Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1996

SIFAT PROTEKSI BETON MUTU TINGGITERHADAP RADIASI GAMMA 0,661 MeVl

(Temuan Sementara)

Djuanda Suraatmadja 2, Rustan Rukmantara 3, Iswandi Imran 4 dan Muhamad Abduh 5

ABSTRAKSIFAT PROTEKSI BETON MUTU TINGGI TERHADAP RADIASI GAMMA 0,661 MeV. Beton mutu tinggi sebagai

material konstnlksi yang menjanjikan di masa yang akan datang perlu diteliti lebib jauh mengenai sifat-sifatnya. Sifat proteksi terhadapradiasi gamma merupakan salah satu hal yang perlu diketahui menghadapi kemungkinan penggunaan material tersebut pada fasilitas-fasilitas dan pembangkit listrik yang menggunakan tenaga nuklir. Dalam penelitian ini diselidiki nilai koefisien atenuasi efektif dankoefisien absorpsi energi beton mutu tinggi terhadap radiasi gamma dengan energi 0,661 MeV. Sumber radiasi yang digunakan adalahCs-137. Beton mutu tinggi yang diteliti adalah beton dengan kekuatan tekan rencana >42 MPa dengan menggunakan Fly Ash, suatumateriallimbah PL TV, dan beton polimer keramik menggunakan bubuk bata merah. Kedua jenis beton tersebut dibandingkan sifat-sifatnya dengan beton normal yang mempunyai kekuatan tekan rencana 30 MPa. Beton dengan menggunakan Fly Ash dirawat selama7, 28 dan 90 hari, sedangkan beton lainnya dirawat selarna 28 hari. Densitas beton-beton yang diuji sehubungan dengan kekuatantekan dan lamanya perawatan dibarapkan dapat memberikan gambaran mengenai proses atenuasi radiasi. Dalam penelitian inidiselidiki pula pengaruh radiasi terhadap kenaikan suhu dan distribusinya, perkembangan tegangan termal, penurunan kekuatan tekandan mikro-struktur beton-beton yang bersangkutan. Hingga pada saat dibuat makalah ini penelitian masih berlangsung. Hasil

s9Dentara yang dapat diperoleh adalah koefisien atenuasi efektif dan sifat mekanik beton tersebut.

ABSTRACTPROPERTY OF THE HIGH PERFORMANCE CONCRETE OF THE GAMMA RADIATION 0.661 MeV. High

Perfonnance Concrete (HPC), as a promised construction material in the future, should be studied farther regarding its properties. Oneof the important is properties of shielding for gamma radiation. In case of using the HPC as construction material for infrastructures and

power plant energised by nuclear power. This research has objective to find out HPC's attenuation coefficient and its energy absorptioncoefficient for 0,661 MeV ganuna radiation ofCs-137. The HPCs are contributed to concrete that has compressive strength more than42 MPa contained fly ash as supplementary cementing material and polymer concrete filled with r raditional ceramics made frombrick's powder. To compare their properties, nonna1 concrete with 30 MPa compressive strength is used. Curing period for concretewith fly ash are 7, 28 and 90 days cured, instead of 28 days for others. The density that is related to curing period and compressivestrength will give figures of attenuation processes. This research also study the effect of irradiation to temperature rise and temperaturedistribution, thermal stresses, compressive strength and micro-structure of the concrete. When this paper is written, the research is beingconducted. The result, up to now, are mean effective attenuation coefficient and the mechanical properties of the concrete.

PENDAHULUAN

Penggunaan teknologi nuklir dewasa inimemegang peranan potensial untukmendukung kehidupan manusia. Adanyaradiasi dari bahan-bahan radioaktif yangdigunakin dalam teknologi nuklir, yangdiidentifikasi berbahaya bagi makhluk hidup,menjadikan teknologi ini kurang diterirnadengan penuh oleh rnasyarakat luas. Banyakcontoh-contoh yang mendukung ketakutanrnasyarakat dalam menggunakan teknologi ini.Suatu tantangan bagi segenap para teknologuntuk menciptakan ataupun merekayasa suatuteknik maupun produk rancangan yangberhubungan dengan teknologi nuklir

sehingga teknologi ill akrab dengan makhlukhidup dan kehidupan.

Dalam mengembangkan suatu teknologi,maka selalu tidak akan terlepas daTipertimbangkan pengadaan sarana danprasarana pendukungnya. Infrastruktur yangdigunakan untuk berlangsungnya kegiatanpelaksanaan teknologi nuklir menjadi sangatpenting dalam menghapuskan pandangannegatif tersebut. Dalam hat ill tentunya,sejalan dengan sifat radiasi radioaktif, makadiperlukan suatu infrastruktur yang dapatmeminimalkan radiasi yang ada danmelindungi kehidupan di luar lingkunganinfrastruktur tersebut. Infrastruktur yangdigunakan untuk keperluan teknologi nuklirantara lain adalah ruang radiologi di rumahsakit, ruang radiografi dalam non destructivetesting, ruang reaktor nuklir daD lain-lain.Sifat proteksi suatu bahan yang digunakanuntuk membangun infrastruktur tersebutmenjadi perhatian penting dalam hal ini.

Sejalan dengan hal tersebut, perkembanganteknologi bahan/material bangunan dewasa inimenjanjikan suatu inovasi yang terbuka luas.Beton sebagai salah satu bahan bangunan yangcukup kUDO dan bertahan hingga saat ill

I Dipresentasikan pada Seminar Ilrniah PISM 19962 Guru Besar Jurusan Teknk Sipil Institut Teknologi

Bandung3 Kepala Laboratoriurn Struktur dan Bahan Jurusan Teknik

SipilInstitut Teknologi Bandung

4 star Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas 17 Agustus

1945Semarang, Mahasiswa Pascasarjana Teknik Sipillnstitut

Teknologi

506

masih mempakan suatu altematif yang terbaikbagi material bangunan. Dari segi sifat-sifatbeton, dewasa ini telah dikenal istilah betonmutu tinggi, atau disebut High PerformaceConcrete (HPC). Istilah ini lebihmenggambarkan keadaan daD sifat beton yangdimaksud, dimana bukan saja beton tersebutmempunyai kekuatan tekan yang tinggi ( > 42MPa), tetapi juga mempunyai sifat-sifat fisikdan kimiawi lainnya yang juga baik danmenjanjikan [1,2].

3. Kekuatan tekan beton mutu tinggi bendauji diteliti.

4. Efek temlal radiasi terhadap beton diteliti.5. Struktur mikro beton mutu tinggi diteliti.6. Campuran beton mutu tinggi yang

digunakan adalah campuran beton yangtelah dihasilkan dari penelitian terdahulu(tidak dilakukan percobaan untukmenentukan proporsi campuran /trial mix).

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagaiberikut :1. Menentukan sifat-sifat proteksi beton

mutu tinggi, yaitu sifat atenuasi danabsorpsi energi radiasi.

2. Menentukan hubungan ketebalan,densitas dan kekuatan tekan dengan sifat-sifat proteksi radiasi beton mutu tinggi.

3 .Menentukan pengaruh radiasi sinalgamma terhadap tegangan termal danstruktur mikro beton mutu tinggi.

Manfaat dari penelitian ini adalah untukmendapatkan sifat-sifat proteksi radiasi daribeton mutu tinggi yang sangat berguna untukpenggunaan bahan tersebut pada bangunanyang memerlukan proteksi radiasi radioaktif.

Sifat-sifat suatu bahan yang mendapatkanradiasi antara lain adalah sifat atenuasi danabsorpsi energi radiasi. Pada umumnya sifat-sifat itu tergantung dari kepadatan, :rapatmasa, macam materi bahan dan ketebalannya.Energi radiasi mempunyai peranan pentingdalam sifat-sifat tersebut karena peristiwainteraksi radiasi dengan materi berlainanunfiJk tiap energi [3].

Beton mutu tinggi, yang sekarang inisedang dalam perkernbangan, menjadi salahsatu alternatif untuk dapat digunakan sebagaibahan bangunan yang berfungsi untuk proteksiradiasi radioaktif. Pertimbangan kekuatanyang tinggi memberikan suatu asumsi bahwabeton memiliki kepadatan dan rapat masayang tinggi pula. Hal ini sangat berguna dalamproteksi. Dari basil percobaan terdahuluterdapat hubungan yang jelas antara kekuatandan sifat proteksi dari beton untuk ketebalantertentu [4].

Sebagai suatu material 'baru', beton mututinggi, perlu dikaji lebih rinci bagaimana sifat-sifat proteksi terbadap radiasi radioaktifterutama mengenai sifat atenuasi, absorpsienergi dan hubungan antara ketebalan dengankekuatan tekan yang ada.

Sellin hal tersebut, sebagai suatu materiyang terkena radiasi radioaktif, beton puntidak tertutup kemungkinannya terpengaruhiatau mendapatkan efek dari radiasi tersebut.Efek-efek apa saja yang signifikan yang dapatmengurangi sifat-sifat beton mutu tinggi baikdari segi proteksinya maupun mekaniknyaperlu pula diselidiki.

TEOR!Atenuasi FotonKoefisien atenuasi didefinisikan sebagaikemungkinan suatu Colon berinteraksi dengansuatu bahan dengan cara tertentu per satuanpanjang jejak [3,5-7]. Terdapat beberapa caraColon berinteraksi dengan suatu bahan, antaralain:

.Efek Fotolistrik.Compton Scattering.Produksi Pasangan

yang merupakan cara-cara yang palipgdominan terjadi. Fenomena ini sangattergantung pula pada besarnya energi Colonyang ada [6].

Secara umum hubungan antara rasiointensitas Colon dengan koefisien atenuasiefektifadalah sebagai berikut [3,5-7]:

I = IoBe-/lX

dimanaI : Intensitas foton setelah melalui suatu

ketebalan bahan proteksi.lo : Intensitas foton awal.B : Buildup factor.f.1 : Koefisien atenuasix : Tebal bahan.

Pada penelitian ini akan diselidiki sifat-sifat proteksi beton mutu tinggi denganbatasan sebagai berikut :1. Sifat-sifat proteksi yang diselidiki adalah

sifat atenuasi, absorpsi energi danpengaruh radiasi sinar gamma terhadapbeton mutu tinggi.

2. Radiasi yang digunakan adalah radiasiphoton, khususnya sinar gamma denganenergi 0,661 MeV dari sumber Cs-137.

Buildup factor dalam hal ini sangattergantung kepada banyak hal, seperti

507

geometri, bahan, tipe radiasi dan energi.Sebagai suatu konsep alternatif bagi buildupfactor ini adalah koefisien atenuasi efektif,yang dapat didefinisikan sebagai berikut [8) :

I -I Be-JIX -I e-jlX-0 -0

atauInB

x,u=,u-dimana

~' : Koefisien atenuasi efektif.

Beton Mutu TinggiSecara terminologi beton mutu tinggi

diambil dari translasi High PerformanceConcrete (HPC). Pengertian daTi HPC inisendiri adalah beton yang memiliki kinerjayang tinggi. Beberapa sifat beton baik itumekanik, durabilitas, kimia dan fisik yangtinggi mutunya, dibandingkan deilgan betonpada umumnya, tergolong kepada kinerjabeton yang tinggi. Beberapa sifat beton yangselalu diaco sebagai Beton Mutu Tinggi(BMT) antara lain [1,2]:

I. Kriteria Kekuatan.Kekuatan Awal Tinggi (High Early

Streng/h/HES).Kekuatan Sangat Awal (Very Early

Streng/hIVES).Kekuatan Tinggi (Very High

Streng/h/VRS)

umumnya. Kenaikan biaya pembuatan inidiakibatkan dari tercapainya mutu yang lebihbaik dan biaya untuk melaksanakannya. Tetapidilain pihak jika dilihat secara keseluruhandan dalam jangka waktu yang lama, makaBMT ini akan murah karena sifat durabilitasyang dimilikinya, sehingga biaya selama umurlayannya rendah.

Dalam pemilihan bahan-bahan pembentukbeton, harus diperhatikan dengan sangat teliti.Untuk mendapatkan VHS, banyak pilihanbahan pembentuk tetapi sangat sedikit pilihanuntuk membuat YES dan HES. Penggunaanbahan tambahan (admixture) memegangperanan besar dalam hal ini. Telah banyakdilakukan penelitian mengenai hal ini denganbasil yang memuaskan.

Pelaksanaan dari BMT ini tidak begituberbeda jauh daTi pada beton pada umumnya.Pada saat pencampuran (mixing) tentunyapenggunaan bahan-bahan baku harusmemenuhi kebutuhan kekuatan, durabilitas,kelecakan (workability) dan ekonomi. Dalamhal pencampuran ini tentunya perludipertimbangkan adalah rendahnya jumlah airyang digunakan dan konsitensinya harus tetapdijaga. Sehubungan dengan hal itu pula akanlebih sulit pelaksanaan transportasi daTi BMT,berkurangnya air pada saat transportasi harussedini mungkin diantisipasi. Pada saatmelakukan pengecoran dan pemadatan hal inipula yang harus mendapatkan perhatian,dihindarkan pelaksanaan yang menjuruskepada pengurangan konsistensi BMT .Perawatan pada BMT dilakukan denganmenghindari kehilangan air akibat penguapanyang berlebihan, dan pengendalian suhu BMTitu sendiri.

Dari data yang didapatkan, BMTmempunyai kekuatan yang cukup menjanjikandaTi segi struktural. Kekuatan tekan yangtinggi (> 42 MPa) memberikan suatu alternatifpenggunaan BMT sebagai bahan konstruksipengganti beton yang telah ada. Dari segioptimasi struktur BMT menjanjikanpenggunaan bahan konstruksi yang minimal,baik daTi betonnya sendiri maupunpenggunaan baja tulangan.

Kekuatan tekan yang tinggi berkaitan eratdengan densitas yang tinggi pula [9]. Densitasyang tinggi secara fungsional sangat bergunadalam proteksi terbadap radiasi radioaktif,terutama dalam sifat atenuasinya [4]. Menjadisuatu altematif pula penggunaan BMT sebagaibahan proteksi radioaktif.

2. Kriteria Durabilitas.Besaran yang dijadikan acuanya adalah

sebagai berikut [1,2]:1. Maksimum perbandingan W /C adalah

0,352. Minimum Faktor Durabilitas 80 %

sesuai dengan metoda A ASTM C 6663. Minimum pada kriteria kekuatan :

.21 MPa dalam 4 jam untuk YES.34 MPa dalam 24 jam untuk HES.69 MPa dalam 28 hari untuk VHS.

Sifat termal dari BMr, dilaporkanmengalami penurunan untuk betonberkekutatan tekan tinggi dibandingkandengan beton berkekuatan pada umumnya [8].Hal ini diperkirakan disebabkan adanya porsisemen yang lebih banyak pada betonberkekuatan tinggi daD kerusakan pasta semenakibat suhu yang tinggi. Data-data yanglengkap mengenai penelitian dalam sifattermal BMr ini masih sangat minim.

Keberadaan kinerja yang tinggi inimembuat BMT menjadi maha1 dari segiekonomi dibandingkan dengan beton pada

508

CARA KERJAMetodologi

Penelitian ini dilakukan dengan metodasebagai berikut :1. Meneliti secara rnikro hal-hat mengenai

atom, radioaktif, sinal radiasi gamma,interaksi partikel, atenuasi photon,absorpsi energi radiasi, sifat nuklir danpengaruh radiasi terhadap beton mututinggi yang dilakukan secara studiliteratur.

2. Meneliti secara makro hal-hal mengenaisifat fisik, mekanik dan durabilitas daribeton mutu tinggi yang dilakukan denganstull literatur.

3. Melakukan pembuatan benda uji betonmutu tinggi dengan campuran yang telahditetapkan.Melakukan penyinaran radiasi terhadapbenda uji dan pengumpulan data.

.Melakukan pengujian sifat mekanik betondan pengumpulan data.

-Melakukan pengumpulan dataperkembangan suhu dan sifat termalbeton.

, .Melakukan pengujian dengan mikroskopelektronik untuk struktur rnikro beton.

.Melakukan analisa data.

.Menyimpulkan basil analisa

4

5

()

'7

89

.Agregat Halos: 838,1 kg

.Fly Ash : 104 kg

.Air : 176,8 kg.Soperplasticizer: 2,4 liter

2. BMT dengan Polimer (M2).Serbuk Bata : 20 %.Agregat Kasar : 45 %.Agregat Halos: 20 %.Polyester Resin: 15 %.Styrene Monomer: 40 %

.Cobalt Naphtenath : 0,5 %

.Methyl Ethyl Ketone: 5 %3. Beton Biasa (M3)

.W/C : 0,518

.Semen : 345,6 kg

.Agregat Kasar : 1.023,9 kg

.Agregat Halos: 991,3 kg

.Air : 201,25 kgBerikut ini dijelaskan somber bahan-bahan

yang digunakan. Semen yang digunakanadalah Semen Cap Tiga Roda normal. Agregatkasar yang digunakan berasal daTi Banjaran.Agregat halos yang digunakan adalah pasirGalunggung. Fly ash diambil daTi PL TU.Soperplasticizer yang digunakan adalahSikament NN. Bata yang digunakan berasaldari Sapan. Sedangkan seluruh bahan polimerberasal daTi sebuah pabrik kimia Brataco diBandung.

Peralatan yang digunakan untuk penelitianini sebagian didapatkan pada LaboratoriumStruktur dan Bahan Jorusan Teknik Sipil ITB,sedangkan selebihnya menggunakan fasilitasruang Kalibrasi di PPTN Batan Bandung.Peralatan-peralatan tersebot adalah :

.Universal Testing Machine.Dial Gauge.Mixer Beton.Vibrator.Alat Uji Koef. Konduktivitas Termal.Alat Uji Koef. Ekspansi Linier Termal.Data Logger dan Termokopel.SEM.Ruang Kalibrasi.Dosemeter.Meja Kalibrasi.Sumber Radiasi Gamma

Persiapan EksperimenBenda uji yang akan digunakan untuk

mendapatkan data suat mekanik betonberbentuk silinder berdiameter 15 cm dengantinggi 30 cm. Bentuk benda uji yangberhubungan dengan radiasi, dibuat berbentukpelat 30 cm x 30 cm dengan tebal bervariasi,yaitu 5 cm, 9 cm dan 13 cm. Sedangkan untuk

Perencanaan EksperimenDalam penelitian ini diharapkan akan

diperoleh beberapa parameter yangbersangkutan dengan sifat proteksi pada BMT.Parameter tersebut adalah :

1. Koefisien atenuasi efektif2. Koefisien Massa-Atenuasi3. Koefisien Absorpsi Energi4. Densitas5. Kekuatan Tekan6. Modulus Elastisitas7. Poisson's Ratio8. Koefisien Konduktivitas Termal9. Koefisien Ekspansi Linier Termal10. Timbulan PanasII. Distribusi Suhu12. Tegangan Termal13. Pengaruh Radiasi terhadap

MikrostrukturUntuk mendapatkan data-data parameter

tersebut, maka dilakukan pemilihan tiga buahjenis material dengan komposisi, dalamperencanaan campuran beton 1 m3, sebagaiberikut :

I. BMT dengan Fly Ash (M I ).W/C : 0,3.Semen : 501 kg.Agregat Kasar : 1.106,9 kg

509

yang berhubungan dengan sifat termal beton,benda uji berupa silinder berdiarneter 15 cmdengan tinggi 30 cm berlubang silinderdipusat lingkaran berdiarneter 1,5 inchi.

Beton MI setelah dioor, dirawat dengancara direndarn air selama 7, 28 dan 90 hari.Beton M2 dirawat dengan perawatan-udaraselama 28 hari. Sedangkan beton M3 dirawatdengan cara direndam air selama 28 hari.

Sumber radiasi yang digunakan adalah Cs-137 dengan aktivitas 1,5482 Ci pada tanggal16 Oktober 1996. Sumber ini merupakansumber monoenergik, dengan energi sumbersebesar 0,661 MeV. Sumber ini terbilanglemah, untuk keperluan percobaan inisehubungan dengan alat yang digunakan,dengan perbandingan bahwa dalarn jarak 50cm mempunyai laju paparan sebesar 2,81R/jarn. Sumber tersebut berbentuk silinderberdiarneter 0,9 cm dengan panjang 1,5 cm.

Peralatan dosemeter yang digunakanadalah Farmer Dosemeter buatan NE type2570/1. Alat ini merupakan alternatif terbaikyang ada, sehubungan dengan kondisi yangtengah berlansung pada saat pelaksanaaneksperimen.

dibaca bilangan pada monitor sebanyakdua digit.

.Karena keterbatasan jumiah alat yangada (hanya sebuah), pembacaan duapermukaan (depan dan belakang) tidakdapat dilakukan sekaligus, melainkanberurutan.

.Dilakukan pengambilan data paparanpada jarak-jarak yang ditentukan tanpabenda uji.

BASIL DAN PEMBAHASAN

SiCat Mekanik BetonHasil pengujian mekanik beton, yaitu

kekuatan tekan, modulus elastisitas danPoisson's ratio, dapat dilihat pada label dibawah ini :

Tabell : Sifat Mekanik BetonJenisBeton

KekuatanTekan(MPa)

ModulusEIastlsitas

Pa24.811

Poisson'sRatio

MI-R7MI-R28

M2M3

44486131

0,361350,340960,22000,37912

28.4465.084

27.719

Yang dimaksud dengan MI-R7 adalahBMT jenis Ml dengan umur rawat 7 hari,sedangkan MI-R28 adalah Ml dengan umurrawat 28 hari.

Hubungan antara densitas daD kekuatantekan dapat dilihat pada Gambar 1 di bawahini. Dari gambar tersebut dapat terlihat bahwasecara umum, baik bagi BMT dengan fly ashmaupun beton normal, terdapatkecenderungan kenaikan kekuatan tekan betonseiring dengan kenaikan densitas betontersebut.

Hal ini dapat diterangkan denganberkurangnya void yang terdapa~ di dalambeton dengan semakin tingginya densitas.Pengurangan jumlah void dapat dilakukandengan (9]:

.usaha pemadatan (pengerjaan beton).menurunkan W/C.gradasi yang baik.menambahkan bahan tambahan yang

halus (dalam haJ ini fly ash) [1].

Pelaksanaan EksperimenPenelitian ini, hingga saat penulis menulis

maka1ah ini, tengah berlangsung. Daneksperimentasi yang telah dilaksanakanmenyangkut hal-hal di bawah ini :

I. Koefisien Atenuasi Efektif2. Koefisien Atenuasi-Massa3. Kekuatan Tekan4. Modulus Elastisitas dan Poisson's Ratio5. BMT (fly ash) umur 7 dan 28 hari.6. BMT (polimer) umur 28 hari.7. Beton normal umur 28 hari.Khusus pelaksanaan eksperimen untuk

mendapatkan koefisien atenuasi efektifdilaksanakan sebagai berikut :

.Benda uji diletakkan sejauh 50 cm(terukur pada as ketebalan) dari sumberradiasi, sehubungan dengan lemahnyapaparan sumber.

.Diameter berkas radiasi padapermukaan beton sebesar 7,4 cm untukbeton dengan tebal 5 cm, sebesar 7,1untuk tebal 9 cm, daD 6,8 cm untukteball3 cm.

.Alat Farmer dilekatkan padapermukaan banda uji tepat di pusatpenampang. Sehubungan denganberkas radiasi yang tidak hcmogen

.Paparan yang dibaca ditetapkan selarna10 menit sehubungan lernahnya sumberradiasi daD sensitivitas alat agar dapat

510

700,6

III..600,5

.

-;-Q.

~Ccu~~I-ccu"IV~~~~

~O,4...m0-mno

.~,3m

..J0'wm~O,2

0,110

~0

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

Densitas (g/cm3)

Kegresi M1-R7

0 5 10

Ketebalan (cm)-O--M1-R7 " " .--M1-28

--O""M2 6M3

15

x Data M1-R7

[] Data M1.R28 ---Regres; M1-R28

A Data M3 -Regresi M3

Gambar 2 : Grafik Ketebalan Vs RasioLaju Paparan0 *'Data M2 'Regresi M2

Gambar 1 : Densitas daD Kekuatan Tekan Dan garnbar di atas telihat bahwa kurvaeksponensial terlihat jelas pada beton MI-R7dan M2, sedangkan untuk beton lainnya kurvatersebut hanya sedikit terlihat. Selain itu dapatpula dilihat bahwa kedudukan kurva untukbeton M2 (polimer) berada paling bawah,artinya beton tersebut paling banyak menyerapradiasi dibanding dengan yang lainnya untukketebalan yang sarna. Hal ini secara langsungdapat disimpulkan bahwa koefisien atenuasiefektif M2 tentunya akan lebih tinggi daribeton lainnya.

Sehubungan dengan hal di atas, untuklebih dapat mendapatkan garnbaran sifatatenuasi, maka dihitung pula koefisienatenuasi efektif untuk keempat beton tersebut.Koefisien atenuasi efektif dan koefisienatenuasi efektif-rnassa dapat dilihat pada tabel-tabel berikut :

Tabel 2 : SiCat Atenuasi BetonJenisBeton

Densitas(g/cmJ)

Usaha-usaha perbaikan di alas dengansendirinya merupakan usaha perbaikankualitas beton, dalarn hal ini kekuatantekannya. Selain itu juga terlihat bahwa BMTpolimer mempunyai kecenderungan yang sarnadan kualitas lebih baik lagi dari segi kekuatandan densitasnya.

Pada Gambar 1 terlihat pula bahwa betonMI-R28 mempunyai garis di alas garis lainnya(MI-R7 dan M3) walaupun tidak terdapatkepastian bahwa densitas beton MI-R28 lebihbesar dari yang lainnya. Hal ini lebih banyakdikarenakan oleh kualitas usaha pemadatanyang dilakukan. Kekuatan tekan beton MI-R28 lebih tinggi dikarenakan umur perawatandibandingkan MI-R7 dan komposisi (W/C danbahan lain) dibandingkan dengan M3.

Sifat Atenuasi RadiasiEksperimen ini dapat dianggap sebagai

suatu radiasi dengan atenuasi broad beam.Sesuai dengan teori atenuasi, bahwaperbandingan laju paparan (laju paparansetelah melewati beton dibanding denganpaparan ketika masuk beton) adalahberbanding eksponensial terhadap ketebalanbeton. Dari basil eksperimen ha1 ini dapatdilihat pada Gambar 2.

MI-R7

MI-R28

KoeflsienAtenuasiEfektif(/cm)

0,1291

0,1316

0,2006

0,1240

~~~2.3748

Koef.Atenuasi-

Massa(cm2/£)

0,0542

0,0552

0,0918

0,0522

J::!:!:

M3

Selain itu dapat pula dilihat dari grafik dibawah ini.

50

4030

20

polimer (M2) mempunyai koefisien atenuasiefektif yang cukup tinggi kurang lebih 1,5kali BMT dengan fly ash (Ml) dan sekitar 1,6kali dari beton normal (M3). Pada Gambar 1terlihat bahwa mutu beton akan berhubungandengan densitas dan pada Gambar 4 di alasterlihat bahwa ada kecenderungan hubunganmutu dengan koefisien atenuasi efektifnya.Bagaimana dengan hubungan koefisienatenuasi efektif dengan densitas? Secara leondikatakan bahwa koefisien atenuasi efektifbergantung kepada densitas. Pada Gambar 5di bawah ini didapatkan hat tersebut lebih jelaslagi. Pada gambar di bawah ini, terlihatkecenderungan kenaikan koefisien atenuasiefektif dengan bertambahnya densitas untukmasing-masing jenis beton. Terlihat pula padagambar tersebut bahwa beton Ml baik R7maupun R28 mempunyai garis yang lebihtinggi daTi M3. Artinya BMT dengan fly ashlebih baik sifat atenuasinya dibandingkanbeton normal. Hal menarik lainnya adalahgrafik untuk M2, yaitu BMT polimer. Terlihatbahwa dengan densitas yang lebih kecil, betontersebut mempunyai kemampuan atenuasilebih besar dibandingkan beton lainnya.

-;;N 0,1E 0,09u

';;" 0,08~ 0,07~ 0,06~ 0,05~ 0,04i 0,03:i 0,02...: 001~ '~ °

M~ N~

Gambar 3 : Grafik Koefisien Atenuasi-Massa

025

+

Terlihat di sini bahwa urutan kemampuanatenuasi beton-beton tersebut berurutan sepertidemikian, beton normal (M3) di urutanterendah daD di urutan tertinggi adalah betonpolimer (Ml). Terlihat di sini juga bahwadengan lamanya perawatan beton untuk betonBMT dengan fly ash (MI) terdapatkecenderungan kenaikan koefisien atenuasiefektifnya.

Selanjutnya diperlihatkan pula hubunganantara kekuatan tekan dan koefisien atenuasiefektif seperti yang terlihat pada gambarberikut :

02

Eg~ 015~w

x~ M2 .-28

.1-R7

.M3

0.1

In..~c"~

i0~

005

0

2.1

70,0

60,07i'~ 50,0

i 40,0~

.! 30,0'Ii~ 20,0

10,0

0,0 ' I I

0,1 0,15 0,2 0,25

Koef. Atenuasi Efektif (/cm)

.Data -Regresi 0x+~Gambar 4 : Grafik Koef. Atenuasi Efektif

Vs Kekuatan TekanTerlihat pada gambar di atas bahwa

dengan meningkatnya mutu beton (kekuatantekan) makin tinggi pula kemampuan atenuasiterhadap radiasinya. Kenaikan koefisienatenuasi efektif dari beton normal (M3) kepadaBMT dengan fly ash (MI) tidak terlalu besarjika dibandingkan kenaikan kekuatantekannya. Tetapi terlihat pula bahwa beton

Gambar 5. Grafik Densitas Vs Koef.Atenuasi Efektif

KESIMPULANDari basil eksperimen sementara di alas,

maka dapat diambil beberapa kesimpulan,sebagai berikut :

512

~ .-~

Jenis Beton

Nostrand Company Inc. ; lrincetown NJ;1956.

8. A TTlX, FRANK H; Introduction toRadiological Physics And RadiationDosimetry; John Wiley & Sons; USA;1986.

9. ISKANDAR; Pengaruh TemperaturLingkungan Yang Tinggi Terhadap sifat-sifat Mekanik Beton; Tesis S2; JurusanTekriik Sipil 1m; 1996.

10. NEVll..LE, A.M.; Properties of Concrete;Third Edition; Longman Scientific &Technical; England; 1986.

I. Semakin tinggi densitas semakin tinggipula kekuatan tekan beton, untuk jenisbeton yang sarna.

2. .Kemampuan atenuasi radiasi dapatditingkatkan dengan :.Menin~tkan densitasbeton.MenggUriakan BMT dengan tarnbahan

fly ash..Menggunakan BMT polimer..Perawatan beton yang mencukupi..Usaha pernadatan yang mencukupi.

3. BMT polimer merupakan bahan yangcukup ringan, kuat dalam hal strukturaldan baik sebagai bahan proteksi radiasi.

4. Perin dikaji Iebih Ianjut, mengenai sifatatenuasi beton polimer, sehubungandengan durabilitasnya jika terkena radiasi.

UCAP AN TERlMAKASrnPada kesempatan ini kami ucapkan terimakasih kepada :I. Seluruh star dan teknisi Laboratorium

Struktur dan Bahan, Jurusan Teknik SipilITB.

2. Seluruh star dan teknisi Gedung Kalibrasi,Sub-Bidang Proteksi Radiasi &Keselamatan Kerja, Bidang KeselamatanKerja & Kesehatan, PPTN Batan Bandung.yang telah membantu kelancaran penelitianini.

DAFTAR PUSTAKA

1. SHAH, S.P. and AHMAD, S.H.; HighPerformance Concretes And Applictions;Edward-Arnold McGraw Hill; London;1994.

2. ZIA, P., LEMING, MICHAEL L. &AHMAD, SHUAIB H; High PerformanceConcrete; Strategic Highway ResearchProgram; National Research Council;Washington, D.C.; 1991.

3. KAPLAN, M.F.; Concrete RadiationShielding; Longman Scientific &Technical; New York; 1989.

4. ROEKMANTARA, R, S~TMADJA,D. & NYOMAN PARKA; HubunganKoefisien Atenuasi Radiosi Gamma denganKuat Tekan dalam Beton; ITB; Bandung;1980.

5. EVANS, R.D; The Atomic Nucleus;McGraw Hill; New York; 1967.

6. MORGAN, K.Z. & TURNER, J.E.;Principles of Radiation Protection; JohnWiley & Sons, Inc.; New York; 1968.

7. ROCKWELL, THEODORE; ReactorShielding Design Manual; D. Van

5J3