現場密度試験(突砂法)の計算方法【計算例も説明】

現場密度試験(突砂法)

現場監督
現場監督

現場密度試験(※突砂法)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。

※突砂法:トッサ法、ツキズナ法と呼ばれる。

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(突砂法)の見方が分かる。
  • 現場密度試験(突砂法)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(突砂法)の計算方法【計算例も説明】

現場密度試験(突砂法)データの見方

まずは現場密度試験のデータの見方を確認しましょう。

下のデータを見てください。

現場密度試験(突砂法)は、【4つのポイント】からできています。

  • 掘った穴の体積と質量を求める。
  • 含水比を求める。
  • 礫補正をする。
  • 締固め度を求める。

掘った穴の体積と質量を求める。

現場密度試験は、掘った穴の体積と質量を求めます。

しかし、掘った穴はデコボコとしており、直接定規で測ることはできません。

そこで砂を利用する事で体積を計測します。

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求めておきます。
試験用砂の乾燥密度は、1.426(g/cm3)とデータシートに書いてあります。
これは、現場毎、会社毎に数値が違うので注意が必要です。

砂の乾燥密度が分かっていれば、現場密度試験で計測した砂の質量を図る事で体積と置換をすることができます。

含水比を求める。

含水比は、土の中の水の質量と、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です。

水の質量÷土粒子の質量×100=含水比(%)

含水比を計算しておく事で、湿潤土の乾燥質量を計算できます。

礫補正をする。

礫補正は、粒径37.5mm以上の礫に対して行います。

最大乾燥密度を補正するためです。

最大乾燥密度は、室内土質試験(締固め試験)で粒径37.5mm以上の礫を外して試験をしています。

実際の現場と室内試験の基準を合わせるために礫補正を行います。

例えば、土の最大乾燥密度は1.6~2.0(g/cm3)ぐらいが多いと思います。

礫の絶乾密度(ゼッカンミツド)は、2.2~2.4(g/cm3)ぐらいが多いです。

密度が大きく違うため、補正をしないと正しく締固め度を計算することができません。

土の締固め度を求める。

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+礫補正)を比べます。

計算方法は、以下の通りです。

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)+礫補正)×100= 〇〇(%)

現場密度試験【突砂法】の具体的な計算例

【計算】試験孔の体積を求める。

まずは試験孔の体積を計算します。

①試験前(砂+容器)質量 5000g

②試験後(砂+容器)質量 3217.6g

③ベースプレート中の砂の質量 329.7g

④穴につめた砂の質量{①-(②+③)}=5000-(3217.6+329.7)=1452.7 g

⑤試験用砂の乾燥密度 1.426(g/cm3)
 試験用砂の乾燥密度は、事前にキャリブレーション(校正)しておきます。

⑥穴の容積(体積) ④÷⑤=1452.7÷1.426=1018.7(cm3)

【計算】含水比を求める。

⑦(湿潤土+容器)質量 3103.8g

⑧ ⑦の容器の質量 708.4g

⑨湿潤土の質量 ⑦-⑧=3103.8-708.4=2395.4g

⑪(乾燥土+容器)質量 2932.5g

⑫ ⑪の容器質量 706.4g

⑬乾燥土質量 ⑪-⑫=2932.5-706.4=2224.1g

⑭乾燥密度 ⑬÷⑥=2224.1÷1018.7=2.183(g/cm3)

⑮水の質量 ⑨-⑬=2395.4-2224.1=171.3g

⑯含水比w ⑮÷⑬×100=171.3÷2224.1×100=7.7(%)

【計算】締固め度を求める。(礫補正なし)

締固め度を求めます。

⑲最大乾燥密度 2.285(g/cm3)

⑳締固め度 Dc=(100×⑭÷⑲) (%)
 100×2.183÷2.285=95.5
上記の締固め度は、礫補正を行っていない場合です。

【計算】締固め度を求める。(礫補正あり)

礫補正をして締固め度を求めます。

⑰礫の乾燥質量 300g

⑱礫混率 P=(100×⑰÷⑬)=(100×300÷2224.1)=0.1348×100≒0.135×100=13.5(%)

⑲最大乾燥密度 2.285(g/cm3)

⑳最大乾燥密度の補正値 2.307(g/cm3)
 =1/((1-P)/ρd1+(P/ρd2))
 =1÷(1-0.135)÷2.285+(0.135÷2.460))
 =2.307(g/cm3)
 ここに、
 P:礫混率=0.135
 ρd1:最大乾燥密度=2.285
 ρd2:礫のかさ密度×水の密度=2.460

㉑締固め度 Dc=(100×⑭÷⑳) (%)
 100×2.183÷2.307=94.6

礫補正をすると、最大乾燥密度の数値が上がるため、締固め度は下がります。

まとめ

いかがでしたでしょうか?

現場密度試験(突砂法)の計算方法を記事にいたしました。

今後とも皆様のお仕事のお役に立てる記事を書いていきます。