現場密度試験(砂置換法)の計算方法【計算例も解説】

現場密度試験(砂置換法)

現場監督
現場監督

現場密度試験をやったけど、試験結果を計算できない。
計算はしたけど、本当にこの計算方法であってる?
どこか変なところがあったらどうしよう?
ネットで調べてみたけど、エクセルの計算があっているのかよく分からない。

こういった不安や疑問に答える記事です。

本記事で分かる事は以下のとおり。

  • 現場密度試験結果の見方が分かる。
  • 現場密度試験の結果を計算できる。

本記事は、現役の現場密度試験技術者が書いています。

本記事の図や表は、舗装調査試験法便覧から引用しています。

公益社団法人日本道路協会 舗装調査・試験法便覧(平成31年版)

現場密度試験(砂置換法)の計算方法【計算例も解説】

現場密度試験(砂置換法)データの見方

まずは、現場密度試験のデータの見方から理解しましょう。

下のデータをご覧ください。

出典:日本道路協会 舗装調査試験法便覧の表に当方が加筆

現場密度試験は、【3つのポイント】からできています。

  • 堀った穴の体積と質量を求める。
  • 含水比を求める。
  • 締固め度を求める。

堀った穴の体積と質量を求める。

現場密度試験は、堀った穴の体積と質量を求めます。

掘った穴の体積は、デコボコしていますので正確に計測することは難しいです。

そこで現場密度試験は、堀った穴の体積を求めるために砂を使用します。

砂の密度は、概ね1.3~1.6g/cm3です。

密度は、1立方センチメートルの内、何gか?という事です。

つまり砂が何gか分かれば、体積も分かるということ。

現場で使用する砂は、事前のキャリブレーション(検定・校正)で試験用砂の乾燥密度を決定しておきます。

例えば、砂が1.376gの時は、体積は1cm3になる。と分かっていれば、質量を計測する事で体積を図る(置換)することができます。

質量は、質量計を使用するだけですので簡単に計測できます。(いわゆる重さをはかるだけです。)

含水比を求める。

含水比は、土の中にある水の質量と、土粒子の質量を比べた時の数値です。

計算式は以下の通り。

水の質量÷土粒子の質量×100=含水比(%)

含水比を求めておく事で、湿潤土の乾燥質量を計算できます。

現場の土の締固め度を求める。

現場の土の締固め度は、現場密度試験で求めた乾燥密度と、室内土質試験で求めた最大乾燥密度を比べます。

計算方法は以下の通り。

現場密度試験で求めた乾燥密度(g/cm3)÷室内土質試験で求めた最大乾燥密度(g/cm3)×100= 〇〇(%)

現場密度試験【砂置換法】の具体的な計算例

【計算】試験孔の体積を求める。

データシートの順に計算をします。

①容器質量 762.4g

②(試験孔から取り出した湿潤土+容器)質量 3185.7g

③試験孔から取り出した湿潤土の質量 ②-①=3185.7-762.4=2423.3g

④(試験孔から取り出した土の乾燥+容器)質量 2963.5g=⑮

⑤試験孔から取り出した土の炉乾燥質量 ④-①=2963.5-762.4=2201.1g

⑥ジャーとピクノメータートップに砂を満たした質量 7623.5g

⑦測定器と残った砂の質量 4689.3g

⑧試験孔および漏斗(ロート)とベースプレートに入った砂の質量
 ⑧=⑥-⑦=7623.5-4689.3=2934.2g

⑨試験孔を満たすのに必要な砂の質量
 ⑨=⑧-C=2934.2-1314.7=1619.5

⑩試験孔の体積 ⑨÷A=1619.5÷1.376=1176.96≒1177.0cm3

これで試験孔の体積を計算できました。

【計算】含水比を求める。

⑭ ma ⑭=②=3185.7
 ⑭と②は同じ数値です。
 つまり、湿潤土と容器の質量を合計した数値です。

⑮ mb ⑮=④=2963.5
 ⑮と④は同じ数値です。
 つまり、乾燥土と容器の質量を合計した数値です。

⑯ mc ⑯=①762.4
 ⑯と①は同じ数値です。
 つまり容器の質量のことです。

⑰ w 含水比(%)
 ⑭-⑮÷⑮-⑯×100=(3185.7-2963.5)÷(2963.5-762.4)=10.1
 つまり、水の質量÷乾燥土の質量×100=含水比(%)です。

【計算】締固め度を求める。

⑪ 湿潤密度
 ③÷⑩=2423.3÷1177.0=2.058.87≒2.059 (g/cm3)

⑫ 乾燥密度
 ⑪÷(1+⑰/100)=2.059÷1.101=1.87011≒1.870 (g/cm3)

⑬ 締固め度
 ⑫÷B×100=1.870÷1.910×100=97.9 (%)
 B=試料の最大乾燥密度=1.910 (g/cm3)

まとめ

いかがでしたか?

現場密度試験(砂置換法)の計算方法が理解いただけたでしょうか?

今後とも、地盤調査に関する記事を書いていきます。

少しでも皆様のお仕事のお役に立てれば幸いです。

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