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まず、砂の密度状態を知るのに土の締固め試験では推し量れないと思います。
同試験では最大乾燥密度になるところが最適含水比ということになります。
このことは何を示すかというと、水を加えたことによって、試料が一番頑丈になるところを探しています。
なぜ頑丈になるかというと、水を抱え込む物質が試料内にあるからです。
もう一つは、水を加えることによって大小混在した粒径がかみ合って頑丈になるということです。
さて、砂（単一粒径の石も同じです）の単一粒径については、水を加えても吸水性質のある土粒子もないし、粒径がかみ合うこともないです。
なので、土の締固め試験ではまともな値を得ることは出来ないのだと思います。
砂の最大密度を得るには、JIS A 1224で得るしか方法がないのではないかと思います。
それでも、おわん型の曲線になるんですね。多分左右対称のお椀ですね。私はほとんど平行線になるのだろうと思っていました。
さて、