JP2013015456A - 低透水性材料の測定方法及び測定装置並びに止水材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】同じ試料の透水性を所定の載荷圧力で測定する一回以上のメインステップで構成される。各メインステップは、予め決定した一定の基準圧力を載荷して上記試料の透水性を測定することを3回以上繰り返す第1のサブステップと、第1のサブステップで測定された透水性の測定値のばらつきを評価する第2のサブステップと、上記第2のサブステップにおいての各測定値のばらつきの程度が基準値以下であるときにそれらの複数の測定値を最終の測定値として採用し、ばらつきの程度が基準値以上であるときには、当該ステップの基準圧力よりも大きな新たな基準圧力を採用して、次のメインステップに移行することを決定する第3のサブステップとを含む。
【選択図】図1
Description
高圧水供給部から試料収納部を経て流量測定部へ至る流路を含むとともに試料収納部への載荷圧力を測定するための圧力測定部を有する透水性測定装置を用いて、透水性が1×10−8〜1×10−12(m/s)である低透水性材料の透水性の測定に適した方法であって、
同じ試料の透水性を所定の載荷圧力で測定する一回以上のメインステップで構成され、
各メインステップは、
予め設定された一定の基準圧力を載荷して上述の流量測定操作を3回以上繰り返す第1のサブステップと、
第1のサブステップで測定された流量の測定値のばらつきを評価する第2のサブステップと、
上記第2のサブステップにおいての各測定値のばらつきの程度が基準値以下であるときにそれらの複数の測定値を最終の測定値として採用し、ばらつきの程度が基準値以上であるときには、当該ステップの基準圧力よりも大きな新たな基準圧力を採用して、次のメインステップに移行することを決定する第3のサブステップと
を含む。
透水性を測定する各メインステップの前に、上記試料収納部が有する流路の一部である周壁の内面と試料との間に試料より透水性が低い止水材を充填するメインステップを行う。
高圧水供給部から試料収納部を経て流量計へ至る流路を含むとともに試料収納部への載荷圧力を測定するための圧力測定部を有し、透水性が1×10−8〜1×10−12(m/s)である低透水性材料の透水性の測定に適した透水性測定装置であって、
高圧水供給部は、空気圧送器から制御弁付きの空気管を経て密閉水槽の上部へ高圧空気を送り込み、かつ密閉水槽内から試料収納部へ高圧水を供給するように形成しており、
上記試料収納部は、上記一端が上記高圧水供給部にかつ他端が水管を経由して流量計にそれぞれ連通されている周壁を有する試料収納セルとして形成され、試料収納部内にその周壁との間に間隙を存して試料を配置するとともに、これら試料の外面と周壁内面との間隙に止水材を充填しており、
圧力測定部は、少なくとも制御弁下流の空気管部分又は密閉水槽内の圧力を測定可能な第1圧力計を有する。
上記第1圧力計及び流量計の計測値に応じて、高圧水供給部が供給する水によって試料収納部に載荷圧力を調整するための制御部を有し、
この制御部は、一定の基準圧力の下で予め設定された測定時間内で流量計の出力を分析して流量測定操作を実行する機能と、ある測定時間内に測定された流量が基準値以上であれば当該測定値を記憶し、測定された流量が基準値未満であるときには上記基準圧力に予め設定された増加巾を加えて新たな基準圧力として、次の流量測定操作を繰り返す機能とを有する。
上記制御部は、次の(a)から(c)のサブステップを含むメインステップを一回以上実行することを特徴とする。
(a)予め設定された一定の基準圧力を載荷して上述の流量測定操作を3回以上繰り返す第1のサブステップ。
(b)第1のサブステップで測定された流量の測定値のばらつきを評価する第2のサブステップ。
(c)上記第2のサブステップにおいての各測定値のばらつきの程度が基準値以下であるときにそれらの複数の測定値を最終の測定値として制御部に記憶し、ばらつきの程度が基準値以上であるときには、当該ステップの基準圧力よりも大きな新たな基準圧力を採用して、次のメインステップに移行する第3のサブステップ。
水とベントナイトとを混合してなり、({水の質量}/{ベントナイトの質量})×100[%]で定義される水ベントナイト比を58〜83%とした。
第2の手段に係る発明によれば、試料収納部の内面と試料との間のシール性を確実に確保できる。
第3の手段に係る測定装置の発明によれば、給水圧力の調整によって透水係数が高い材料から低い材料までの幅が広い対応が可能である。
第4の手段に係る発明によれば、測定時の試料への適当な載荷圧力を見つけて一定に維持することで透水性のばらつき量を精密に観測できる。
第5の手段に係る発明によれば、透水性のばらつき量に応じた制御手順を自動化したから、使い勝手がよい。
第6の手段に係る止水材の発明によれば、止水材として充填するベントナイトの高膨張性による高い漏水防止効果で、正確な透水流量を求めることが出来るので、試験精度の向上が図られる。
被測定対象である低透水性材料(コンクリートやセメント系改良土など)が存在する現場から所定形状の試料を切り出すか、あるいはその現場の材料と同じ成分のものを実験室で配合して製作する。一般に低透水性材料は固いので、予め試料収納セルの内面に対応する形状(例えば円柱形)に形成するとよい。
本発明の測定方法では、空気を除去した脱気水を使用するので、所定量の脱気水を予め用意する。なお、脱気水を使用する理由は、飽和状態での透水係数を正確に測定できるようにするためである。
止水材の透水係数は試料の透水係数より低くなければならない。そうしないと試料ではなく止水材の透過係数を測定してしまうことになるからである。具体的には後述の表2に従うとよい。本発明の測定方法は透水係数が1×10−8〜1×10−12(m/s)と予想される試料を対象としており、その範囲内で後述の表2に従うとよい。
まず上記試料収納セルの底部上にその試料収納セルの周壁から一定の間隙を存して設置し、その間隙全体に上記止水材を充填する。この充填作業により、止水材は試料の外周面を覆うことになる。そして試料収納セルごと試料及び止水材を水槽の中において、その状態で一定時間止水材を養生させると、ベントナイトは膨潤する。
ここで図3には、養生時間と養生中のベントナイトの透水係数との関係を表している。同図中の点線は理論値、実線は実験値をそれぞれ示している。ベントナイトは、その養生期間中、図3に示す通り膨潤が進行し、透水量が減少し、試料収納セルとの密着性が向上し、止水材の透水係数が低下する。ベントナイトは、少なくとも2時間養生させるものとし、さらに3.5時間以上養生させることが望ましい。ベントナイトの膨張による試料面の流出はなく、加圧された状態のため1週間程度は横(半径方向)への膨張が卓越する。
予め設定された一定の基準圧力Piを試料収納部20に対して載荷して上述の流量測定操作を複数回繰り返す。但し、好ましくは第1回目の測定で計測された流量が一定の基準値q0に達しないときには、繰返し操作を打ち切り、基準圧力を増大させて次のメインステップに移行することが好適である。なお、本明細書において、数値に関して「予め設定された」というときには、当該数値は操作者がその都度指定してもよく、また制御部に記憶させた数値を利用してもよい。
第1のサブステップで測定された流量の測定値のばらつきを評価する。評価の方法は、従来公知の回帰分析の決定係数R2などを利用すればよい。ばらつき量の基準値はたとえば0.95とすることができる。
上記第2のサブステップにおいての各測定値のばらつき量が基準値以下(例えば決定係数が0.95以上)であるときにそれらの複数の測定値を最終の測定値として採用する。具体的には、求めた複数の測定値よりそれぞれの透水係数を求め、それらの平均値を最終の透水係数とすればよい。またばらつき量が基準値を超えるとき(決定係数が0.95未満)には、当該ステップの基準圧力よりも大きな新たな基準圧力を採用して、次のメインステップに移行する(図7参照)。
上記第2のサブステップにおいてそれら流量の測定値が基準値以上でありかつそれら流量の測定値のばらつきの程度が基準値以下(例えば決定係数が0.95以上)であるときにはそれらの複数の測定値を最終の測定値として制御部に記憶し、それら流量の測定値が基準値未満である場合あるいはそれら流量の測定値のばらつきの程度が基準値を超えるとき(決定係数が0.95未満)には、当該ステップの基準圧力よりも大きな新たな基準圧力を採用して、次のメインステップに移行する第3のサブステップ。
8…空気管 10…制御弁 12…密閉水槽 14…入口 16…出口 20…試料収納部
22…周壁 24…基盤 26…止水材 28…試料
30…流量測定部 32…水管 36…流量計
40…圧力測定部 42…第1圧力計 44…第2圧力計
50…制御部
R2…空気流路 R1…液体流路
m…測定操作の回数 n…メインステップの回数
T…試験時間 t…測定操作の測定時間
Claims (6)
- 高圧水供給部から試料収納部を経て流量測定部へ至る流路を含むとともに試料収納部への載荷圧力を測定するための圧力測定部を有する透水性測定装置を用いて、透水性が1×10−8〜1×10−12(m/s)である低透水性材料の透水性の測定に適した方法であって、
同じ試料の透水性を所定の載荷圧力で測定する一回以上のメインステップで構成され、
各メインステップは、
予め設定された一定の基準圧力を載荷して上述の流量測定操作を3回以上繰り返す第1のサブステップと、
第1のサブステップで測定された流量の測定値のばらつきを評価する第2のサブステップと、
上記第2のサブステップにおいての各測定値のばらつきの程度が基準値以下であるときにそれらの複数の測定値を最終の測定値として採用し、ばらつきの程度が基準値以上であるときには、当該ステップの基準圧力よりも大きな新たな基準圧力を採用して、次のメインステップに移行することを決定する第3のサブステップと
を含むことを特徴とする、低透水性材料の透水性測定方法。 - 透水性を測定する各メインステップの前に、上記試料収納部が有する流路の一部である周壁の内面と試料との間に試料より透水性が低い止水材を充填するメインステップを行うことを特徴とする、請求項1記載の低透水性試料の透水性測定方法。
- 高圧水供給部から試料収納部を経て流量計へ至る流路を含むとともに試料収納部への載荷圧力を測定するための圧力測定部を有し、透水性が1×10−8〜1×10−12(m/s)である低透水性材料の透水性の測定に適した透水性測定装置であって、
高圧水供給部は、空気圧送器から制御弁付きの空気管を経て密閉水槽の上部へ高圧空気を送り込み、かつ密閉水槽内から試料収納部へ高圧水を供給するように形成しており、
上記試料収納部は、上記一端が上記高圧水供給部にかつ他端が水管を経由して流量計にそれぞれ連通されている周壁を有する試料収納セルとして形成され、試料収納部内にその周壁との間に間隙を存して試料を配置するとともに、これら試料の外面と周壁内面との間隙に止水材を充填しており、
圧力測定部は、少なくとも制御弁下流の空気管部分又は密閉水槽内の圧力を測定可能な第1圧力計を有することを特徴とする、低透水性材料の透水性測定装置。 - 上記第1圧力計及び流量計の計測値に応じて、高圧水供給部が供給する水によって試料収納部に載荷圧力を調整するための制御部を有し、
この制御部は、一定の基準圧力の下で予め設定された測定時間内で流量計の出力を分析して流量測定操作を実行する機能と、ある測定時間内に測定された流量が基準値以上であれば当該測定値を記憶し、測定された流量が基準値未満であるときには上記基準圧力に予め設定された増加巾を加えて新たな基準圧力として、次の流量測定操作を繰り返す機能とを有することを特徴とする、請求項3記載の低透水性材料の透水性測定装置。 - 上記第1圧力計及び流量計の計測値に応じて、高圧水供給部が供給する水によって試料収納部に載荷圧力を調整するための制御部を有し、
この制御部は、次の(a)から(c)のサブステップを含むメインステップを一回以上実行することを特徴とする、請求項3記載の低透水性材料の透水性測定装置。
(a)予め設定された一定の基準圧力を載荷して上述の流量測定操作を3回以上繰り返す第1のサブステップ。
(b)第1のサブステップで測定された流量の測定値のばらつきを評価する第2のサブステップ。
(c)上記第2のサブステップにおいての各測定値のばらつきの程度が基準値以下であるときにそれらの複数の測定値を最終の測定値として制御部に記憶し、ばらつきの程度が基準値以上であるときには、当該ステップの基準圧力よりも大きな新たな基準圧力を採用して、次のメインステップに移行する第3のサブステップ。 - 請求項2の透水性測定方法又は請求項3〜5の透水性測定装置への適用に適した止水性材料であって、
水とベントナイトとを混合してなり、({水の質量}/{ベントナイトの質量})×100[%]で定義される水ベントナイト比を58〜83%としたことを特徴とする止水材。
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