本質的に、ふるい分け試験の計算とは、積み重ねられた一連のふるい上に保持された材料の生重量を標準化された形式に変換するプロセスです。これには、各ふるいによって保持される全試料の割合を求め、最も重要なこととして、各ふるいを通過する材料の累積パーセンテージを計算することが含まれます。
ふるい分け試験計算の核となる目的は、生重量測定値を粒度分布曲線に変換することです。この曲線は「通過率」として表され、土や骨材などの粒状材料の特性を理解し、指定するための普遍的な言語となります。
目標：生重量から粒度曲線へ
ふるい分け分析、または粒度試験は、与えられた試料中の異なる粒径の割合を決定します。計算は、慎重な測定と機械的分級から始まるプロセスの最終段階です。
ふるいスタックと初期データ
計算を行う前に、材料を上から下に向かって開口部が徐々に小さくなるふるいのスタックを通して振とうします。記録しなければならない重要なデータは、乾燥試料の全初期質量と、最も細かい粒子を捕捉する最下部のソリッドパンを含め、各個々のふるい上に保持された材料の質量です。
測定値の検証
最初の重要な確認は、全ふるい上に保持された質量とパンの質量を合計することです。この合計は、初期試料質量に非常に近いはずです。数パーセントを超える差異は、手順上の誤りや試料の損失を示している可能性があります。
ステップバイステップの計算プロセス
目標は、最終的に各ふるいサイズを通過する累積パーセンテージを示す表を作成することです。スタック内の各ふるいについて、上（最も開口部が大きいもの）から始めて、次の4つのステップに従います。
ステップ1：保持質量の計算
これは最も直接的な測定値です。振とうが完了した後、各ふるい上に残った材料の重量です。
例えば、#4ふるいの材料付き重量が550gで、空（風袋）重量が400gの場合、保持質量は150gです。
ステップ2：保持率の計算
これは、各ふるい上の個々の質量を全試料のパーセンテージに変換します。
式は次のとおりです：（保持率）=（ふるい上に保持された質量 / 全初期試料質量）* 100
全試料質量が2000gの例を使用すると：(150g / 2000g) * 100 = 7.5%。これは、#4ふるいが全材料の7.5%を保持したことを意味します。
ステップ3：累積保持率の計算
これは累積合計です。特定のふるいについて、その保持率に、その上にあるすべてのふるい上に保持された率の合計を加えます。最上部のふるいの累積保持率は、それ自体の保持率にすぎません。それ以下の各ふるいについては、その個々の割合を、そのすぐ上にあるふるいの累積値に加算します。
ステップ4：累積通過率の計算
これは最終的かつ最も重要な値です。これは、全試料の何パーセントが現在のふるいサイズよりも小さいかを示します。
式は簡単です：（通過率）= 100% -（累積保持率）
#4ふるいでの累積保持率が7.5%の場合、累積通過率は100% - 7.5% = 92.5%です。この結果は、試料の92.5%が#4ふるいを通過するのに十分小さい粒子で構成されていることを意味します。
トレードオフと落とし穴の理解
正確な計算は、正確な物理試験に完全に依存します。誤解を招く結果は、数学的なものではなく、手順上の誤りに起因することがよくあります。
過負荷のリスク
ふるいに材料を積みすぎることがよくある間違いです。これはメッシュを「目詰まり」させ、より小さな粒子が通過する機会を奪い、粗いふるい上の測定された保持重量を人為的に増加させます。
不十分な振とう
不十分な振とう時間やエネルギーは、粒子が適切に分級されていないことを意味します。これは、上部のふるいに過剰な量の材料が保持され、下部のふるいには十分でない量の材料が保持されることが多く、分布全体を歪めます。
移送中の試料損失
特に微粉塵を計量および移送中に失うと、結果に大きく影響を与える可能性があります。これが、最終合計重量を初期重量と比較することが重要な品質管理チェックである理由です。
プロジェクトへの適用方法
最終的な「通過率」値は、粒度曲線をプロットし、意図された工学的目的に合わせて材料を分類するために使用されます。
- コンクリートまたはアスファルトの品質管理が主な焦点の場合： 計算された「通過率」値を、プロジェクト標準（例：ASTM C33）で定義されている指定された上限と下限と比較します。
- 建設のための土壌分類が主な焦点の場合： 主要な計算は、#4ふるいと#200ふるいを通過するパーセンテージであり、これらの値がUSCSなどのシステムに従って土壌が主に砂利、砂、または微粒子のいずれであるかを決定します。
- 高度な地盤工学設計（例：フィルターや排水）が主な焦点の場合： 完全な粒度曲線を使用して、D10、D30、D60などの主要な指標を決定し、これらを使用して均等係数（Cu）と曲率係数（Cc）を計算し、材料の性能を評価します。
これらの計算を正しく実行することにより、単なる骨材の試料を予測可能で信頼性の高い工学材料へと変えることができます。
要約表：
| 計算ステップ | 式 | 目的 |
|---|---|---|
| 保持質量 | ふるい重量 - 風袋重量 | 各ふるい上の材料重量を求める |
| 保持率 | (保持質量 / 全試料質量) * 100 | 全試料のパーセンテージに変換する |
| 累積保持率 | 現在のふるいおよびすべての粗いふるいの保持率の合計 | 保持材料の累積合計 |
| 通過率 | 100% - 累積保持率 | 主要な結果：ふるいサイズより細かいパーセンテージ |
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