|
Q&A集 ソイルテック
Last Update: 2008/03/27 室内試験（物理）試験一般
現場調査室内試験（力学）
室内試験（物理）ＪＩＳ Ａ 1205 土の液性限界･塑性限界試験結果から求まる塑性指数のことです。
（社）日本道路協会の 「舗装施工便覧」 （平成１８年度版）
などには ＰＩ（塑性指数）として
（社）地盤工学会 「土質試験の方法と解説」 などには
ＩＰ（塑性指数） として載っています
英語ではＰｌａｓｔｉｃｉｔｙ Ｉｎｄｅｘです。
土質試験で、土の液性限界・塑性限界試験を行い
液性限界ＷＬ と 塑性限界Ｗｐ を求めた時
塑性指数 ＩＰ（ＰＩ） ＝ ＷＬ－Ｗｐ となります
（液性限界と塑性限界の差 のことです）
ちなみに、液性限界（ＷＬ）は英語でＬｉｑｕｉｄ ＬｉｍｉｔでＬＬとも呼ばれます。
塑性限界（ＷＰ）は英語でＰｌａｓｔｉｃ ＬｉｍｉｔでＰＬとも呼ばれます。
余分なことですが、クラッシャ－ラン等は液性塑性試験自体が
ＮＰ（試験不可能 Ｎｏｎ Ｐｌａｓｔｉｃ）となり ＰＩ＜6 と判断します
ＩＰ＝6.3 とか 5.8 のような１桁代の土は今まで
見たことないです（何処かにあるのかな？？）
土の液性限界･塑性限界試験のページへ
弊社では、液性限界試験をおこなう場合に
加水して落下回数を減少させていく方法で試験をおこなっています。
残念ながら、乾燥させながらの試験方法との比較は、おこなったことがありません。
「土質試験の方法と解説」 には
液性限界試験の試料の水分状態はパテ状になる程度と記載されています。
弊社では裏ごし後、加水または、室内で空気乾燥をおこないこの状態（パテ状）から
加水していく方法で試験をおこなっています。
加水しすぎて、回数が急に少なくなったので、乾かして得られなかった回数をとって
結果をまとめたことがありますが、線上にはのりませんでした。
（乾かした時に試料が十分なじむ程の時間を取らなかった（とれなかった）ことが
原因かもしれませんが）
今までの経験では火山灰性粘性土や有機質粘土の種類によっては、こね返しの
程度や試料の乾燥具合で流動曲線・液性限界が変化するような気がします
土の液性限界･塑性限界試験のページへ
アスファルトやコンクリ－トで覆われていない地面を指して、一般的に「土」と言っていますが「土」って何でしょう？？？
畑や花壇や田んぼにあって、盛土材料や築堤材料、宅地造成 現場などで動かされているもの。では、それらの「土」の区別はどうやってつけるのでしょう良い土、悪い土、茶色の土、黒い土・・・（水分の含み方で良かったり悪かったりするし・・・）
ここで、「土質試験の方法と解説」（発行：社団法人地盤工学会）によると 土質試験の対象となる「土」は最大粒径７５ｍｍ以下のものをさします
また、土粒子径が、７５ｍｍ以上のものを、「石」と呼び、７５ｍｍ～２ｍｍまでを「礫」（れき） ２ｍｍ～０．０７５ｍｍまでを「砂」、０．０７５ｍｍ～０．００５ｍｍまでを「シルト」、０．００５ｍｍ以下を「粘土」と呼んで区別しています。
この土を区別するための試験が 「土の粒度試験」で、土の全乾燥重量に対する、礫分・砂分・ 細粒分（シルト分＋粘土分）の割合を求める試験です（それぞれの占める質量百分率で表す）
簡単に説明すれば、全乾燥重量（試験試料全て）を１００％とした時、 その全試料をフルイにかけて、２ｍｍフルイに残留する礫分の質量百分率（％）と２ｍｍは通過し０．０７５ｍｍのフルイに残留する砂分の質量百分率（％）、および ０．０７５ｍｍフルイを通過する細粒分（シルト・粘土）の質量百分率（％）を求め、礫・砂・細粒分の占める比率によって、土を判別（土の工学的分類）しようとするものです これによって土は、含水状態、色の影響を受けず、土を構成している土粒子の粒径分布により 分類され、統一された分類名と分類記号が得られます
詳細を述べると、フルイ目は試験方法で規定された２ｍｍ以上の８個の組フルイと、２ｍｍ以下の ５個の組フルイがあり、最少フルイ目の０．０７５ｍｍ以下の判別については、沈降分析をおこなうことになります
土の粒度試験のページへ
土の状態と性質を知るための試験項目のひとつに「土の含水比試験」があります
計算式は Ｗ＝（ｍa－ｍb）／（ｍb－ｍc）×１００ （％）
ｗ ： 含水比 （％）
ｍa ： （ 湿った土 ＋ 容器 ） の重さ （ｇ）
ｍb ： （ 乾いた土 ＋ 容器 ） の重さ （ｇ）
ｍc ： （ 容器 ） の重さ （ｇ） です
乾燥機に入れる前の 「湿った土＋容器」 の重さから乾燥機に入れたあとの 「乾燥土＋容器」の重さを引いて、蒸発した 「水」 の重さを求め、 「乾燥土＋容器」 の重さから
「容器」 の重さを引いて、 「乾燥土」 の重さでを求めて 「水」÷「乾燥土」×１００ （％）
で含水比を求めます
例として、湿潤土 １００ｇ を乾燥機に入れて乾燥させて乾いた土が ５０ｇ になっていたら、水分が ５０ｇ、乾燥土が５０ｇ となるので、含水比は ５０／５０×１００＝１００％ となります 乾燥土が４０ｇ になっていたら、水分６０ｇ、土４０ｇなので含水比は ６０／４０×１００＝１５０％ となります
締固めた土の密度、強度（硬さ、強さ）は、含水比によって変化します また、含水比は単独で評価される？（使われる）ことは少なくて、例えば含水比２０％は
粘性土では乾燥した状態、砂質土では湿った状態、礫質土ではビチョビチョの状態と 土質により異なった評価？となります
各種室内試験のほとんどに含水比試験は関係してきます 含水比は「土の状態を示す解りやすい１つの目安」、と考えておけばよいと思います
土の含水比試験のページへ
土は含まれる水分によって状態が変わる、特に粘土分やシルト分を多く含む土（細粒土）は
田んぼのようなドボドボの状態から、天気の続いたグランドのような硬い状態まで様々。
水分を多く含み流動化を生じた液状の土は、含水比（水分量）が下がってくると、塑性状態 となり、さらに含水比が下がると半固体状・固体状へと変わっていく
そこで、施工現場の土が今現在どのような状態かを表す１つの方法として、液性限界・塑性限界 収縮限界という考え方が使える
「土質試験の方法と解説」 （発行：社団法人地盤工学会）によると次のように定義されている
液性限界 ： 塑性状態から液状に移る時の含水比 ＷL （％）
塑性限界 ： 塑性状態から半固体状に移る時の含水比 ＷP （％）
収縮限界 ： 含水量をある量以下に減じても土の体積が減少しない状態の含水比 ＷS （％）
実際の試験では、加水調整した試験試料を黄銅皿に最大厚さ１ｃｍになるよう盛り付け溝を切る、 皿を１秒に２回の速さで、硬質ゴム台に高さ１ｃｍの落下を繰り返す、溝が１．５ｃｍ合流したらその時の落下回数と含水比を測る、落下回数２５回の含水比を液性限界とする
塑性限界は、手でガラス板の上に直径３ｍｍの粘土の紐（ひも）を作成、作成できたら紐をまとめて ３ｍｍの粘土の紐（ひも）を作成、これを繰返し、試料が乾燥してきて粘土紐が切れ切れになるまでおこなう、切れきれになる時の含水比が塑性限界となる
参考までに、見かけの状態を示してみると次のようです （あくまでも参考ということで・・・）
液状 ： 田植え時の田んぼの状態
液性限界 ： 少し硬めのソフトクリ－ム状、小麦粉に水を混ぜたやや硬めのテンプラの衣状
塑性状態 ： 小学校の工作で使う粘土状、手打ちうどんの粉を練っている状態
塑性限界 ： 手打ちうどんの粉を練るときに、手についた干からびかけた物状態
土の液性･塑性限界試験のページへ
試験一般舗装関係試験についてはあまり経験がありませんので、わかる範囲でお答えします。
本試験は 「道路の平板載荷試験（JIS A 1215）」 といわれるもので、試験結果から
地盤反力係数 Ｋ30 を求めます。この 30 は 30cm の円板を利用して試験を行った時の記号
であり、基準では30cmのほかに40cm、75cmの円板が規定されています。
利用としては道路のほかに鉄道、空港滑走路ならびに特定屋外貯蔵タンクの基礎などです。
大きい径の円板を使用するほど、大きな反力も必要となり不経済なので、今では 30ｃｍ の円板がよく利用されています。
ちなみに Ｋ30 と Ｋ75 の関係は Ｋ３０＝２．２×Ｋ７５ です。
Ｋ75 の値が舗装路盤に規定されていた時は、アスファルト舗装で 13ｋｇｆ/ｃｍ2 以上、
セメントコンクリート舗装で 7ｋｇｆ/ｃｍ2 以上でした。
Ｋ30 に直すとアスファルト舗装で 28ｋｇｆ/ｃｍ2、セメントコンクリート舗装で 15ｋｇｆ/ｃｍ2
となります。
Ｋ値を求める沈下量もアスファルト舗装では 2.5ｍｍ、セメントコンクリート舗装では
1.25ｍｍ と違います。これは破壊を起こす限界沈下量として規定したものです。
今では、アスファルト舗装は Ｋ３０ の規定を失くしてＣＢＲ、密度試験に変わりました。
また、セメントコンクリート舗装では Ｋ30 の基準が交通量区分で変化しました。
詳しくは、「舗装設計便覧」「舗装試験法便覧」「舗装技術の質疑応答」等に記述されています
ので、参考にしてください。
試料採取（サンプリング）には、撹乱（乱した）試料採取と、不撹乱（乱さない）試料採取の２つの方法があります
撹乱（乱した）試料採取では、表土の草根が含まれる部分を避けるのが一般的です（５０ｃｍ以深） 試料採取箇所の表面（表層）は、天候の影響を受けやすく、雨の後は含水比が高くなり採取には不適ですし、天気が続けば乾燥しすぎます （この時表土ばかりを採取すると、この含水比の時の 試験結果がこの現場の土の評価となり、試験結果では良質土なのだが実施工時には施工困難ということになりかねません）
「舗装設計施工指針」 （発行：社団法人 日本道路協会） ではＣＢＲ試験試料採取について、 盛土路床の場合、土取り場の露出面より５０ｃｍ以上深い箇所から、切土部においては路床面下５０ｃｍ以上深い箇所からとなっています （路床ですので路床面下50～100ｃｍ間となります） 基本的には、盛土材・裏込め材等の材料試験のために、仮置き場・掘削切土部（地山・土取り場）等から試料採取をする時は、代表的な土を意識して試料採取をおこなえば良いとおもいます
土取り場一山が同じ土質なら平均的な所を、数種類の土質ならそれぞれの土質毎に、施工時に 混合して使うなら混合土にして、深さ的には５０ｃｍ以深で採取すればよいとおもいます
以上の理由から、深さ方向に２～３ｍ掘削できるのであれば土質の確認をおこなうとともに、 1.0～1.5ｍ付近の試料を採取するのは理にかなっているとおもいます
ちなみに、不撹乱（乱さない）試料採取は、土の工学的性質が原位置と変わらない状態になる ようにおこなうのが理想的で、目的により採取位置・採取深さが選ばれます
構造物の基礎調査であれば、基礎面の下の何ｍの所であったり、安定解析（円弧すべりなど）で あればすべり面の軟弱層であったりと、1.0～1.5ｍ付近という限定は受けません
「土質試験の方法と解説」 （発行：社団法人地盤工学会）によると
４９項目の基準名が、物理試験・化学試験・土の工学的分類・透水試験・圧密試験・ せん断試験・安定化試験の７つに振り分けられており、この４９項目の内の試料調整方法、
供試体作成方法を除くと、試験は３７試験ほどになります
このうち、土木工事等に関係の深いものは次のような試験となります
＜物理試験＞
土粒子（土）・水・ガス（空気）からなる土の「状態と性質」を求める試験
土の含水比試験、土粒子の密度試験、土の粒度試験、土の湿潤密度試験 等
＜力学試験＞
土の強度と変形特性に関する試験で、基礎の構築、地下掘削、切取り、
盛土などを目的として地盤（土と水）の挙動を予測するためにおこなう試験
土の一軸圧縮試験、土の三軸圧縮試験、土の締固め試験、コ－ン指数試験、ＣＢＲ試験 等
そのほかには、のり面の種子吹付けなどの植生にかかわるｐＨ（ペ－ハ－）試験、ため池の 築堤材料（刃金土）のための透水試験、軟弱地盤上の構造物の沈下にかかわる圧密試験などがあります
構造物基礎が軟弱な時、石灰やセメントによる安定処理をおこなうことがよくありますが、
この時、改良土はアルカリ性を示します。
しかし、コンクリ－ト構造物に影響を及ぼしたような事例は把握しておりません。
アルカリ土と接するコンクリ－トが長期的にどのような影響を受けるのかについては
よくわかりません。
コンクリ－ト関係の試験機関の方が詳しいかも知れません。
ちなみに大学のコンクリ－ト関係の先生に問合せてみたところ、
コンクリ－トの作成時のｐＨは 12～13 程度を示すので
ｐＨ値が 9程度までは（今回9.7ですが）中性 とみても差し支え
ないのではないかということです。
（程度の問題で 7 が中性ですが、中性の幅をどの程度と考えるかということです）
酸性はコンクリ－トに悪いが、アルカリ性（強アルカリでない 10～11以下）場合は
養生には問題はなく、かえって好ましいのでは というコメントでした。
ｐＨ9.7を中性とは言いませんが、コンクリ－ト作成時や、地盤改良の石灰安定処理
セメント安定処理などでは改良直後のｐＨが 11～13程度を示すのに比べれば
問題ないのではないかと考えられます。
ソイルセメントとは、土砂にセメントを混合したセメント改良土のことです。
よって、固化材はセメントになるとおもわれます
「砂防ソイルセメント活用ガイドライン」によると
コンクリ－ト材料と土砂材料の中間的材料ととらえられており
現地発生材料の有効利用を目的としているようです
コンクリート構造物に近い強度を必要とする場合は、固化材はセメントになると
思われます。
石灰は一般に土工などでの利用が多いようです。盛土等の施工で、トラフィカビリティ
の改善などでは非常に有効です。
砂防工事のうちでも、補助工事などでは石灰による改良のほうが適していることも
考えられます。
セメントと石灰の使い分けですが
路床・路体等では、一般的には砂質土にはセメント、粘性土には石灰となってます。
目標強度を得られる、セメント、石灰の添加量を求めて、経済比較をして
安いほうを使うのが間違いないとおもいますが、配合試験が２通り（セメント、石灰）
必要となり、試験費が2倍かかるのが難点です
また、セメントの場合、六価クロムの環境へ影響についての注意が必要です。
現場調査発注者により基準が異なりますが国交省について述べます。
「土木工事施工管理の手引」 によると
監修 国土交通省 九州地方整備局
発行 （社）九州建設技術管理協会
昭和52年 初版 平成１３年 改訂版
道路土工においては、
路体の場合 1000 ｍ3 につき 1 回
但し 5000 ｍ3 未満の工事は ３回以上
路床の場合 500 ｍ3 につき 1 回
但し 500 ｍ3 未満の工事は ３回以上
補強土壁工 500 ｍ3 に１回
となってます、３回以上は必要のようです
※道路土工施工指針 （社）日本道路協会 にも同様の記載があります
現場密度、締め固め試験のタイミングですが
締め固め試験は、室内試験で乾燥法の場合、２～３日土を乾して
試料調整（加水）後一日おいて、締め固め、炉乾燥して含水比測定と
５～６日かかるので、施工に使用する材料（土）が決まったら、早めに試験を
おこなうほうが良いとおもいます
現場密度試験は測定回数が決まったら、どの段階でおこなうか工程をたて、
発注者側と打合せ確認をおこなっておく方が、とりまとめ段階での問題回避に
なるとおもいます
地山を掘削して盛土材料とする場合、施工途中で土質が変わる場合がよくあります。
当然、最初におこなった締め固め試験の値では現場管理が出来なくなります。
締め固め試験のやりなおし、施工工程の調整等 いろいろと問題が発生します。
発注者側との密な打合せが、大切になってくるとおもいます。
現場密度試験のページへ
路床・路体の現場管理試験で密度管理をする場合、
ＲＩや現場密度（砂置換・突き砂）をおこないます。
この時、管理値（基準値）となる密度（100％になる密度）は
室内試験の締固め試験より求められる 「最大乾燥密度」 になります。
ここで、締固め試験の方法には、締固めエネルギ－の大きさで分けると
「Ａ・Ｂ法」 と 「Ｃ・Ｄ・Ｅ法」 の２つに分けられます。
（Ｃ・Ｄ・Ｅ法がエネルギ－大）
当然、同じ材料（土）であっても、エネルギ－の差で 「最大乾燥密度」
（基準値） は変わります。
例えば、 Ｂ法で 最大乾燥密度が １．８ Ｅ法で １．９ だった場合
基準値は、１．８ と １．９ の２通りがあり、
現場で測定した密度が １．８５ を得られた時
Ｂ法での管理では 締固め度 １０２．８ ％
Ｅ法での管理では 締固め度 ９７．４ ％ となります。
あくまでも室内試験の決まったエネルギ－での試験結果に基づくものなので
現場で十分すぎる転圧（室内のエネルギ－以上）がおこなわれれば
１００％を超える可能性はあります。
また、Ｅ法の場合の礫の最大粒径は37.5ｍｍですので
室内試験では、37.5ｍｍ以下の試料で締固め試験をおこないます
したがって、現場の材料に 37.5ｍｍ以上の礫が含まれていれば、 締固め度は大きくでます。
（37.5ｍｍ以上が多い場合は礫補正を行う方法も考えられます）
土粒子の密度試験をおこなって、ゼロ空曲線が描かれている場合
曲線を超えて締固め度が１００％を超えているのであれば
試験結果（基準密度 現場密度結果）がどこかおかしいとおもわれます。
現場密度試験のページへ
室内試験（力学）１０００ｃｍ3（1ﾘｯﾄﾙ）の容器に、湿潤土（湿った土）が１８００ｇ入った状態の時の密度は
１８００ ÷ １０００ ＝ １．８ （ｇ/ｃｍ3） となります、これを湿潤密度といい、ρｔで表します
この時、湿潤土の含水比ｗが２０％であったとすると、１８００ｇの湿潤土は、１５００ｇの乾燥土と
３００ｇの水ということになります
｛ 含水比 ＝ 水の重さ ÷ 乾燥土の重さ × １００（％） ｝
（３００ ÷ １５００ × １００ ＝ ２０％ ）
ここで、上記のρｔ＝１．８ の状態で、水を考えずに１０００ｃｍ3の容器に乾燥土が１５００ｇ 入っていると考えると、この時の密度は １５００ ÷ １０００ ＝ １．５ （ｇ/ｃｍ3） となります
これを乾燥密度といい、ρｄ で表します
次に、乾いた土（乾燥土ではない）を２０００ｇづつ３個用意します（本試験は６～８個） １つはそのまま、１つはびちょびちょまで水を加え、残りの１つはびちょびちょの半分の量の水を
加えます、そして、乾いている方から順に①、②、③とし容器に詰めます
詰める条件は同じにします ｛同じ大きさ（１リットル）・同じ要領（詰める強さを同じ）｝
①②③について詰めた時の重さ、含水比を測定して、ρｔ、ρd、ｗ を計算してみます<
土は①の乾いた状態より、含水比（水分）が多くなるほどよく締まっていきます（密度が大きくなる）
そして②付近で最大の値となり、それからは含水比（水分）が多くなるほど、密度が下がっていき 最後は③の状態となり、ビチョビチョで突き固め不能となります
この結果を、横軸に含水比（水分の量）、縦軸に乾燥密度（締まり具合）のグラフで表すと 上に凸のグラフ（への字のグラフ）になります
この時のグラフ頂点の乾燥密度を 最大乾燥密度、その時の含水比を 最適含水比といいます
最大乾燥密度は、土工（盛土施工など）で締固め度の管理をする時、基準値となります 「土質試験の方法と解説」 （発行：社団法人地盤工学会） では、締固める時のエネルギ－
(要領）、容器の大きさ・形状（直径・高さ）等が、定義されています
土の締め固め試験のページへ
|
