(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱気水を満たした密閉容器中にロック材を収納し、前記密閉容器を減圧する吸水工程と、
表面乾燥飽水状態におけるロック材の比重から、前記ロック材について、予め定められた絶対乾燥状態における比重と前記表面乾燥飽水状態における比重との相関式を用いて、絶対乾燥状態におけるロック材の比重を推定する推定工程と、を有することを特徴とするロック材の比重及び吸水率の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロック材の比重及び吸水率の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ロックフィルダムのロック材の材料強度を判定する指標の一つとして、ロック材の比重及び吸水率が採用されることが多い。比重及び吸水率の測定はＪＩＳＡ１１１０（以下、ＪＩＳ法と言う）に規定されている。
【０００３】
ＪＩＳ法は、図４に示したようなフローで行われる。まず、Ｓ１０１においてロック材であるロック材を２０±５℃の水中に浸漬し、２４時間吸水させる（以下、この工程を「吸水工程」と称する）。そして、水中におけるロック材の見かけの質量ｍ２を測定する（Ｓ１０２）、続いて、ロック材を取り出し、吸水性のある布で表面に付着した水分を拭い、表面乾燥飽水状態のロック材の質量ｍ１を測定する（Ｓ１０３）。
【０００４】
続いて、Ｓ１０４において、表面乾燥飽水状態のロック材中に吸水された水分を蒸発させるために１０５±５℃の条件下でロック材が一定質量となるまで乾燥させる（以下、この工程を「乾燥工程」と称する）。通常、乾燥工程では２４時間以上の時間が必要となる。そして、ロック材を室温となるまで冷却し、絶対乾燥状態におけるロック材の質量ｍ４を測定する（Ｓ１０５）。
【０００５】
続いて、次に示す式に従い、表面乾燥飽水状態におけるロック材の比重Ｄｓ、絶対乾燥状態におけるロック材の比重Ｄｄ、吸水率Ｑを算出する（Ｓ１０６）。
Ｄｓ＝ｍ１×ρｗ／（ｍ１−ｍ２）・・・・（１）
Ｄｄ＝ｍ４×ρｗ／（ｍ１−ｍ２）・・・・（２）
Ｑ  ＝（ｍ１−ｍ４）×１００／ｍ４・・・（３）
ここで、ρｗは水の密度である。
【０００６】
このようにして得られた表面乾燥飽水状態におけるロック材の比重Ｄｓ、絶対乾燥状態におけるロック材の比重Ｄｄ及び吸水率Ｑとから、そのロック材の材料強度を判定し、ロックフィルダムへの使用の適否を判断する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＪＩＳ法では、ロック材を採取してから結果を得るまでに２〜３日程度の時間が必要となる。このため、現場において、ＪＩＳ法による材料判定と建設工事とを並行して行おうとすると、材料判定が律速となってしまい、建設工事が円滑に進まないという問題が発生する。
【０００８】
ＪＩＳ法による材料判定に長時間を要するのは、ロック材の吸水工程及び乾燥工程にそれぞれ２４時間以上の時間がかかるためであり、これらの２工程に要する時間を短縮することができれば、材料判定に要する時間を短縮することが可能となる。
【０００９】
この問題点を解決するために、本発明者らは、ロック材の吸水工程において、ロック材を煮沸した後に水中に浸漬する方法（以下、煮沸法と言う）を採用することで、吸水に要する時間をＪＩＳ法に比べて短縮できることを確認した。また、本発明者らは、ロック材の乾燥工程において、電子レンジを用いてロック材を乾燥させる方法（以下、電子レンジ法と言う）を採用することで、乾燥に要する時間をＪＩＳ法に比べて短縮できることを確認した。
以下、吸水工程において煮沸法を用い、乾燥工程において電子レンジ法を用いてロック材の比重及び吸水率を測定する方法を「従来の方法」と称することとする。
【００１０】
しかし、煮沸法では、（１）煮沸中にロック材が割れることがある、（２）煮沸直後のロック材が高温となっておりハンドリング性が悪い、等の新たな問題が発生した。
また、電子レンジ法では、（１）ロック材が局所的に過熱されてしまい、ロック材が変質してしまう、（２）ロック材自体が燃えてしまい、ロック材の質量が軽くなるため、試験誤差が大きくなる、（３）ロック材が高温になりハンドリング性が悪い、等の新たな問題が発生した。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、現場において、迅速に実施でき且つ充分な測定精度を有するロック材の比重及び吸水率の測定方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決するために以下のように構成した。
請求項１に記載の発明は、脱気水を満たした密閉容器中にロック材を収納し、前記密閉容器を減圧する吸水工程と、表面乾燥飽水状態におけるロック材の比重から、前記ロック材について、予め定められた絶対乾燥状態における比重と前記表面乾燥飽水状態における比重との相関式を用いて、絶対乾燥状態におけるロック材の比重を推定する推定工程と、を有することを特徴とするロック材の比重及び吸水率の測定方法である。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、脱気水を満たした密閉容器中にロック材を収納した上で、この密閉容器を減圧することにより、ロック材中に存在する微細な割れ目や間隙から大気が放出され脱気水と置換される。つまり、ロック材が吸水する。これにより、ＪＩＳ法の吸水工程や煮沸法に比べて迅速に、ロック材の吸水を完了することができ、従来よりも迅速に、ロック材の比重及び吸水率を求めることができる。
【００１４】
また、ロック材を煮沸しないので、ロック材が割れてしまうといった不具合が発生しない。
尚、ここで、脱気水とは、煮沸や減圧等により予め水中に存在する気体成分を取り除いた水のことを言う。
【００１５】
さらに、吸水工程後に前記した（１）式から求められる表面乾燥飽水状態におけるロック材の比重Ｄｓを、絶対乾燥状態比重（Ｄｄ）と表面乾燥飽水状態比重（Ｄｓ）の関係を示す相関式に当てはめることにより、ロック材の絶対乾燥状態における比重（Ｄｄ：（２）式参照）を推定するので、ＪＩＳ法や電子レンジ法のようにロック材を加熱する必要がなくなり、従来法よりも迅速にロック材の比重及び吸水率を求めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照して説明する。
【００１７】
（Ａ）吸水工程
本発明のロック材の吸水方法は、図１に示したような容器を用いて行われる。
この容器は、ガラスやアクリル樹脂等の透明な材料からなる円筒状である筒部１と、この筒部１の上端開口を塞ぐように設置された蓋２と、この筒部１の下端開口を塞ぐように設置された底３とを含んで構成されている。
【００１８】
筒部１と底３及び筒部１と蓋２との接触部には、パッキン等（不図示）が介挿されており、容器内部が減圧されたときに、外部から大気がリークしないように構成されている。また、蓋２と底３とは筒部１を挟んで固定できるようにボルト４，４等により接続されている。
【００１９】
また、底３には、容器内部に脱気水を導入するための導入管５が設けられており、容器内部にロック材が収納された後に、この導入管５から容器内部に脱気水が満たされる。尚、この導入管５には、バルブ５ａが設けられており、容器を減圧する際には、このバルブ５ａは閉じられる。
【００２０】
また、蓋２には、容器内部に脱気水を充填する際のエアー抜き管６及び減圧管７が設けられている。エアー抜き管６は容器内部に脱気水を充填する際に開放され、容器内部の大気を排出する。脱気水が容器内部に充填された後はバルブ６ａが閉じられる。
減圧管７は、図示しない真空ポンプやアスピレータ等に接続され、脱気水が満たされた容器内部を減圧する作用を有する。
【００２１】
続いて、ロック材の吸水工程のフローについて説明する。
（１）容器中にロック材を入れ、導入管５より脱気水を容器中に満たす。
（２）各バルブ５ａ，６ａを閉じ、減圧管７に接続した真空ポンプ等を稼動して容器内部の減圧を行う。
（３）ロック材表面からの気泡の発生状況を確認しながら、減圧を続行し、気泡発生が停止したところで、ロック材が飽水状態になったと判断し、減圧を停止し、容器内部よりロック材を取り出す。
【００２２】
この吸水工程によれば、１００ｍｍφ程度の輝緑凝灰岩、粘板岩等を主成分とするロック材を飽水状態とするのに要した時間は僅か数分程度であり、ＪＩＳ法、煮沸法に比較して非常に迅速にロック材の吸水を行うことができた。
これにより、ＪＩＳ法等の従来法に比べて格段に迅速にロック材の比重及び吸水率を求めることができる。
【００２３】
また、ＪＩＳ法で採用されている吸水工程（２４時間水中浸漬）と本発明の吸水工程とで同一のロック材について、吸水終了後のロック材の表面乾燥飽水状態における質量の比較を行ったが、両者は誤差の範囲で一致することが確認された。
【００２４】
本発明の吸水工程を実施する際の減圧度は、ロック材内部の気泡を素早く放出させ、水に置換できるような減圧度であれば特に制限はない。
【００２５】
また、減圧により吸水を行う時間は、ロック材の大きさや材質により異なり、一概に好適な範囲を限定することは難しいが、１００ｍｍφ程度のロック材であれば、長くとも１０〜２０分程度の吸水を行うことで、ロック材から気泡の発生が止まり、ロック材は飽水状態となる。
【００２６】
（Ｂ）推定工程
本発明者らは、鋭意検討の結果、ロック材の絶対乾燥状態比重（Ｄｄ：（２）式参照）と表面乾燥飽水状態比重（Ｄｓ：（１）式参照）との間には、強い相関関係が存在することを見出し、両者の間の相関式を求めた。
【００２７】
絶対乾燥状態比重（Ｄｄ）と表面乾燥飽水状態比重（Ｄｓ）との関係を図２に示す。図の縦軸は、ロック材の絶対乾燥状態比重Ｄｄ（ｇ／ｃｍ３）であり、横軸は、吸水工程後に（１）式から得られる表面乾燥飽水状態比重Ｄｓ（ｇ／ｃｍ３）である。
【００２８】
ＤｓとＤｄとの関係は、（４）式により近似することができる。この時の相関係数Ｒ２は０．９９０１であり、ＤｓとＤｄとの関係は、（４）式により非常に良く近似されていることがわかる。
Ｄｄ＝１．００７６Ｄｓ３＋８．９４６１Ｄｓ２＋２７．４７９Ｄｓ−２６．１４２・・・・（４）
【００２９】
このように、表面乾燥飽水状態比重Ｄｓと絶対乾燥状態比重Ｄｄとは、非常に強い相関を示すので、表面乾燥飽水状態比重Ｄｓが求められれば、前記した（４）式から絶対乾燥状態比重Ｄｄを精度良く推定することができる。ところで、表面乾燥飽水状態比重Ｄｓは、吸水工程を行うことで（１）式から求めることができるので、本発明の、比重及び吸水率の測定方法によれば、乾燥工程を行わずとも、表面乾燥飽水状態におけるロック材の比重Ｄｓ、絶対乾燥状態におけるロック材の比重Ｄｄ及び吸水率Ｑを求めることができる。
これにより、ＪＩＳ法や従来の方法に比べて格段に迅速にロック材の比重及び吸水率を求めることができる。
尚、本実施形態においては、ＤｓとＤｄとの関係を多項式（（４）式）により近似したが、ＤｓとＤｄとを良好に近似できるものであれば、近似式は多項式に限定されない。
【００３０】
（Ｃ）比重及び吸水率の測定方法
本発明の比重及び吸水率の測定方法は、前記した吸水工程（（Ａ）欄）及び推定工程（（Ｂ）欄）を応用して行われるものである。
本発明の比重及び吸水率の測定方法のフローについて図３を参照して説明する。
【００３１】
まず、前記（Ａ）欄に記載したようにして吸水工程を行う。すなわち、ロック材を容器中に収納して容器を脱気水で満たし、容器を減圧することで、ロック材を飽水状態とし（Ｓ１０）、この状態で、水中におけるロック材の見かけの質量ｍ２を測定する（Ｓ１１）。続いて、続いて、ロック材を取り出し、吸水性のある布で表面に付着した水分を拭い、表面乾燥飽水状態のロック材の質量ｍ１を測定し（Ｓ１２）、（１）式により、表面乾燥飽水状態におけるロック材の比重Ｄｓを算出する（Ｓ１３）。
【００３２】
続いて、推定工程において、Ｓ１３で得られたＤｓを（４）式に当てはめて、絶対乾燥状態におけるロック材の比重Ｄｄを推定する（Ｓ１４）。最後に、（３）式からロック材の吸水率Ｑを算出する（Ｓ１５）。
本発明の比重及び吸水率の測定方法では、１００ｍｍφ程度の輝緑凝灰岩、粘板岩等を主成分とするロック材の比重及び吸水率を算出するのに要した時間は僅か２０分程度であり、ＪＩＳ法や従来の方法に比較して非常に迅速にロック材の比重及び吸水率を算出することができた。
【００３３】
また、同一のロック材について、ＪＩＳ法と本発明の比重及び吸水率の測定方法とで得られた吸水率及び比重を比較したが、両者は誤差の範囲で一致した。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の技術的思想を具現化する種々の変更が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、次のような顕著な効果を奏する。
本発明のロック材の比重及び吸水率の測定方法は、吸水工程において脱気水を満たした密閉容器中にロック材を収納し、密閉容器を減圧することで、ロック材から強制的に気泡を発生させ、ロック材に吸水させるので、ＪＩＳ法で用いられている吸水方法や煮沸法よりも非常に迅速にロック材を飽水状態とすることができる。
【００３６】
さらに、推定工程において、ロック材の表面乾燥飽水状態比重（Ｄｓ）を相関式（（４）式）に当てはめることにより、ロック材の絶対乾燥状態における比重Ｄｄを求めるので、従来の乾燥工程を省略することができ、ＪＩＳ法や従来の方法に比較して非常に迅速に、ロック材の比重及び吸水率を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられる容器の模式図である。
【図２】絶対乾燥状態比重（Ｄｄ）と表面乾燥飽水状態比重（Ｄｓ）の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の比重及び吸水率の測定方法のフローチャートである。
【図４】ＪＩＳ法におけるロック材の比重及び吸水率の測定方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１  筒部
２  蓋
３  底
４  ボルト
５  導入管
５ａ，６ａ  バルブ
６  エアー抜き管
７  減圧管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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