8 参考情報

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せん断セルは，せん断応力を与える運動が並進か回転かによ

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り，2種類に分類される．

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2.1.1. 並進せん断セル

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並進せん断セルでは，上部あるいは下部セルの一方を固定し，

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他方を直線的に水平移動(並進)させて，二つのセルに充塡した

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粉体層にせん断応力を負荷する．せん断面は，下部セル中の粉

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体とリング状の上部セル中の粉体の境界に生じる．並進せん断

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セルには，円筒型のもの(図2)と試料を上下2枚の平板ではさん

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だ側壁のないものがあり，前者の代表例としてジェニケセル，

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後者の代表例として平行平板セルが挙げられる．

図2 並進せん断セルの例
2.1.2. 回転せん断セル

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回転せん断セルでは，上下一対のセルの一方を固定し，他方

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を回転運動させて，二つのセルに充塡した粉体層にせん断応力

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を負荷する．円筒型のものと環状型のもの(図3)がある．いず

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れの回転せん断セルでも，粉体がセル内壁との界面で滑らない

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よう，セルの内側に何らかの表面加工を施してある場合が多い．

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回転セルの試料に接する面には複数の刃を放射状に取り付ける

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などして，粉体を噛み込む作りにしてある．粉体を充塡した固

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定セルに回転セルを押し入れて回転させることにより，回転セ

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ル直下の粉体層にせん断面が形成される．

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図3 回転せん断セルの例
2.2. その他の構成部分

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ロードセルは，バネや圧電素子などを利用したセンサーで，

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荷重やトルクを検出し，加えられた力を電気信号に変換する装

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置である．ロードセル及び試料に垂直応力を負荷するための分

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銅などは，計量トレーサビリティの保証された標準によって定

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期的に校正を行う．

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3. 測定

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測定環境は，温度20±5℃，相対湿度50±10％が推奨される．

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試料は，測定ごとに新しいものを用いる．ただし，圧密履歴を

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経ていないことが明白な試料や希少な試料について，再使用し

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た旨の記載を残す場合は，この限りではない．スパーテルや試

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料の最大粒子径より大きい目開きのふるいなどを用いて，静か

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にせん断セルに試料を充塡する．このとき，粉体層内に空洞が

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生じないように注意する．充塡した試料の表面は，スパーテル

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などでならしておく．定荷重法では，1回の測定中は空間率を

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一定にして試験を行うため，初めに試料の圧密(予圧密)を行う．

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ジェニケセルなどを用いた定荷重法における測定の手順を，

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図4に模式図で示す．試験に先立ち，垂直方向の予圧密応力

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(σ pre)を負荷しながら，せん断応力が定常値(τpre)になるまで

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予備せん断を行う(図4(a)A)．定荷重法では予備せん断中，粉

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体の容積が減少あるいは場合によっては増加し，定常状態に至

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ると一定になる．言い換えれば，ある垂直応力の条件下でせん

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断応力が定常値になった粉体層の空間率は，その粉体の流動特

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性から一つに決まる．以下の本試験では，この空間率を有する

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試料についての測定を行う．せん断応力をゼロとした後σpreの

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垂直応力を取り除き，新たに垂直応力(σsx, x =1, 2, 3 …)を負

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荷してせん断応力を測定する(図4(a)B)．せん断応力を徐々に

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増加させたとき，粉体層が横滑りし始める直前の最大せん断応

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力がτsx(x =1, 2, 3 …)である．σpre以下の3～5点のσsxにおい

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てA-Bの操作を繰り返し，得られた結果から粉体層破壊包絡線

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(PYL：powder yield locus，図4(b))を描くことができる．

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図4 測定中の垂直応力及びせん断応力の時間経過図(a)と粉体層破壊包絡線(b)の例

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