土の湿潤密度の基礎知識と、乾燥密度との違い

この記事の要点

湿潤密度（γt）は湿潤状態の土の全重量を全体積で除した値で、γt＝W/V（g/cm3）で計算する。

乾燥密度（γd）は土粒子のみの重量を全体積で除した値で、γd＝Ws/Vで求め、含水比による換算式もある。

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！約1,100語の用語集＋476点の図解集セット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット

土の湿潤密度畑の土を触ると湿っています。これは、土に水分が含まれているからです。この土を乾燥させると水分が飛び、元の土よりも軽くなるでしょう。このように、土は状況の変化に応じた性質を把握します。今回は、そんな土の湿潤密度と乾燥密度について説明します。関連用語に「乾燥密度」「飽和密度」があります。下記が参考になります。

乾燥密度とは？1分でわかる意味、求め方と公式、読み方、土粒子の密度

飽和密度とは？1分でわかる意味、求め方、飽和単位体積重量、飽和土との関係

100円から読める！ネット不要！印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒　いつでもどこでも読める！広告無し！建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事

湿潤密度とは？

湿潤密度は、湿潤状態の土の重量を、土の体積で除した値です。下式で求めます。

γt＝W／V（g/cm3）

γtは湿潤密度、Wは土の重量（湿潤状態）、Vは土の体積です。土は、空気、水、土粒子の３つから成ります。これらの体積と重量を下記の記号で示します。

重量の記号

空気　　Wa＝0

水　　　Ww

土粒子　Ws

３つを合計した重量 W＝W a+Ww+ Ws

体積の記号

空気　　Va

水　　　Vw

土粒子　Vs

３つを合計した体積 V＝V a+ V w+ V s

つまり前述した湿潤密度は、３つの物体の重量または体積を合計した値同士の比率です。例えば畑の土を持ってきて、そのまま重量を体積を計測します。これが湿潤密度です。また空気は重さがほとんど0です。下記も参考にしてください。

湿潤密度の求め方は？1分でわかる意味と公式、乾燥密度との関係、湿潤密度と乾燥密度の読み方は？

乾燥密度と湿潤密度との違い

一方、乾燥密度は土粒子だけの重量に対する、全体積の比率です。下式で計算します。

γd＝Ws／V（g/cm3）

γdは乾燥密度、Wsは乾燥状態の土粒子の重量、Vは体積です。ではどうやって、乾燥状態の重量を計測するのか。土質試験を行う機関では、専用の乾燥炉があります（要は熱を加えて、内容物の水分を飛ばす機器です）。

また、乾燥した土粒子の重量が分かれば、元の土の重量と差し引くことで「水の重量」がわかります。水の重量がわかると、土の含水比や含水率が計算できます。含水比については下記の記事が参考になります。

土の含水比とは？含水比の基礎知識と、含水率との違い

また、乾燥土の体積が計測できれば、間隙比や間隙率も計算可能です。間隙比や間隙率の意味は下記が参考になります。

間隙比と間隙率の違いとは？サルでもわかる計算方法

乾燥密度の色々な計算方法

乾燥密度は前述した計算式だけでなく、他にも２通りの求め方があります。下式をみてください。

γd＝γt／(1+w/100)

γd＝γw／(1/Gs+w/Sr)

です。γtは湿潤密度、wは含水比です。また、γwは水の単位体積重量、Gsは土粒子の比重、wは含水比、Srは飽和度です。

Gs、Srは下記の式で求めます。

Gs＝γs／γw

Sr＝Vw／Vv×100

γsは土粒子の単位体積重量、γwは水の単位体積重量です。難しい式ではないので、併せて覚えておきたいですね。下記も参考になります。

乾燥密度とは？1分でわかる意味、求め方と公式、読み方、土粒子の密度

乾燥密度の求め方は？1分でわかる意味と計算式、湿潤密度と含水比との関係、間隙比との関係は？

混同しやすい用語

湿潤密度（γt）

湿潤状態の土（空気＋水＋土粒子）全体の重量を全体積で除した値。γt＝W/V（g/cm3）で計算する。

乾燥密度（土粒子のみの重量/全体積）と混同しやすいが、湿潤密度には水の重量（Ww）も含まれる点が異なる。

乾燥密度（γd）

乾燥状態の土粒子重量Wsを全体積Vで除した値（γd＝Ws/V）。含水比wを使ったγd＝γt/(1+w/100)でも求められる。

湿潤密度より常に小さい値となり、γd＝γt/(1+w/100)の関係から、含水比が増えるほど乾燥密度は小さくなる。

試験での問われ方｜管理人の一言

建築士試験では湿潤密度・乾燥密度・含水比の計算や定義の違いが出題されます。

γd＝γt/(1+w/100)の換算式を使いこなせるよう、含水比（ww/ws×100）の定義とセットで覚えましょう。

土の湿潤密度を整理した表を示します。

項目	内容	備考
湿潤密度（γt）	水分を含んだ状態の土の密度（kN/m3）	一般的に14?20 kN/m3
乾燥密度（γd）	水分を除いた土骨格のみの密度	γd＝γt/(1+w/100)
含水比（w）	土中の水分量を土粒子重量比で表したもの	w＝(ww/ws)×100（%）