締固め試験の考察に書くべきこと【答えは粒度と含水比と表面張力】

実験をするとついてくる考察。

今回は締固め試験にフォーカスを当ててみましょう。

締固め試験の考察に書くべきこと。それは、次の３つです。

詳しくみていきましょう。

締固め試験の考察の書くべきこと

土の締固めを科学的にまとめたものはプロクターの締固め理論と呼ばれます。

簡単に言うと、締固めの原理を科学的根拠をもとにまとめた理論のことです。

締固めの考察に書くべきこと①【表面張力】

土には３つの要素があります。土粒子・水・空気です。

ここで水が土粒子に及ぼす力について見ていくため水が持つ力について考えてみましょう。

コップいっぱいに水を入れてるとコップの縁から少しはみ出ることがわかります。

これを表面張力と言い、液体が持つ表面を出来るだけ小さくしようとする性質のことです。

これが土の中でも起こると考える＝土粒子の間で表面張力が働く

一般的に液体の中に立てた細いパイプ内で起こると表面張力（毛細管現象）は次の式で表されます。

土の中には水と空気があるので、これと同じ現象が土粒子の間に満ちた水で起きているとすると、

土粒子の間で表面張力が起こります。

（土粒子の間の表面張力と大気圧の間にある圧力差はマイナスになるので、）水が土粒子間を引き合う状態になります。

締固めの考察に書くべきこと②【含水比】

つまり、こう言う関係が読み取れます。

こう言い換えられます。

含水比が低い＝表面張力が小さい＝締固まらない

含水比が高い＝土粒子が水に浮く＝液状になる

つまり、表面張力が1番働くベストな含水比が存在する

これが締固め曲線が山の形をする要因の一つだと考えられます。

締固めの考察に書くべきこと③【粒度分布】

ここまでは、土の中の水（＝含水比）についてみてきました。

一方で土粒子に注目すると、粒度分布も締固め特性に大きな影響を与えます。

粒度分布が悪いと土粒子の間に間隙が多くなります。

つまり、表面張力の式の（半径＝r）が大きくなります。

半径が大きくなると、表面張力が働きにくくなります。

つまり、こうです。

粒度分布が悪い＝間隙が大きくなる＝表面張力が働きにくい

粒度によっても締固め特性が大きく変わります。

締固め試験の考察に書くべきこと【まとめ】

締固め試験の考察に書くべきことは次の３つです。

締固め試験は、決まった回数、決まった重さ・高さで突き固めます。

つまり、同じエネルギーを土に与えると言うこと。

同じエネルギーでも、含水比によって、表面張力の大きさが変わるから乾燥密度が変わる。

含水比について考えてみましょう。

粒度について考えてみましょう

土の状態について考えてみましょう

つまり、表面張力が１番大きく働くためには、土粒子の間隙が小さく、ちょうどいい水分がある。

言い換えれば、こうです。

粒度分布が良く、水分が必要な量だけある状態の土が最も締固まる

土の締固めをする前に、やった試験を思い起こしてみましょう。

いい考察が書けるように応援しています。