近赤外線水分計による
水分量モニタリングシステム
盛土材料の水分量をリアルタイムに計測
水分量モニタリングシステムは、近赤外線水分計を用いて土砂の水分量をリアルタイム（迅速かつ連続的）に測定するシステムです。セメント改良土を用いた盛土やCSG（Cemented Sand & Gravel）ダムなどの施工において、工事現場周辺で発生する土砂を盛土材料として用いる際、盛土材料の選別や水分量管理に本システムを活用することができます。
従来の炉乾燥法などでは、測定時間が掛かり測定頻度も少なかったのに対し、本システムにより含水比のばらつきを迅速に把握できるので、密度や止水性といった盛土のばらつきを低減する品質管理に反映できます。
2024年度エンジニアリング奨励特別賞
令和5年度ダム工学会賞 技術開発賞
令和5年度地盤工学会賞 技術開発賞
特許登録済
CSG製造プラントに設置した近赤外線水分計
- キーワード
- 水分計、近赤外線水分計、水分量、含水量、含水比、品質管理、土質材料、セメント改良土、CSG工法、台形CSGダム
システムの概要
近赤外線水分計は、対象材料に含まれる水分量に応じて波長が減衰するという近赤外線の特性を利用して水分量を迅速に測定する計測方法です。鹿島は、食品分野などで実績がある近赤外線水分計を、建設現場の施工環境下で使用できるように改良しました。本システムによって、ベルトコンベア上を移動する盛土材料の水分量を連続的に測定することができます。
従来、盛土材料の品質管理では、使用する盛土材料の水分量（含水比）を1～2回/日の頻度で測定しています。また、台形CSGダムでは、CSG製造時の品質管理として、1回/1～2時間の頻度で水分量を測定します。鹿島では、本システムをCSG製造プラントやセメント改良土製造プラントなどにおける盛土材料のリアルタイム水分量モニタリングに利用し、盛土材料の選別や水分量管理に活用することで、盛土の品質を高めることができます。
CSG製造プラントにおける水分量モニタリングシステム活用状況（大滝地区地すべり対策工事）
水分量（含水比）のリアルタイム測定結果例
さらに、フィルダムのコア盛立などの締固め管理において、施工可否を判断する盛立材料の含水比を携帯型近赤外水分計により現地で瞬時に測定できます。
携帯型近赤外水分計による含水比計測状況
キャリブレーション測定状況
特長・メリットココがポイント
リアルタイムの水分量把握による詳細な品質管理
従来の測定方法では困難だった水分量のリアルタイムな把握が可能となり、これによってより詳細な品質管理が可能となります。
- JISで規定される炉乾燥法の測定時間は12～24時間/1回試料、電子レンジ法の測定時間は5～10分/1回、RI法の測定時間は1分程度/1回
- 近赤外線水分計は3秒程度/試料
水分量（含水比）の測定に要する時間の比較
様々な地盤材料への適用が可能
これまでに、以下に示す多様な地盤材料に適用しています。
- 砂質土
- 砂礫、CSG材
- 粘性土
- セメントなどによる改良土、安定処理土
適用した地盤材料の例
適用実績
成瀬ダム堤体打設工事（第1期・第2期）
場所：秋田県東成瀬村
工期：2018年5月～2026年12月
発注者：国土交通省東北地方整備局
規模：台形CSGダム
堤高114.5m 堤頂長755.0m 堤体積485万m3
小石原川ダム本体建設工事
場所：福岡県朝倉市・東峰村
竣工年：2021年3月
発注者：水資源機構
規模：中央コア型ロックフィルダム
堤高139m 堤頂長558m 堤体積870万m3
大滝地区地すべり対策
場所：奈良県吉野郡
竣工年：2011年12月
発注者：国土交通省近畿地方整備局
規模：CSG盛土工22.5万m3
水中不分離コンクリート2.5万m3
鋼管杭工64本（Φ800 L=33.5～55.5m）
学会論文発表実績
- 「CSG材の表面水量全量管理システム ―システムの構成―」，土木学会，第79回年次学術講演会，2024年
- 「成瀬ダムにおけるCSG材の表面水量の全量管理技術」，ダム工学研究発表会，2023年
- 「ロックフィルダム盛立におけるコア材製造時の新しい品質管理（その1）近赤外線水分計による含水比の全量管理」，土木学会，第73回年次学術講演会，2018年