技術資料

衝撃加速度測定装置を用いた品質管理手法の路盤への適用拡大の検討と検証結果について
樋口侯太郎

林宏親

佐藤厚子

理手法の一つとして実際の現場に適用されている1）。

１．はじめに寒地土木研究所で開発した衝撃加速度を用いた盛土

３．これまでの研究で明らかになった課題の品質管理手法は、専用の衝撃加速度測定装置を用いて品質管理を行うものであり、建設工事等における土既往の研究 2) 3) 4)より、衝撃加速度を用いた路盤材工の品質管理方法の1つとして国土交通省北海道開発料（礫質土）に対する室内及び現場試験において、そ局（以下、北海道開発局）で採用されている 。ただれぞれ乾燥密度と衝撃加速度に相関関係は確認できる

し現状ではこの手法の対象は路体や路床の道路盛土、が、同じ乾燥密度における衝撃加速度は現場の方が小河川堤防及び石灰・セメント改良盛土であり、礫分のさかった 2）（図－1）。当初、この問題は測定値のバラ多い路盤は対象外である。寒地土木研究所では路盤へツキに起因すると考え、測定装置に衝突板を装着するの適用拡大に向けて研究を行っており過年度までの研改良をした結果、図－2のとおりバラツキの指標とな

究では、路盤においても路体・路床と同様に衝撃加速る変動係数の振れ幅が大幅に減少したが、問題の解消度による品質管理が行える可能性があることを確認しには至らなかった 3) 4)。そこで本研究では、室内試験ている 2) 3)。しかし様々な課題等があり具体的な適用と現場試験の測定条件の違いや、盛土材と路盤材におまでは至っていない 。そこで、現在までの研究で明ける供試体作成時のエネルギーの違いに着目し検討をらかになった課題を整理し、検討・検証を行ったので行う。

1)

4)

報告する。
３．１
２．衝撃加速度を用いた品質管理測定条件の違いについて

室内試験と現場試験の測定条件について、最も大きな違いは、室内試験では試料がモールドに拘束されて衝撃加速度とは、物体を地面に自由落下させたとき、いることである。盛土材と路盤材で同じ条件であるに地面に衝突してから静止するまでに物体に働く負の加もかかわらず、盛土材では室内試験と現場試験の衝撃速度である。支持力が小さく軟弱な地盤では、物体が地面に接地してから静止するまでの時間が長いため衝撃加速度は小さくなり、支持力が大きく強固な地盤では、物体が地面に接地してから静止するまでの時間が短いため衝撃加速度は大きくなる。衝撃加速度による品質管理方法はこの考え方を利用したものであり、あらかじめ室内試験において現場の基準である締固め度に対応する衝撃加速度を求め、現場で測定した衝撃加速度により品質管理するものである1)。寒地土木研究所では、軽量で簡易、迅速に衝撃加速度を測定できる測定装置を開発した。この測定装置は高さ40㎝より重さ4.5㎏の重錘（以降、ランマと称する）を自由落下させ測定対象に衝突させることにより、衝撃加速度を求めることができ、そこから密度や一軸圧縮強さを推定できる。この方法は、北海道開発局の盛土の品質管24

図－1

 場試験と室内試験における現衝撃加速度測定値の関係2）
寒地土木研究所月報№833

2022年７月

加速度と乾燥密度の関係が同じであるが、路盤材では4.5㎏のランマを用い、45㎝の高さから92回落下させ室内試験と現場試験で関係が異なる（以降：測定値の締固めを行う。このときの締固めエネルギーは、盛土乖離と表現する）。原因を考察した結果、盛土材に比材で約550×103J/m3、路盤材で約2,500×103J/m3となべ路盤材はモールドの拘束の影響を受けると考えた。

り、明らかに路盤材の方が大きい。しかし、衝撃加速

そこで、室内試験における測定条件を現場に近い状態

度はどちらも同じ4.5㎏のランマを用い、40㎝の高さにするため測定面の面積を大きくすることと、深さをから落下させ測定を行っている。このことから、盛土大きくすることを考え、モールド径及び高さを変えて材と路盤材で締固めエネルギーが異なるのに、測定時検証を行った。の衝突時のエネルギーが同じで良いのかと考え、ランマの重量を増加させることで、衝突時のエネルギーを３．２

供試体作成時の締固めエネルギーについて大きくし検証を行った。

次に考えられる測定条件の違いは、供試体作成時の締固めエネルギーが盛土材と路盤材で異なる点が挙げ

４．試験方法られる。盛土材は2.5㎏のランマを用い、30㎝の高さから55回落下させ締固めを行うのに対して、路盤材は４．１

試料試験に使用した試料は、つくばで購入した路盤材及び旧国道5号、旧国道337号から採取した路盤材で、基本物性値を表－1、粒径加積曲線を図－3に示す。
0.30

衝突板あり
衝突板なし

0.28
0.26
0.24
0.22

変動係数

0.200.18

表－1

0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00

020

406080100120140160180200衝撃加速度(G)ａ）室内試験
0.30

衝突板あり
衝突板なし

0.28
0.26

試料(路盤材)の基本物性値

採取(購入)場所
施工区分
3
土粒子の密度ρ s(g/㎝ )自然含水比w n(%)
2㎜以上（%）
粒度特性 2㎜から75μm(%)
75μm未満(%)
ｺﾝｼｽﾃﾝｼｰ限界
地盤材料の分類記号
最適含水比w opt(%)
3
最大乾燥密度ρ dmax(g/㎝ )平均粒径Ｄ50(㎜）均等係数Ｕc

つくば
路盤A
2.681
4.7
84.3
9.7
6.0
N.P.
G-FS
4.3
2.184
17.040

旧R5
路盤B
2.640
6.6
79
18.5
2.5
N.P.
GS
8.5
1.988
14.0100

旧337
路盤C
2.724
5.5
75.7
19.7
4.6
N.P.
GS
7.5
2.050
5.5
56

0.24
0.22

変動係数

0.20
0.18
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00

020

4060

80

100120140160180200衝撃加速度(G)ｂ）現場試験
図－2 突板の効果による衝撃加速度の衝
バラツキの減少4）

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2022年７月

図－3

試料(路盤材)の粒径加積曲線25４．２

試験を行った。試験方法は、路盤材Aを各モールドにモールド径の違いと測定値の関係

モールド径及び高さの違うものを、表－2のとおり6種類（写真－1）用意し、室内において、衝撃加速度投入し表面を均した後、4点測定し平均値を採用値とした。
検証内容と作業性を考慮した上で締固めをしない状

表－2
モールドNo.
モールド径（㎝）
モールド高さ（㎝）
容積×10-3（m3）態での試験とした。

試験用モールド一覧①
φ1512.5
2.2②
φ2012.5
3.9③
φ2512.5
6.1④φ15203.5⑤
φ20206.3⑥
φ25209.8４．３

ランマ重量の違いと測定値の関係

ランマの重量を追加できるよう写真－2のように装置を改造し、ランマ重量を5.5㎏、6.5㎏と変化させ現場及び室内試験を行った。路盤材B、Cについて、室内の突固め試験はE-c法（湿潤法、非繰替し法）で行い、衝撃加速度試験は、材料の突固めを17、42、67、92回/層で3層行った後、衝撃加速度を試料表面において4点測定し、その平均値を採用した。現場は既往研究5)と同じフィールドにて、転圧回数を0回、2回、4回、8回と変化させ、砂置換による密度試験3点測定/箇所の平均値及び衝撃加速度試験10点測定/箇所の平均値を採用した。
５．試験結果５．１

モールド径と衝撃加速度の関係

図－4にモールド容積と衝撃加速度の関係を示す。
この図より、モールドの容積が増加すると衝撃加速度が減少する反比例の相関が確認された。また、図中、①と④よりモールド径が同じであればモールド高さの大きい方がより衝撃加速度が減少し、図中、③と⑥よりモールド径がφ25㎝のときについてはモールド高さ
写真－1

試験用モールドによる衝撃加速度の差はほとんど見られなかった。このことから、モールドによる拘束の影響を受けすい従100①φ1580衝撃加速度（Ｇ）①③⑤

路盤材Ａ9070②④⑥④φ1560②φ20⑤φ2050③φ2540⑥φ253020100012345678910

モールド容積（×10‐3m3）
写真－226

ランマ重量の追加状況

図－4

モールド容積と衝撃加速度の関係
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2022年７月

来の方法であるモールド径φ15㎝では現場で得られるな変化は見られない。このことから、室内試験と現場密度と衝撃加速度の関係を正しく評価できないことが試験の測定値の乖離は、室内試験で使用するモールド明らかになった。また、モールド径をφ15㎝からφ25の拘束に大きく起因していることが示唆された。

㎝以上にすることで、室内試験において現場で得られる密度と衝撃加速度を正しく評価できる可能性が示唆

６．まとめされた。しかし、モールド径をφ15㎝からφ25㎝にした場合に、計算上1層あたりの締固め回数が92回から本研究では、以下のことがわかった。

257回に増加し、1試料の必要量が54㎏から148㎏とな・室内試験におけるモールド径を大きくすることで、るため、室内試験の作業負担が大幅に増加することが室内試験と現場試験の乖離を解消できる可能性が示唆懸念される。

された。
・ランマの重量の増加により、衝突時のエネルギーを５．２増加した場合、現場試験では、衝撃加速度が減少する

ランマ重量と衝撃加速度の関係

図－5に現場試験における転圧回数と衝撃加速度のことを確認した。しかし、室内試験では、衝撃加速度関係を示す。この図より、ランマ重量の増加に伴い衝の変化がほとんど見られないことを確認した。このこ撃加速度は減少する傾向がある。次に図－6に室内試とから、室内試験と現場試験の測定値の乖離は、衝突験における衝撃加速度と乾燥密度の関係を示す。この時のエネルギーには起因せず、モールドの拘束力に大図より、ランマ重量が増加しても衝撃加速度に規則的きく起因していると考える。

120路盤材Ｂ110

衝撃加速度測定値(G)10090807060504030

ランマ4.5㎏

20

ランマ5.5㎏

100

ランマ6.5㎏
0246810

転圧回数(回)ａ）路盤材 Bａ）路盤材 B
120

ランマ4.5㎏

110100衝撃加速度測定値(G)

路盤材Ｃ

ランマ5.5㎏
ランマ6.5㎏

9080
7060504030
20
1000246

転圧回数(回)

810ｂ）路盤材 Cｂ）路盤材 C
図－5

転圧回数と衝撃加速度の関係（現場試験）

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2022年７月

図－6

衝撃加速度と乾燥密度の関係（室内試験）

27

今後は、得られた結果を踏まえ、衝撃加速度と室内

3)

樋口侯太郎、林宏親、佐藤厚子：衝撃加速度を用における試験条件の関係について調査を継続する予定

いた路盤の品質管理における課題の検討、第55回である。

地盤工学研究発表会、pp.21-5-4-01、2020.
4)

樋口侯太郎、畠山乃、佐藤厚子：衝撃加速度を用いた路盤の品質管理に関係する検討、寒地土木研

参考文献

究所月報、No.809、pp.18-24、2020.
1)

北海道開発局：道路・河川工事仕様書、2021.

5)

樋口侯太郎、畠山乃、佐藤厚子：衝撃加速度を用

2)

久慈直之、林憲裕、佐藤厚子：衝撃加速度を用いいた小規模土工の品質管理方法の検討、第56回地た路盤の品質管理方法の検討について、第52回地盤工学研究発表会、pp.21-5-4-01、2021.

盤工学研究発表会、pp.1093-1094、2017.

28

樋口 侯太郎HIGUCHI Kotaro

林 宏親
HAYASHI Hirochika

佐藤 厚子
SATO Atsuko

寒地土木研究所
寒地基礎技術研究グループ
寒地地盤チーム
研究員

寒地土木研究所
寒地基礎技術研究グループ
寒地地盤チーム
上席研究員
博士（工学）
技術士（建設・総合技術監理）
APECエンジニア（Civil）

寒地土木研究所
寒地基礎技術研究グループ
寒地地盤チーム
特任研究員
博士（工学）
技術士（建設・総合技術監理）
APECエンジニア（Civil）

寒地土木研究所月報№833

2022年７月