa)
I
40,67
II
20,38
Hasil pengujian menunjukkan bahwa mortar I
menghasilkan nilai kuat tekan lebih besar dibanding
nilai kuat tekan mortar II.
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-VII-2
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
3.2 Pengujian Radiasi
3.2.1 Radiasi tanpa Penghalang
Hasil pengujian jarak sumber radiasi terhadap nilai
cacahan tanpa penghalang ditunjukkan pada gambar
berikut:
Tegangan = 440 volt
Waktu = 60 detik
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Dari gambar terlihat bahwa semakin tebal mortar, maka
semakin kecil cacahan radiasi yang keluar dari mortar.
Nilai cacahan antara mortar I dan mortar II di tiap
sumber radiasi dan ketebalan yang sama menunjukkan
bahwa mortar I dapat menyerap radiasi lebih banyak
dibanding mortar II.
3.3 Penentuan Nilai Koefisien Serapan Bahan
Gambar 3.1 Grafik hasil pengujian pengaruh jarak
sumber radiasi terhadap cacahan tanpa penghalang.
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa semakin besar
jarak dengan sumber radiasi maka semakin kecil
cacahan radiasi yang diterima.
3.2.2 Pengujian Mortar I sebagai Perisai Radiasi
Hasil pengujian pengaruh ketebalan perisai
terhadap radiasi pada maing-masing jarak sumber
radiasi ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 3.2 Grafik pengaruh ketebalan mortar I
terhadap cacahan radiasi pada jarak yang berbeda
Dari gambar di atas terlihat bahwa semakin tebal
penghalang/ perisai radiasi maka radiasi yang diserap
oleh perisai semakin banyak atau dengan kata lain
semakin tebal mortar maka semakin kecil cacahan
radiasi yang keluar dari mortar.
3.2.3 Pengujian Mortar II sebagai Perisai Radiasi
Hasil pengujian pengaruh ketebalan perisai terhadap
radiasi pada masing-masing jarak sumber radiasi
ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 3.4 Grafik nilai koefisien serapan bahan mortar
I
Gambar di atas menunjukkan bahwa gradien garis yang
merupakan nilai koefisien serapan bahan mortar I (µ1)
adalah 0,026/cm dengan tingkat kelinieran garis sebesar
95,2%. Hal ini menunjukkan bahwa hubungan antara
ketebalan dan
pada mortar I adalah linier 95,2%.
Gambar 3.5 Grafik nilai koefisien serapan bahan mortar
II
Gambar di atas menunjukkan bahwa gradien garis yang
merupakan nilai koefisien serapan bahan mortar II
adalah 0,014/cm dengan tingkat kelinieran garis sebesar
99,68%.
3.4 Perbandingan Nilai HVT Mortar I dan Mortar II
Hasil perhitungan nilai HVT pada kedua jenis
mortar ditunjukkan pada tabel berikut.
Tabel 3.2 Nilai Half Value Thickness (HVT) Mortar I
dan Mortar II
Mortar
I
II
HVT (cm)
26,65
53,31
Tabel di atas menunjukkan bahwa dibutuhkan ketebalan
mortar I yang lebih kecil dari mortar II untuk dapat
menyerap setengah dari radiasi yang masuk ke mortar.
Gambar 3.3 Grafik pengaruh ketebalan mortar II
terhadap cacahan radiasi pada jarak yang berbeda.
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-VII-3
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
4. Kesimpulan
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa
mortar I atau beton berat dengan campuran pasir besi
memiliki kemampuan yang lebih baik sebagai bahan
perisai radiasi dibanding mortar II atau beton berat
tanpa menggunakan campuran pasir besi. Hal ini
dibuktikan oleh beberapa pengujian yang diperoleh
antara lain kuat tekan pada mortar I atau beton berat
dengan campuran pasir besi adalah 40,67 MPa, lebih
besar dibandingkan mortar II atau beton berat tanpa
campuran pasir besi yaitu hanya 20,38 MPa. Nilai
koefisien serapan bahan mortar I adalah 0,026/cm, lebih
besar dibanding mortar II yaitu 0,013/cm. Nilai HVT
untuk mortar I adalah 26,65 cm, lebih kecil dibanding
nilai HVT pada mortar II yaitu 53,31 cm.
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
[6] Putra H., Penggunaan Pasir Besi Dari Kulon Progo
dengan Berat Jenis 4.311 Untuk Mortar Perisai
Radiasi Sinar Gamma, Forum Teknik Sipil,
Yogyakarta (2008).
[7] Sumarni S., Penggunaan Pasir Besi dan Barit
sebagai Agregat Beton untuk Perisai Radiasi Sinar
Gamma, Media Teknik Sipil (2007), p.93-99.
[8] Sukandarrumidi, Bahan Galian Industri, Gadjah
Mada University Press, Yogyakarta (2009).
Ucapan Terimakasih
Ucapan terimakasih kamisampaikan kepada
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi yang telah
memberikandana penelitian pada skema program
penelitian dosen pemula, kepada pihak Lembaga
Penelitian dan Pengabdian pada Masyarakat (LPPM)
Universitas Cenderawasih yang telah membantu dan
memfasilitasi kami dalam malaksanakan penelitian ini,
serta kepada para mahasiswa yang membantu
terlaksananya penelitian dengan baik.
Daftar Acuan
[1] Akhadi M., Dasar-Dasar Proteksi Radiasi, Rinika
Cipta. Jakarta (2000).
[2] Badan Standarisasi Nasional, Metode Pengujian
Kuat Tekan Beton, SNI 03-1974-1990, Jakarta
(1990).
[3] Departemen
Pekerjaan
Umum,
Balitbang,
Spesifikasi Agregat untuk Beton Penahan Radiasi,
SNI 03-2494-2002, SK SNI S-17-1990-03 (2002).
[4] Kushartomo W., Supartono F.X., dan Pratama J.,
Perisai Radiasi Sinar Gamma dari Reactive Powder
Concrete dengan Paduan Serbuk Timah Hitam (Pb)
dan Pasir Besi Cilacap, Jurnal Kajian Teknologi
Vol.1 No.1, (2014), p.1-6.
[5] Kushartomo W., Perisai Radiasi Sinar Gamma dari
Serbuk Timah Hitam (Pb) dan Steel Grit, Jurnal
Kajian Teknologi Vol.9 No.1, (2013).
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-VII-4
Fly UP