１.目的水・油・空気 3 相系保持特性試験を行

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(1)III-A232. 親水性・疎水性セラミックを用いた水・油・空気 3 相系保持特性試験装置の開発大同工業大学都市環境デザイン学科信州大学工学部. 学生会員. 鈴木俊生・正会員. 正会員○棚橋秀行. 豊田富晴・正会員. 小西純一. 油. １.目的水・油・空気 3 相系保持特性試験を行. カプラ-. うため、昨年度、親水性・疎水性メンブランフ. 水土試料疎水性セラミックディスク. 上板. 親水性セラミックディスク. ィルターを用いた加圧膜法による油・水分離式. デジタル表示部. 圧力計. アンプ. ０．１２３. 1). 保持特性試験装置が開発されたが、実験が長中板. 時間に及ぶ際に疎水性メンブランフィルター. エアフィルター (水蒸気抜き）. 水排管. 油排管. を通過して油管路内に空気が浸入する問題点があった。本研究はこの問題点を解決すべく、. レギュレーター 2個. 中央排管. バルブ. 下板. 親水性・疎水性セラミックを用いた加圧板法に. 空気抜きバルブバルブ. バルブ. よる水・油・空気 3 相系保持特性試験装置を新たに開発し、任意のサクション下での水・油飽. 空気圧コンプレッサー油用電子天秤. 水用電子天秤. 和度を測定したものである。２.親水性・疎水性セラミックを用いた水・油・空気 3 相系保持特性試験方法. 図-1. 親水性・疎水性セラミックを用いた水・油・空気3相系保持特性試験装置. 図−１に示し. た実験装置の上板以外を組み立て、豊浦砂を. 疎水性セラミックディスク 3mm厚. 水とともにカラム（内径 5cm）に充填し、灯. （トリクロロメチルシランで疎水加工した後、油分で初期飽和し，水・空気の浸入を妨げる）. 油を水面上にゆっくりと注入した。土試料充. 灯油 500ml 水. 親水性セラミックディスク 3mm厚（水分で初期飽和し、油・空気の浸入を妨げる）. 填高さをノギスで 4 箇所測定し、平均高さを求める。上板を組み立て、空気圧力計を見な試料高さ 100cm. がらレギュレーターで所定の空気圧をかけ、水・油管路のバルブを開き電子天秤による排出質量の測定を開始する。土試料から空気圧油管路. によって押し出された水分は、親水セラミッ. 水管路. クディスク（図−2 参照）〜水排管〜水用電. 排出口. 25mm. 15cm. 子天秤へと至る。同様に油分は疎水セラミッ. 50mm. クディスク（図−2 参照）〜油排管〜油用電天秤へと至る。排出が終了したら両管路のバ. 図-2. 親水性・疎水性セラミック. 図-3 土柱法. ルブを閉め、次の段階の空気圧にレギュレーターを調整したあと、再びバルブを開き、水・油を排出する。この作業を繰り返すことにより、水・油・空気 3 相系保持特性曲線を求めた。なお、灯油の揮発による補正量は 1 時間あたり 7.8×10 -4g であった。 3.土柱法（比較実験）. 連結式 1 次元鉛直カラム（内径 6cm）を組み立て、豊浦砂を水で飽和させながら乾 3. 燥充填密度 1.55g/cm 、試料高さ 100 ㎝になるように充填した。500ml の油を水面上においたあと最下段カラム側面の排水口を開け水・油の重力排出を開始し、4 日後にカラムを解体したケースと、7 日後にカラムを解体したケースの 2 つの実験を行ない、水・油・空気 3 相系保持特性曲線を求めた。キーワード. 水・油・空気 3 相系、保持特性曲線、加圧板法、重力排出. 〒457‑8532 名古屋市南区白水町 40. 大同工業大学都市環境デザイン学科電話 052‑612‑5571（内線 259）. -464-. 土木学会第56回年次学術講演会（平成13年10月）.

(2) III-A232. 160. 160. 4.加圧法と土柱法の比較図−4 は、メンブラン加圧法に. 水+油. 水+油. 水分、○が水分・油分を合わせた全液相飽和度である。. 120. 120. ので、実験の際に空気の漏洩が無くなったことが確認できた。図−4 と 5 の加圧法では、油の飽和度が非常に小さくなる傾向が見られた。図−6・7 は、土柱法における 4. 100. 100 80 60. 日後･7 日後の結果である。カラム下端から 20cm の間に飽和度 30%程度の油があることがわかる。このように、. 80 60. 40. 40. 20. 20 0. 0. 加圧法と土柱法で異なる結果が得られた。加圧法では、外部に設けた水面と油面は同じ高さである。土柱法でも. 空気圧（ｃｍH2O）. 140. 空気圧（ｃｍH2O）. よる豊浦砂の水･油･空気 3 相保持特性曲線である。●が. 140. 図−5 は親水･疎水セラミックディスクを用いて行ったも. 0. 50 飽和度（%）. 0. 100. 図-4 メンブラン加圧法・豊浦砂. 図-3 のようにして重力排水を行なえば排出口の位置で水. 水･油・空気３相保持特性曲線. 面・油面高さが同じになるものと考えて実験を行なった。. 160. 図-5. 160. より下の部分に油はほとんど存在しないはずであるが、. 120. 120. 100. 100. の層がのったような状態になったため、カラム下端に油が多く残る結果になったものと推測される。 5.従来の研究例（Lenhard and Parker 1988）との比較. 高さ（ｃｍ）. 高さ（ｃｍ）. 水+油. 80. 60. 40. 40. 20. 20. 0. 0 0. 50 飽和度(%）. 空気３相系の全液相保持特性曲線と一致すると言われている。図‑8 は Lenhard and Parker 2) の実験結果で、彼ら. 図-6. しかし、本研究で行った複数の実験方法による油分保持. 160. 特性曲線は図‑9 のような低サクション範囲での曲線にな. 140. り，図‑4〜7 の水･油･空気３相系の全液相保持特性曲線と. 120. 土柱法4日後・豊浦砂. 0. 図-7. 疎水メンブレン・信州土柱法・大同. 120 空気圧(ｃｍＨ２O）. 系列5. 100. 100. 80 60. 80 60. の、これが原因であるとはまだ断言できない。今後、さ. 20. 20. 0. 2)土柱法の際、急激な排出をすると油面が水面より高い. 撥水セラミック・信州. 140. 40. 置により、問題点であった空気の漏洩が改善された。. 土柱法７日後・豊浦砂. 撥水セラミック・大同. 水+油（水・油・空気3相系）. 40. 6.結論 1)親水･撥水セラミックディスクを用いた試験装. 100. 160. ためと思われる。従来の研究例にはこの方法が多いもの. らなる検討を行ないたいと考えている。. 50 飽和度（%）. 水・油・空気３相保持特性曲線. 油（油・空気2相系）. 空気圧(ｃｍＨ２O）. たため、本研究の土柱法よりも水分が過剰に排出された. 100. 水･油･空気３相保持特性曲線. はこの結果が従来の定説と一致していると延べている。. の実験が、水分を排出した後に油を注入する方法であっ. 80. 60. 従来、油・空気 2 相系の油分保持特性曲線は、水･油･. は一致し得ない。この原因として Lenhard and Parker 2). 水水+油. 140. で勢い良く到達して水分を過剰に押し出し、水面上に油. 100. セラミック加圧法・豊浦砂. 水. 140. 130cm ほどあったので、油が排出口以下のカラム下部ま. 50 飽和度（%）. 水・油・空気３相保持特性曲線. もしそうならば図-6,7 にはプロットしていない高さ 0cm. 実際はかなりの量の油が存在していた。初期の水頭差が. 水. 水. 0 0. 50 飽和度（％）. 100. 図-8 Lenhard and Parkerの. 0. 50 飽和度（％）. 図-9 豊浦砂. 100. 油分保持特性曲線. 実験の保持特性曲線. 土試料：砂. 油：soltorol170. 位置になるような境界になり、カラム下端における油の飽和度が非常に大きくなることがわかった。参考文献 1)鈴木俊生・棚橋秀行・小西純一：NAPL・水分離式保持特性試験装置の開発とその考察，第 35 回地盤工学研究発表会講演集,pp.1497〜1498、2000. 2)R.J.Lenhard and J.C.Parker :Experimental validation of the theory of extending two-phase saturation-pressure relations to three-fluid phase systems for monotonic darainage paths, Water Resources Research, vol.24, No.3, pp.373〜380,1988.. -465-. 土木学会第56回年次学術講演会（平成13年10月）.

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