メ
１ 地 の施 衝材 ン 締 を る び ト 参考 さ た 塑性 ２
粒 照）
な供 の供 の供 10m 粒度 体寸 響 ら ト 体寸
連
ア セ
蒸
チレンブル
．背景・目的 地下深度50 施設建設が計 材は，現場締 トナイトが使 固めと施工 目的に，粒状 ことが考え 品質管理にお の膨潤特性の 考文献3)に れた粒状ベ ところ，最大 性限界の観点
．既往の研究 粒状のベン
）の膨潤特性 供試体の直径 供試体を用い 供試体を用 mmの粒状ベ 度調整した粒 寸法や最大粒 が不明確な状
，著者らは，
ナイトGXの 寸法の影響に
図
キーワード 連絡先
ベロ
クランク
ポー アクリル製
セル水槽
留水
ルー吸着量
的
0～100m程度 計画されてい 締固め施工に 使用される予 後の乾燥密 状ベントナイ られている おいて，緩衝 の把握が求め おいて，最大 ントナイト 大粒径の影響 点から，参考 究結果3)の概 トナイト GX 性に関する研 径・高さに関 いた膨潤圧特
いた膨潤変 ベントナイト
粒状ベントナ 粒径が統一さ 状況で，数多
，参考文献 の膨潤圧特性 について調査
図3 標準型膨潤
ベントナイ
〒316-8511
ロフラムシリンダー
ロードセル 最大容量:50kN 最小目盛り:0.01225k クノブ
変位計 最大容量:25mm 最小目盛り:0.002mm
供試体
直径60mm,高さ10m
ーラスメタル ステンレス製リング 内径60mm,高さ50m
ピストン
量や液性限界 ナ
度に「余裕深 いる 1)．余裕 に適した最大 予定である．
密度のばらつ イトの含水比
2)．余裕深度 衝材に用いら められている 大粒径10mm の膨潤圧特 響は小さいこ 考文献3)の実 概要
X（クニミネ 研究では，各 関する制約条
特性に関する 形特性に関 トに対して調
ナイトに対し されてなく，
多くのデータ 3)において，
性を数種類の 査した．図3,
潤特性試験装置
イト，膨潤，
茨城県日立市
kN
m
m mm
界・塑性限界 ナイトの膨潤
深度処分」（図 裕深度処分に 大粒径10mm
また，より つきを低減さ 比を 21±2％
度処分の施設 られる粒状ベ る．これに資 mと2mmに 特性を実験的 ことが明らか 実験結果を解
ネ工業製・ク 各機関が保有 条件から，直
る研究4), 5)や
する研究 6) 調査している して調査して
膨潤特性デ タが混在して 最大粒径1 の供試体寸法 , 4に示す実
置
余裕深度処 市中成沢町4-1
界の観点か 潤圧特性に
図1参照）
における緩 mの粒状ベ り効果的な させること
％に調整す 設設計およ ベントナイ 資するため，
に粒度調整 的に調査し
かになった．
解釈すること
クニゲル GX，
有する実験装 直径60mm，高
や直径200mm
)がある．ま る場合4)と最大
ている場合 5 データに及ぼ ている．この 10mmと2m 法で実験的に 験装置を使用
処分，メチレ 12-1茨城大学
蒸留水 蒸 留 水 供 給 タ ン ク
からの最大粒 に関する考
本研究では とを目的とす
，土粒子の密 装置に適用可
高さ10～20m m，高さ50m た，最大粒 大粒径2mm
5)があり，供 ぼすこれらの のような背景 mmの粒状ベ に調査し，その
用し，図5に 図1 余裕深
図4 中
レンブルー吸 学工学部都市シ
浅地中トレ 対象：安定したコン
拡大図
埋戻し
廃棄体 約13m
約18m 約12m
ベロフラム シリンダー
ポーラスメ 最大容量:10m変位計 最小目盛り:0.00 ロードセル 最大容量:5 0k 最小目盛り:0.012 ステンレス製リン 内径150mm,高さ
供試体 直径150mm,高
粒径 10mm 察
茨城
，メチレンブ する．
密度ρs=2.65M 可能
mm mm 粒径 に 供試 の影 景か ベン
の膨潤圧特性 に示す実験結
度処分とその
中型膨潤特性試
吸着量，液性 ステム工学科 図2 粒状ベ
レンチ処分 ンクリート，金属等
対
材
コンクリートピット
低拡散層
体
充填材 緩衝材 m
約19m
m
メタル mm 01mm ル kN 225kN ング さ200mm
高さ50mm 100
80
60
40
20
通過質量百分率(%)
0.01 ベ
m と 2mm の
城大学 正会
ブルー吸着量
Mg/m3，粒度
性に及ぼす最 結果を得た．こ の他の放射性廃
試験装置
性限界・塑性 科 ＴＥＬ0294 ベントナイト 線
浅地中ピット処分 対象：廃液，フィルター，廃器
余裕深 対象：制御棒，
ト
0.1 粒径(mm) ベントナイトGX
最大粒径 2mm 最大粒径10mm
の粒状ベン
会員 ○小峯秀
量や液性限界
度分布：図2
最大粒径と供 この結果から 廃棄物処分の概
限界 4-38-5163
GXの粒径加積
地表
20 m
50 m
100
300 分
器材，消耗品等
深度処分 炉内構造物等
1 10
)
ント
秀雄
界・
2参
供試 ら，
概念
積曲
表面
m
m
0 m
0 m
土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度)
‑19‑
CS3‑010
粒状ベントナイトGXの最大膨潤圧には，供試体寸法 や最大粒径の影響は小さいことが明らかとなった．こ れより，粒状ベントナイトGXの膨潤圧特性について は，最大粒径 2mm 以下に粒度調整した試料を用い，
標準として広く採用されている直径60mmの供試体を 使用した膨潤圧試験により十分評価できると結論付 けた．参考文献3)では，粒状ベントナイトGX中の粒 径の異なる粒子間において，モンモリロナイト含有率 の変化が小さいこと等を推察したが，粒状ベントナイ トGX中の粒径2mm以下の粒子および粒径2～10mm の粒子の基本的性質の観点から，その原因を解明する ことが課題として残った．
３．粒径区分もしくは粒度調整した粒状ベントナイト GXの基本的性質の観点からの考察
前述の既往の研究結果を受け，本研究ではメチレンブルー 吸着量と液性限界・塑性限界の観点から，図5の実験結果を 考察した．メチレンブルー吸着量の測定では，最大粒径10mm の粒状ベントナイトGXを2mmふるいにかけ，粒径2mm以 下の粒子と粒径2mm 以上の粒子に粒径区分し，各区分試料
が 2%ピロリン酸ナトリウム溶液に完全に溶解するように，
区分後に乳鉢を用いて粉砕し測定に供した．メチレンブルー 吸着量の測定は参考文献7)に準拠した．その結果を表1に示 す．表1から，粒径2mm以下および粒径2～10mmに区分さ れた粒子のメチレンブルー吸着量はそれぞれ，66 mmol/100g および68 mmol/100gとなり，純モンモリロナイトのメチレ ンブルー吸着量を140 mmol/100gとすると，モンモリロナイ ト含有率はそれぞれ 47.1％および 48.6％とほぼ同程度であ ることが分かる．一方，液性限界・塑性限界の測定では，最
大粒径10mmと最大粒径2mmに粒度調整した粒状ベントナイトGXを用いて，「土の液性限界・塑性限界方法
（JIS A 1205:1999）」8)に準拠し実施した．その結果を表2に示す．最大粒径10mmと最大粒径2mmに粒度調 整した粒状ベントナイトGXの液性限界・塑性限界の値も，表2に示すように大きな差異は認められなかった．
これらの結果から，最大粒径が10mmと2mmに粒度調整した粒状ベントナイトGXの膨潤圧特性に大きな差 異が生じなかった原因として，モンモリロナイト含有率やその基本的性質が粒径区分や粒度調整にほとんど依 存しないことが推察された．
参考文献
1) （社）土木学会 エネルギー委員会 低レベル放射性廃棄物の余裕深度処分に関する研究小委員会：余裕深度処分における地下施設の設計, 品質管理および検査 の考え方, （社）土木学会, 2009.
2) 伊藤弘志，千々松正和，村上利一：ベントナイト層の現場施工用材料の開発, 土木学会第62回年次学術講演会講演概要集, CS5-001, pp. 161-162, 2007.
3) 小峯秀雄：余裕深度処分のための粒状ベントナイトの膨潤圧特性に関する基礎的研究～最大粒径10mmと2mmの粒状ベントナイトの膨潤圧特性の比較～，第46 回地盤工学研究発表会発表論文集，2011/07.（投稿中）
4) 伊藤裕紀，庭瀬一仁，鈴木康正，千々松正和：ベントナイトクニゲルGXの基本特性試験（その1）膨潤挙動に関する検討, 土木学会第63回年次学術講演会講演 概要集, CS5-14, pp. 195-196, 2008.
5) 杉浦航･小峯秀雄･安原一哉・村上哲：ベントナイト原鉱石の膨潤特性および膨潤挙動メカニズムの考察, 土木学会第64回年次学術講演会講演概要集, CS5-050, pp.
233-234, 2009.
6) 伊藤裕紀・庭瀬一仁・金子岳夫・千々松正和：ベントナイトクニゲルGX の基本特性試験（その3）膨潤変形挙動に関する検討，土木学会第64回年次学術講演 会講演概要集, CS5-051, pp. 235-236, 2008.
7) 日本ベントナイト工業会標準試験法：ベントナイト（粉末）のメチレンブルー吸着量測定方法，JBAS-107-91, 1991.
8) 地盤工学会：地盤工学会：地盤材料試験の方法と解説―二分冊の１―, 2009.
図5 粒状ベントナイトGXの最大膨潤圧と乾燥密度
表1 粒径区分した粒状ベントナイトGXのモ ンモリロナイト含有率
ベントナイト
クニゲル GX (粒径2mm
以下)
クニゲル GX (粒径2～
10mm) モンモリロナイト
含有率(%) 47.1 48.6 モンモリロナイト含有率は，純モンモリロナ イトのメチレンブルー吸着量140(mmol/100g) として算出した．
表2 最大粒径の異なる粒状ベントナイトGX の液性限界・塑性限界
ベントナイト
クニゲル GX (最大粒径
2mm)
クニゲル GX (最大粒径
10mm) 液性限界(%) 355.1 344.4 塑性限界(%) 22.8 23.6
塑性指数 332.3 320.8
1400
1200
1000
800
600
400
200
0 最大膨潤圧, Psmax (kPa)
1.8 1.7
1.6 1.5
1.4
乾燥密度, ρd (Mg/m3) ベントナイトGX
標準型膨潤特性試験結果
Dmax= 2mm, w0=20.3%, D=60mm, H=10mm Dmax=10mm, w0=20.3%, D=60mm, H=10mm 中型膨潤特性試験結果
Dmax=10mm, w0=22.0%, D=150mm, H=30mm Dmax=10mm, w0=21.7%, D=150mm, H=30mm Dmax=10mm, w0=20.3%, D=150mm, H=50mm
Dmax:最大粒径，w0:初期含水比 D:目標供試体直径，H:目標供試体高さ
土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度)
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