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含水比と含水率の違い・求め方・変換方法・自然含水比の意味

この記事の要点

含水比(w)は「水の質量/土粒子の質量×100(%)」、含水率は「水の質量/湿潤土の質量×100(%)」で計算します。分母が異なります。

含水比と含水率の変換は「w=含水率/(100-含水率)×100」で行えます。

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含水比とは、土に含まれる土粒子の質量に対する、水の質量の割合を百分率で表した値です。


一方、含水率は土の質量に対する、水の質量の割合を百分率で表した値です。


今回は、含水比と含水率の違いと意味、求め方、変換方法、自然含水比の詳細について説明します。


含水比の詳細は下記が参考になります。

土の含水比とは?求め方・公式・含水率との違い

含水量とは|読み方・単位・計算方法・含水比との違い(がんすいりょう)

含水比と含水率の違いは?

含水比と含水率の違いと意味を下記に示します。


・含水比 ⇒ 土に含まれる土粒子の質量(または重量)に対する、水の質量(または重量)の割合を百分率で表した値

・含水率 ⇒ 土の質量(または重量)に対する、水の質量(または重量)の割合を百分率で表した値


上記より、含水比は「土粒子の質量に対する含水量の割合」、含水率は「土の質量(水と土粒子の質量の合計)に対する含水量の割合」ですね。


含水比の詳細は下記が参考になります。

土の含水比とは?求め方・公式・含水率との違い

含水量とは|読み方・単位・計算方法・含水比との違い(がんすいりょう)

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含水比と含水率の求め方は?

含水比と含水率の求め方を下記に示します。wは含水比、w'は含水率、mwは水の質量、msは土粒子の質量です。


・含水比の求め方 ⇒ w=mw/ms×100

・含水率の求め方 ⇒ w'=mw/(mw+ms)×100


上記より、含水比と含水率を比較すると「含水率の分母は、含水比と比べて必ず大きくなる」ので、


含水比の方が含水率より大きな値になりますね。例えば、mw=10g、ms=100gのとき


・含水比 ⇒ 100×10/100=10%

・含水率 ⇒ 100×10/110≒9.1%


です。含水比の求め方の詳細は下記をご覧ください。

含水比の求め方(公式)とma・mb・mcの意味・土質試験の計算

含水比と含水率の変換方法は?

含水比wから含水率w'、含水率w'から含水比wの変換方法は下記の通りです。


・含水率の求め方 ⇒ w'=w/(w+100)×100

・含水比の求め方 ⇒ w=w'/(100-w')×100


上記の通り、含水比wが既知であれば、水の質量と土粒子の質量が既知なので、おのずと含水率も算定可能です。。

自然含水比とは?

自然含水比とは、土が自然にある状態のままの含水比です。よって、土の種類に応じて自然含水比は変わります。自然含水比の詳細は下記をご覧ください。

自然含水比とは?1分でわかる意味、値、含水比との違い、求め方

混同しやすい用語

含水比(w)の分母は「土粒子の質量(乾燥土質量)」、含水率の分母は「湿潤土の質量(土全体)」です。この違いが最重要ポイントです。

土質力学では「含水比」が標準用語として使われます。含水率は他分野でも使われる一般的な表現です。試験では含水比の公式を使いましょう。

試験での問われ方|管理人の一言

試験では必ず「含水比の公式」が出ます。「w=(水の質量)/(土粒子の質量)×100」を正確に覚えましょう。(一級建築士 頻出:含水比の定義は令和3年 問89等で出題。砂質土より粘性土の方が含水比が大きいことも問われる)

「含水比100%」は土粒子と同じ質量の水が含まれる状態です。1より大きくなることもあります(有機物を多く含む土など)。

含水比と含水率の違いを整理した表を示します。

項目含水比 w含水率 w'
分母土粒子の質量 ms湿潤土の質量 (mw+ms)
計算式w=mw/ms×100w'=mw/(mw+ms)×100
値の大小含水率より大きい含水比より小さい

まとめ

今回は、含水比と含水率の違いと意味について説明しました。両者とも含水量の割合を表しますが、


含水比は「土粒子の質量に対する含水量の割合」で、含水率は「土の質量に対する含水量の割合」です。


含水比の意味、求め方、含水量の詳細など下記も勉強しましょう。

土の含水比とは?求め方・公式・含水率との違い

含水比の求め方(公式)とma・mb・mcの意味・土質試験の計算

含水量とは|読み方・単位・計算方法・含水比との違い(がんすいりょう)

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理解度チェック

Q.

含水比と含水率の違いは?

含水比は「水の質量/土粒子の質量×100%」、含水率は「水の質量/湿潤土の質量×100%」で、分母が異なります。

Q.

含水率から含水比への変換式は?

w=含水率/(100-含水率)×100 です。

ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。

2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。

著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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