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締固め試験ピット紹介 −3−
第3話 砂置換方法について
   「砂置換密度ってなんだ」ということをしばしば聞かれますので、今回は、砂置換について、できるだけ分かり易く説明したいと思います。

  締固め試験においては、締固め効果を比較する際、締固めた土の密度を測定します。
  土の密度を測定するには、その場で直接コアを抜いて、抜いた土の重さを測定して、抜いた部分の体積で割り算すれば求めることができます。
  ところが、締まった土をコアカッタで採取することが困難なので、実際は土を取り出した空間に砂や水を入れて体積を求める、「砂置換法」や「水置換法」が一般的です。
 
  土の密度を式で表すと、
土の密度は… ”土の密度=掘り出した土の重さ÷掘った穴の体積”
であり、”掘り出した土の重さ”は、はかりで簡単に求められますが、”掘った穴の体積”は凸凹があって簡単に求めることはできません。 そこで、砂を利用すれば、
”掘った穴の体積=穴に入れた砂の重さ÷砂の密度”
ですから、”砂の密度”をあらかじめ検定しておけば、”穴に入れた砂の重さ”を測定することで”掘った穴の体積”が分かり、最終的に”土の密度”を求めることができます。

 


  砂置換の概略を説明したのが図1です。
  始めに、決まった大きさの穴を掘り、”掘り取った土の重さ:W”を測定します。この穴にあらかじめ検定して密度の知れた砂を流し込みます。この最初の重さ”S0”と残った砂の重さ”S1”を測定します。そうすると、”穴に入れた砂の重さ:Sx”は”S0−S1−S2”で求めることができます。
  ただし、”S2”はロート部分の重さであり、検定時に測定しておきます。
砂置換の概略
 ”穴に入れた砂の重さ”が分かると、この砂の密度は検定によって分かっていますから体積に換算できます。
  さらに、重さ”W”をこの体積で割ってやれば穴の密度が求められるというわけです。

  実際の測定状況は以下のようになります。
穴に砂を流し込んでいる状態
穴に砂を流し込んでいる状態
穴を掘った状態
穴を掘った状態
 写真右は、ベースプレートの直径にそって、実際に穴を掘った状態です。
  手前の左から、ハンマー・ドライバー(締まった土をほぐす)、ハンドスコップ、定規(掘った深さを確認する)、直ナイフ(地表面を平らにならす)、はけ(砂を処理する)です。
  また、写真左は、ベースプレート(ロート内径に等しい穴径をもつ)上でジャー、アタッチメント(ジャーとはネジで結合しロートとバルブストップ付き)を用いて掘った穴に砂を流し込んでいる様子です。
  砂置換で体積を求めるために、あらかじめ砂の密度を検定しておきます。穴部分の砂の重さを測定すれば体積も分かります。

  以上が砂置換密度の説明です。水置換の場合も同じ理屈であり、水の密度は皆さんご存じの通りすから、検定の必要はありません。
  水置換はダムなどのように1m程度の大きな穴を掘る場合に利用され、ビニールを敷いた穴に水を入れ、この水の体積から土の密度を求めます。
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