体積増加
体積増加は、土が水を吸って膨らみ、もとより体積が大きくなる現象のことです。とくに粘土を多く含む土が水を吸着すると起こり、膨潤とも呼ばれます。盛土が体積増加を起こすと、地盤が持ち上がったり強度が下がったりするため、注意が必要です。
セクション別の図解
体積増加で持ち上がりひび割れた盛土と、体積変化の小さい材料で安定したままの盛土が対比して描かれています。
盛土が体積増加を起こすと、いくつもの不具合が生じます。雨で水を吸うと土が膨らみ、地盤や路面が持ち上がります。乾くと縮んでひび割れます。さらに、水を含んだ分だけ土が軟らかくなり、せん断強度が下がって崩れやすくなります。こうした変形や強度低下を防ぐため、盛土には体積増加 (膨潤) の小さい、体積変化の安定した材料を選びます。膨らみやすい材料を使うときは、ほかの土と混ぜるなどの対策をとります。
左に水を吸って膨らむ体積増加、右に荷重で縮む沈下を並べ、体積が反対方向に変化する様子が対比されています。
体積増加と沈下は、どちらも盛土で困る変形ですが、向きが反対です。体積増加は、土が水を吸って「膨らむ (体積が増える)」現象で、膨潤とも呼ばれます。沈下は、荷重で土のすき間がつぶれて「縮む (体積が減る)」現象です。膨らむと地盤が持ち上がってひび割れ、縮むと路面がへこみます。どちらも盛土を変形させるため、盛土には、水を吸っても膨らまず、荷重でも縮みにくい、体積変化の小さい材料が望まれます。
粘土の粒が水を吸着して表面に水の層をつくり、その層が粒どうしを押し広げて土全体が膨らむ流れが示されています。
体積増加が起こるのは、水の吸着で粒どうしが押し広げられるからです。粘土の粒は、まわりの水を引きつけて表面に水の層をつくります。この水の層が、粒と粒の間に入り込んで押し広げるため、粒の間のすき間が広がり、土全体の体積が増えます。水を多く吸うほど層が厚くなって膨らみます。乾くと水が抜けて縮むため、吸水と乾燥で膨張と収縮を繰り返し、地盤のひび割れや変形の原因になります。
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