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現場密度試験の砂置換法ってどんな試験？突砂法やRI法との違いも解説
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若手技術者現場密度試験の砂置換法がよくわかりません
ぜねた砂置換法は現場で締め固めた盛土や路盤の密度を測定する方法です
若手技術者具体的にはどうやるんですか?
ぜねた現場で締め固めた土を掘り、 重さや密度が分かっている砂に置き換えることで、現場で簡易的に密度を測定できます
・砂置換法ってどうやって密度を測定するの?
・砂置換法ってどんな試験?
・現場密度試験ってなに?
こんな悩みを解決します。
本記事の内容
・砂置換法の概要
・砂置換法の試験方法
・現場密度試験について
この記事では、現場で密度を測定する砂置換法について解説しています。
これを読み終えれば、砂置換法の流れや、 その他の現場密度試験との違いが理解できます。
執筆者
ぜねた
『つちとき』管理人｜元準大手ゼネコン勤務｜土木の現場監督7年｜１級土木施工管理技士｜【経験工種類】道路土工事、トンネル、PC上工、橋梁下部工｜書籍『仕組み図解 土木工事が一番わかる』出版
ぜねた
『つちとき』管理人｜元準大手ゼネコン勤務｜土木の現場監督7年｜１級土木施工管理技士｜書籍『仕組み図解 土木工事が一番わかる』著者
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また、 法面の安定勾配 については[法面の安定勾配とは！？5秒で解決！]で詳しく解説しています。
当サイトでは、現場監督の抱える悩みを解消するコンテンツを用意しているので、ぜひ参考にしてみて下さい。
目次
砂置換法の測定方法
若手技術者どのように測定するんですか?
ぜねた締め固まった土や路盤を掘り起こし、土や路盤が「どれくらいの質量」で、 「どれくらいの体積」なのかを測定することで乾燥密度を求めます
砂置換法は、簡単にいうと「現場における土の密度を求める試験」の一つです。
現場で締め固めた土の密度を測定して、 締固め度を求めるために活用されます。
現場密度試験の概要
現場で試験孔を掘り、密度があらかじめわかっている砂を充填。
「試験孔を掘り取った土の質量」 と、 「試験孔に充填した砂の質量」から以下の式に従い体積を求め、現場における土の密度を求める。
試験孔の体積(cm³)= 試験用砂の質量(g) / 試験用砂の密度(g/cm³)
試験孔の体積=現場の土の体積
です。
現場で採取した試料の重さを測定することで、
現場で採取した試料の重さ/測定した体積=現場における土の密度
となり、現場における土の密度を測定することができます。
なお、 砂置換法はJIS により試験方法が定められた試験です。
JIS A 1214 砂置換法による土の密度試験
なぜ現場密度試験を行うのに砂置換法が用いられるのか?
なぜ、 現場で砂置換法が用いられるのかというと、現場で簡単に土の密度を測定できる手法だからです。
現場密度試験とは、
現場で施工した土砂や砕石が“どの程度締め固まっている”のか、
を測定する試験です。
締固め度は以下の式で求められます。
締固め度 (%)=現場の土の密度 / 最大乾燥密度(g/cm³) ×100
現場で土の密度を求めるには、土の質量と体積の測定が必要です。
しかし、現場で締め固めた土の体積を直接測定することできません。
そのため、土の体積を測定する代わりとして、他の材料と置き換える方法が用いられるのです。
砂置換の場合は、現場で締め固めた土を、質量と密度が分かっている砂に “置き換える”ことで、間接的に現場の土の密度を測定します。
砂置換法で使う道具
砂置換法で扱う道具は以下の通りです。
・ベースプレート
直径約300mmの円形状若しくは一辺約300mmの正方形状の金属製板で, その中央に漏斗の内径に等しい穴をもつもの
・測定器
ジャー(容量約4,000c㎡で高さ約200mmの透明な容器）と漏斗が一体となった機器
・試験用砂
JIS Z 8801-1 に規定する金属製網ふるいの目開き 2mm を通過し, 75μmに残留する粒径範囲のもので、水洗いして十分に乾燥した砂。
一般的には珪砂５号を使用
実際に砂置換法の試験用具は、セットで販売されているので、準備するのは簡単にできます。
砂置換法の試験の流れ
試験は以下の流れで行われます。
①プレートを設置する
②試験孔を掘る
③ジャーとピクノメーターを設置
④砂を落とす
それぞれ詳しく解説します。
①ベースプレートを設置する
凹凸がある場合は水平になるように地表面をならし、ベースプレートが地面にスキマが生じないようにベースプレートを設置。
ぜねた地面とプレートの間にスキマが生じると、砂が入ってしまうため注意が必要です
②試験孔を掘る
ベースプレートの穴の内側をできるだけ垂直に穴を掘る。
ぜねたなお、試験孔の深さはJISで目安が決められています。
試験孔の深さは、10~15cm程度とする (JISA 1214 引用)
試験孔から堀りだした土は、 含水比が変わらないようにビニール袋に入れる。
③ 測定器を設置
ベースプレートの穴に測定器の漏斗を合わせて、 測定器を直立させる。
④砂を落とす
コックを緩めて砂を自由落下させる。
試験孔が満たされるように、砂で充填。
こちらの動画でも詳しく解説されているので動画で学びたい方は、ぜひ見てみて下さい。
現場密度試験とは?
若手技術者現場密度試験って砂置換法以外にあるんですか?
ぜねた突砂法とRI法が一般的です。
現場密度試験とは、
現場で施工した土砂や砕石が“どの程度締め固まっている”のか、
を測定する試験です。
路体の盛土や路床の路盤の施工を行う材料が、理論上最大の密度に締固めた場合に対して、現場ではどの程度 (何パーセント) 締固められたのかを現場で測定します。
締固め度 (%)＝現場の土の密度 / 最大乾燥密度(g/cm³)×100
最大乾燥密度 pdmax とは、 土の締固めにより求めることができる乾燥密度の最大値です。
最大乾燥密度は、 JIS A 1210 土の締固め試験により求められます。
なぜ現場密度試験を行うのか?
現場で密度を測定する理由は、 土にはいろいろな種類があるため、物質特性が材料により大きく異なるからです。
違う性質をもつ材料を同じように管理できません。
そのため、現場で実際に試験を行う必要があるのです。
なお、 試験方法は主に以下の2つです。
現場密度試験
・砂置換法&突砂法
・RI法
現場密度試験①突砂法
砂置換法と同じく、現場における土の密度を求めるのに広く利用されているのが、 突砂法です｡
突砂法と砂置換法の違いは、”試験孔に砂を充填させる方法”です。
| 突砂法 | 砂置換法 | |
|---|---|---|
| 試験方法 | 砂を突く(15or25回) | 砂を自由落下 |
| 最大粒径 | 53mm以上 | 53mm以下 |
砂置換法は主に最大粒径53mm 以下の土に対して使われ、突砂法は主に最大粒径53mm以上の土に対して使用されます。
現場密度試験②RI法
RI法とは、RI (ラジオアイソトープ) 計器を使って現場の密度を測定する方法です。
測定機器は効果ですが、 スキルや熟練度に左右されずに、短時間で密度と含水比を測定することができます。
ぜねた私が過去に従事した高速道路の現場では RI計器を使って、 締固め度を管理していました。
放射線を利用するため取り扱いには注意が必要です。
RI 計器では、水分・密度だけでなく、一般的に盛土の施工管理で求められる測定結果が自動で計算されます。
RI計器で測定可能な項目
・空気間隙率
・締固め度
・飽和度
・含水比
・湿潤密度
・含水量
・乾燥密度
【まとめ】
現場密度試験における砂置換法について解説しました｡
現場でどのように試験をやるのか、ほかの現場密度試験と何が違うのか理解できたと思います。
まとめ
・現場密度試験は、現場で締め固まった盛土や路盤を掘り起こし、密度と質量がわかっている砂と置き換える方法
・試験孔の体積(cm³)＝試験用砂の質量(g) / 試験用砂の密度(g/cm³)
・現場で締め固めた土の密度(g/cm³) = 現場で掘った土の質量(g) / 試験孔の体積(cm³)
・現場密度試験は、 ① 砂置換法 ② 突砂法 ③RI 法が一般的
以上、砂置換法について解説しました。
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