MORTAR PASIR BESI DENGAN VARIASI PENAMBAHAN TIMBAL OKSIDA (Pb3O4) sEBAGAI PENAHAN RADIASI GAMMA

YASINTA YERRY PERMANA SARI, Prof. Ir. Iman Satyarno, M.E., Ph.D,

2013 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Untuk mendapatkan bahan penahan radiasi yang ideal dari segi konstruksi dan radiasi terutama dalam bidang medis, maka dalam penelitian ini dibuat mortar pasir besi dengan perbandingan 1: 4 dengan variasi penambahan timbal oksida Pb3O4 sebesar 0% (M1), 20% (M2), 30% (M3), dan 40% (M4) dari volume pasir besi serta Viscocrete-10 sebanyak 0,6% dari berat semen. FAS yang digunakan yaitu untuk M1, M2, M3, dan M4 yaitu sebesar 0,4, 0,41, 0,44, dan 0,48. Pasir besi dan timbal oksida Pb3O4 sebagai agregat halus diuji berat jenis dan berat satuannya sebagai dasar pembuatan mix design. Benda uji dari keempat variabel campuran mortar masing-masing diuji sifat fisik mekaniknya yaitu berat per m3, kuat tekan, kuat tarik, serta penyerapan air dengan jumlah benda uji untuk masing-masing pengujian adalah tiga (3) benda uji. Setelah itu, dilakukan pengujian radiasi Gamma dengan energi 1170 keV, 1330 keV (Cobalt 60), 662 keV (Cesium 137), serta 323 keV (Cr 51) dan sinar X dengan energi 70 kV dan 90 dengan benda uji berupa blok mortar berukuran 10 cm x 10 cm dengan variasi ketebalan 1 cm hingga 12 cm. Hasil pengujian menunjukkan sifat bahan pasir besi dari Pantai Trisik dan Pb3O4 memiliki berat jenis yaitu 3,8259 dan 8,4693 dan berat satuannya 1,965 gr/cm3 dan 2,535 gr/cm3. Berat per m3 mortar meningkat akibat bertambahnya jumlah Pb3O4 dalam campuran. Kuat tekan meningkat secara signifikan mulai pada M2 yaitu sebesar 37,328 MPa dari 7,594 MPa (M1) lalu mengalami sedikit penurunan pada M3 dan M4 akibat kenaikan FAS yaitu sebesar 32,188 MPa dan 30,144 MPa. Besar serapan air mengalami penurunan akibat peningkatan kandungan Pb3O4. Dari pengujian radiasi Gamma menunjukkan bahwa dengan bertambahnya densitas mortar maka koefisien atenuasi bahan terhadap radiasi Gamma semakin besar dan bila energi semakin besar maka koefisien atenuasi linear bahan akan semakin kecil kecuali pada energy di atas 1200 KeV terjadi kenaikan kembali sebagai akibat dari fenomena Produksi Pasangan. Nilai koefisien atenuasi linier untuk M1, M2, M3, dan M4 secara berturut-turut yaitu 0,102 cm-1, 0,145 cm-1, 0,152 cm-1, dan 0,184 cm-1 untuk energi 1330 keV; 0,060cm-1, 0,104 cm-1, 0,120 cm-1, dan 0,155 cm-1 untuk energi 1170 keV; 0,157 cm-1, 0,212 cm-1, 0,242 cm-1, dan 0,284 cm-1, untuk energi 662 keV serta dan 0,202 cm- 1, 0,309 cm-1, 0,330 cm-1, dan 0,426 cm-1 untuk energi 323 keV. Namun hasil yang berbeda ditunjukkan hasil dari radiasi sinar X dimana terjadi ketidakakuratan data akibat besarnya hamburan pada saat penyinaran akibat berkas lebar yang dimiliki sinar X sehingga hasil yang didapat menjadi tidak dapat dibandingkan dengan hasil pengujian dari radiasi Gamma. Maka dari itu hasil pengujian sinar X yang dapat diambil sebagai hasil pendukung pengujian adalah hasil foto yang dapat menunjukkan secara kualitatif mengenai homogenitas mortar. Pada akhirnya bila ditinjau dari segi keefektifannya dalam menyerap radiasi, mortar M4 adalah yang paling efektif dalam menyerap radiasi karena memiliki nilai koefisien atenuasi terbesar.

To find out the ideal radiation shielding material from civil engineering and radiation aspect especially in medical sector, so this research made sand iron mortar with mix proportion 1:4 with addition variation of lead oxide Pb3O4 that are 0% (M1), 20% (M2), 30% (M3), and 40% (M4) of loose volume of sand iron and also Viscocrete-10 addition 0,6% of cement weight. Water cement ratio used for M1, M2, M3, and M4 are 0,4, 0,41, 0,44, and 0,48 respectively. Sand iron and lead oxide Pb3O4 as fine aggregate are tested to obtain its density and unit weight as a basic to calculate the mix design. The specimens of each variable of mortar are tested its physical and mechanical properties that are weight per m3, compression strength, tensile strength, and water absorption with number of specimens are 3 (three) of each variable of mortar. After that, the specimens are tested with Gamma radiation with energy 1170 keV, 1330 keV (Cobalt 60), 662 keV (Cesium 137), and 323 keV (Cr 51) and X Ray radiation with energy 70 kV and 90. The specimens are block shaped size 10 cm x 10 cm with thickness variation 1 cm up to 12 cm. The result shows that the density of sand iron and lead oxide Pb3O4 are 3,8259 and 8,4693 respectively and the unit weight are 1,965 gr/cm3 and 2,535gr/cm3 respectively. Weight per m3 of mortar was increased caused by the increasing of lead oxide Pb3O4 on mortar. The compressive strength significantly increased starting on M2 (37,328 MPa) from M1 (7,594 MPa) and a bit decreased on M3 and M4 that are 32,188 Mpa and 30,144 Mpa respectively that caused by increasing of water cement ratio. The value of water absorption was decreased as an effect of lead oxide Pb3O4 addition. From the result of Gamma radiation test, it shows that the higher density, the higher attenuation coefficient of the material and if the energy increase, so the attenuation coefficient of the material decrease except at the energy above 1200 keV where the attenuation coefficient increasing back as a result of pair production phenomenon. The attenuation coefficient values of M1, M2, M3, and M4 are 0,102 cm-1, 0,145 cm-1, 0,152 cm-1, and 0,184 cm-1 respectively for energy 1330 keV; 0,060 cm-1, 0,104cm-1, 0,120 cm-1, and 0,155 cm-1 respectively for energy 1170 keV; 0,157 cm-1, 0,212 cm-1, 0,242 cm-1, and 0,284 cm-1, respectively for energy 662 keV, and 0,202 cm-1, 0,309 cm-1, 0,330 cm-1, dan 0,426 cm-1 respectively for energy 323 keV. The different result shows rom X ray radiation test whereas occurred inaccurate data as a result of scattering that caused by wide beam owned by X ray so that the result can not be compared with the result of Gamma radiation test. So, the result of X ray radiation test which can be used are the X ray photo of mortars that can shows the homogeneity of each variable of mortar. At the end, from the efectiveness aspect as a radiation shielding, mortar M4 is the most effective because it have the biggest attenuation coefficient value.

Kata Kunci : perisai radiasi, mortar, pasir besi, timbal oksida Pb3O4