土粒子の密度試験とは？1分でわかる意味、求め方、目的、土粒子の質量、土粒子の体積の求め方、jisとの関係は？
この記事の要点
土粒子の密度試験とは、土粒子の密度（ρs）を求めるための試験（JIS A 1202）。
ピクノメーター（比重瓶）に土と水を入れ、土粒子の体積を測定して密度を算出する。
試験で得た密度から比重・間隙比・飽和度などの状態量を計算する。
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土粒子の密度試験とは、JIS A 1202に定義される試験です。
土粒子の密度試験では、土粒子の質量、体積をを「炉乾燥」や「ピクノメーター」等を用いて測定し「質量÷体積」の関係から密度の値を算定します。
今回は、土粒子の密度試験の意味、目的、土粒子の質量、土粒子の体積の求め方、jisとの関係について説明します。
土粒子の密度の詳細は下記が参考になります。
土粒子の密度とは？1分でわかる意味、公式と計算、目的、比重、単位体積重量
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土粒子の密度試験とは？目的、土粒子の質量、土粒子の体積の求め方は？
土粒子の密度試験とは、JIS A 1202に定義される試験です。
土粒子の密度試験では
・土粒子の乾燥質量ms
・土粒子の体積Vs
を測定し、「質量÷体積」を計算して土粒子の密度を算定します。
土粒子の密度試験の詳細な内容なJISに明記ありますので、ここでは土粒子の密度試験の大まかな流れを解説します。
なお、土粒子の密度試験では「土粒子の密度の算定を目的」としており、土粒子の密度を用いて、間隙比をはじめ、土の物理的性質の値が得られます。
さて、土は
・土粒子
・水
・空気
の３要素から構成されます。空気の質量≒0なので、土に含まれる水分を蒸発させれば、土粒子の乾燥質量が得られます。
具体的には、土粒子の乾燥質量は、採取した試料（土）を容器に入れて炉乾燥（110℃、24時間）して得られた質量（容器+乾燥した試料の質量）から、容器の質量を引いて得ます。
次に土粒子の体積を測定します。
土粒子の体積は、ピクノメーターを用います。
これは「アルキメデスの原理」を利用して体積を求めるものです。
お湯でいっぱいにした浴槽に人が浸かると、人の体積分の水が押しのけられ溢れます。
溢れた水の質量を測定すれば、水の密度≒1g/cm3ですから、そのまま体積の値が分かるのです。
土粒子の体積の求め方は？1分でわかる公式、密度試験、密度の公式と求め方は？
まずピクノメーター（小瓶を想像してください）を水で満たして質量Aを測定します。
次に、前述の乾燥した土粒子をピクノメーターに入れます。
このとき、ピクノメーターは既に水で満たされているので、土粒子の体積分、水が溢れます。
この質量をBとして測定します。
また、土粒子に僅かな空気や水分が含まれる場合があるため、ピクノメーターごと煮沸して空気を逃がします。
以上より、ピクノメーターから溢れた水の質量を測定して、水の密度で割り算すれば、土粒子の体積が得られます。よって、土粒子の体積を求める計算式は
です（ρwは水の密度）。
以上より得られたms、Vsについて、質量÷体積を計算して
・ρs＝ms÷Vs
が土粒子の密度になります。なお、似た用語に乾燥密度、湿潤密度などがあります。乾燥密度、湿潤密度は「土の密度」であり、土粒子の密度とは異なるので注意しましょう。土粒子の密度の詳細は下記が参考になります。
土粒子の密度とは？1分でわかる意味、公式と計算、目的、比重、単位体積重量
土粒子の密度試験とjisの関係は？
土粒子の密度試験はJIS A 1202に規定されます。前述した土粒子の密度試験は「試験の流れを大まかに示したもの」です。土粒子の密度試験の詳細な方法はJISをご覧ください。
混同しやすい用語
土粒子の密度試験：土粒子固体の密度を求める試験（JIS A 1202）。
含水比試験：土中の水の割合を求める試験（JIS A 1203）。密度試験とは別。
ピクノメーター（比重瓶）：土粒子の体積測定に使う専用器具。容積が既知。
土粒子の密度試験を整理した表を示します。
| 試験手順 | 方法・器具 | 得られる値 |
|---|---|---|
| 炉乾燥 | 110℃で24時間乾燥 | 土粒子の乾燥質量ms |
| 体積測定 | ピクノメーター＋アルキメデスの原理 | 土粒子の体積Vs |
| 密度計算 | ρs＝ms÷Vs | 土粒子の密度ρs（g/cm3） |
まとめ
今回は、土粒子の密度試験について説明しました。
土粒子の密度試験とは、JIS A 1202に定義される試験です。
土粒子の密度試験では、土粒子の乾燥質量、体積を測定し、「質量÷体積」から土粒子の密度を算定します。
土粒子の密度、乾燥密度、湿潤密度の詳細など下記も勉強しましょう。
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- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
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