Invloed van organische stof en lutum op de verdichtbaarheid en de mechanische sterkte van zand

r

NOTA 1076

-ZD

maart 1979

NN31545.1076

Instituut voor Cultuurtechniek en Waterhuishouding Wageningen

INVLOED VAN ORGANISCHE STOF EN LUTUM OP DE VERDICHTBAARHEID EN DE MECHANISCHE STERKTE VAN ZAND

J. Beuving

BIBLIOTHEEK

STARINGGEBOUW

Nota's van het Instituut zijn in principe interne communicatie-middelen, dus geen officiële publikaties.

Hun inhoud varieert sterk en kan zowel betrekking hebben op een eenvoudige weergave van cijferreeksen, als op een concluderende discussie van onderzoeksresultaten. In de meeste gevallen zullen de conclusies echter van voorlopige aard zijn omdat het onder-zoek nog niet is afgesloten.

Bepaalde nota's komen niet voor verspreiding buiten het Instituut in aanmerking

V _{\NJ 1}

-02

r

n

I N H O U D Biz. 1. PROBLEEMSTELLING 1 2. PROEFOPZET 2 2.1. Gebruikte grond 2 2.2. Gebruikte apparatuur 3 2.3. Werkwijze 5 3. VERDICHTBAARHEID 6

3.1. Invloed van druk 6 3.2. Invloed van vochtgehalte 8

3.3. Invloed van organische stof 12 3.4. Vergelijken van verdichtingsmethoden 14

4. MECHANISCHE STERKTE 16 4.1. Invloed van volumieke massa en

vocht-gehalte bij kleihoudend zand 16 4.2. Invloed korrelgrootte van zand 20 4.3. Invloed van mate van verdichting en

vochtgehalte bij humushoudend zand 22

5. SAMENVATTING EN CONCLUSIES 25

LITERATUUR 29 BIJLAGEN

1. PROBLEEMSTELLING

Een aspect in het bodemtechnisch onderzoek dat al een aantal jaren veel aandacht krijgt is de draagkracht van de grond. De draag-kracht is van belang bij het berijden van de grond met landbouwvoer-tuigen, het weiden van vee, het bespelen van sportvelden en het ge-bruik van recreatieterreinen. Maatregelen die op de verbetering van de draagkracht gericht zijn, zijn ontwatering of het verschralen van een humeuze- of kleihoudende toplaag met zand. Door dieper te ontwateren kunnen voorjaarswerkzaamheden op bouw- en grasland vroe-ger aanvangen en is het in de herfst mogelijk met minder risico la-ter te oogsten. Een zandige of zandiger gemaakte toplaag geeft op grasland en sportterreinen.meer stevigheid.

Naast de aanwezige vegetatie zijn de belangrijkste grootheden die de draagkracht van de toplaag bepalen: de granulaire samenstel-ling, het organisch stofgehalte, het vochtgehalte en de dichtheid. Verbetering van de draagkracht moet worden gezocht in beïnvloeding van genoemde factoren. Een maatregel als ontwatering maakt de

top-laag of de bouwvoor droger en dichter. Verschralen door bezanden wijzigt de granulaire samenstelling en verlaagt het organische

stof-gehalte. Belasten van de grond door berijden, beweiden of bespelen _3 verhoogt de dichtheid waardoor de volumieke massa (g cm ) in de bouwvoor of de toplaag toeneemt. Vergroting van de draagkracht via beïnvloeding van genoemde factoren vereist kennis van de mate waarin de factoren afzonderlijk en in onderlinge samenhang de mechanische

sterkte van de grond beïnvloeden.

Uit het oogpunt van de draagkracht is verdichting een grondver-beteringsmaatregel. Te sterke verdichting van grond moet voorkomen worden, waar het gronden voor plantenproduktie betreft. Het kan

pro-blemen geven op het gebied van de waterafvoer, de bewortelbaarheid en de water- en luchthuishouding. Zowel voor het voorkomen als voor het bevorderen van de dichtheid is het van belang te weten hoe de

gevoeligheid voor verdichting afhangt van vochtgehalte, samenstel-ling en mate van belasten van grond.

Indien maatregelen genomen worden ter verbetering van de mechani-sche sterkte in verband met de draagkracht, zoals ontwatering of ver-dichting is het belangrijk te weten in welke mate de mechanische sterkte afhangt van de vochthuishouding en de dichtheid van de top-laag. Het effect van de dichtheid en de vochthuishouding op de me-chanische sterkte kan sterk verschillen door verschil in samenstel-ling van gronden.

2. PROEFOPZET

2.1. G e b r u i k t e g r o n d

Aanleiding tot het onderzoek was de vraag, in welke mate kan de bespeelbaarheid van sportvelden worden verbeterd via de mechanische

sterkte of draagkracht van de toplaag. De toplaag van sportvelden be-staat veelal uit zand of uit met zand zeer sterk verschraalde grond. Zandige toplagen kunnen sterk verschillen wat betreft het humus- en kleigehalte. Daarom staat in dit onderzoek centraal, de invloed van het humus- en kleigehalte op de verdichtbaarheid en de mechanische

sterkte van zand.

Als uitgangsmaterialen voor het onderzoek naar het effect van humus op de verdichtbaarheid en mechanische sterkte zijn gekozen twee dekzanden, de één met nauwelijks en de ander met 8,6% organi-sche stof. Door menging van deze twee zanden zijn drie tussenliggen-de humusgehalten verkregen.

Bij bezanding of verschraling van kleigronden worden in de prak-tijk voornamelijk twee soorten zand gebruikt, duinzand of verwant zee- of IJsselmeerzand en het wat grovere rivierzand. Voor het onder-zoek naar het effect van het kleigehalte op de verdichtbaarheid en de mechanische sterkte is gekozen voor een duinzand (M50 • 195) en

een rivierzand (M50 = 290). De twee zandsoorten zijn in verschillen-de verhoudingen met een lichte rivierklei intensief gemengd. De meng-verhouding is hierbij gebaseerd op het gewenste lutumgehalte van het mengsel. Bij de keuze van de klei is gelet op de mogelijkheid van zo natuurlijk mogelijke menging van klei en zand.

Een overzicht van de gebruikte materialen geeft tabel 1.

2.2. G e b r u i k t e a p p a r a t u u r

Voor het samendrukken van de grond is een apparaat ontworpen waarmee kolommen grond tot 100 cm lengte kunnen worden samengedrukt. Het apparaat bestaat uit een stalen frame met een verstelbaar stem-pel. Op een drukcylinder is een voetplaat bevestigd waarop ringen komen te staan. Grond in de ringen wordt verdicht door met een hy-draulische pomp de grond in de ringen tegen het stempel te drukken. De aan te brengen druk wordt gemeten via een drukring van het merk Soiltest, type PR 20 welke boven het stempel is geplaatst. Deze ring heeft een meetbereik van 0 tot ca. 1000 kg.

Een grondpers van het merk Soiltest, type 500D is omgebouwd tot sondeerapparaat om de mechanische sterkte van de monsters te meten. De in ringen opgesloten monsters grond worden op een voetplaat ge-plaatst welke door een spindel omhoog wordt gebracht, aangedreven door een electromotor. In de plaats van het stempel werd een conus gemonteerd met een basisoppervlak van 1 cm en een tophoek van 60 . De weerstand welke de conus bij het met constante snelheid indringen van de grond ondervindt wordt gemeten door middel van een drukring.

2

Door het gebruik van een 1 cm conus wordt de indringingsweerstand -2

zonder omrekenen gemeten in kg cm

Zowel bij het samendrukkingsapparaat als het sondeerapparaat zijn op de meetring rekstrookjes aangebracht. Via deze rekstrookjes kan de gebruikte of benodigde druk met een recorder worden geregistreerd.

60 c CU S

•a

_« o> s o e o> 6 -o <a a > o C 01 M 73 C re CO - o • H B <U N Ol 73 Ol > O c j (0 o o CM I o o o o I o —. —. CM o o o o - » - » vo en m en O 00 o — o 00 lO u-| lO O iO IT) CT« m Ol u i CM • i o n CM - » — - » — — r -o -o -o -o -o • * m n o «o O CM - » vO 00 CM «O 00 00 O O o> -m CM o en CM en en en m i o CM en s f m i o — — — — — - » CM C~ CM - ï O O O O O en m CM CM — ^ I O N C O O - r vo r-. ao O o o o o — o o o o — n o r ^ c M o m o A o c o c o ON ON 00 00 i£> CO N N m CN — — — — — CMCMCMCMCM en CM ON r^ i ü s «o m t n ^ — O oo r-. o — CM CM en m o ON oo r - o — — CM en m — C h t O P l N o co m CM CM ON m CM — ON o r-» «» CM — i£> CM ON CM O 00 en CM o — -» en se en m en - ï o o l£> CM -» CN — r-. r^ 00 C M Ü en en m -» CO CU co 00 e 01 • o E etl ON »û en co m CM CM CM — — ON o — o o N M o m - ï CM CM CM — — ND m -a- en CM o \ m i o o * CM o o ON oo oo en en CM CM CM co r-i 01 CO 00 a m . H at r-4 1 •o B CO CO — O m en ON ON CM 00 r -en — O o en — Vf) CM o en en — o m CM en CM CM ON r^ CM — O o CM m oo o en CM O en co CM r--m CTN 0 0 s t CM o m m — CM CM — e n ON m C M C M ON - » CM — r». O o 00 vO — CM O O i o m oo m m en - » ON ON - » r - CM m m 00 >£ n vc m CN oo n N - N > Û •3" -et C l C l ON < T eo CM — CTi — <r r » o -3* i n m m \ o \ o 60 I O m - * — o ^D CM r* ~ <fr O M lO N tN • * cN m < t \ D r-. ON s r o \ û oo r o o \ 0 m r* CN >^ vo r - o \ o i ^ i n r * < r » 0) > 60 C U cO CO J3 i ß 7 CM lO vo CM en O - » o CM o i I-- 00 lO O — en m r -CM en en - » - » r-. co O en CM CM <r CM o CM o s r o H h . N N N O O — — «M — ON NO en co o c o m c N c o CM en m r - ON CN en I D N o> o - » CM - » vo <r oo o m o o vo — oo -a-CM -a-CM en en < r o o o o - * o o o o - » a r. o en r* •»• n o en r -B <0 u o 10 <0 • H M 01 4J CO B m

9

co M 4J • H 3 7 3 7 3 a c < 0 cO N N M Jt 01 01 73 73 • • CO Xs 71 B CO N B • H 3 • H 01 —I 73 M t O 73 • 73 B M N U 0) • H > • H M • eu K on B • H 71 3 O J= kl III > DC B 01 S CO O o ~ J3 43 J3 M lO lO en r - m CM -a- r^ + + + CO CO CO oo - » -a-« n n lO CM - » M O « j a o o — 73 73 73 73 73 r - oo ON o r en m r^ o r -— CM en m \£> + + + + + o Ü u o o en CM — o en •> M » » « l£> - » CM O CM oo r-. i£> m en 0) 0) 0) 0) 0) O oo i£> ^ m r-. ^ CM O CM oo r-. uO i n en + + + + + o CM - » i o m «t M M «t M en i n r. cri r -— CM en . * ij3

2.3. W e r k w i j z e

Er zijn metalen ringen met een diameter van 10 cm en een ringhoog-te van 5 cm gebruikt. Door de ringen ringhoog-te stapelen en met een rubber manchet onderling te verbinden ontstaat een kolom. Na het vullen met grond worden de ringen weer onderverdeeld in afzonderlijke monsters

3

welke een inhoud hebben van 392,7 cm of een veelvoud hiervan. Het invullen van de kolommen met grond is uitgevoerd in laagjes van 2,5 cm met een droge volumieke massa (volumegewicht) van 1,40 g

-3

cm .De werkvolgorde was als volgt:

- grond waarvan vooraf het vochtgehalte was bepaald werd door toe-voeging van water of door verdamping in de laboratoriumruimte op het gewenste vochtgehalte gebracht;

- een afgewogen hoeveelheid grond met het gewenste vochtgehalte (drooggewicht 275 g) werd los in de ring of stapel ringen gestort; - na een lichte egalisatie werd gedurende 60 sec. de grond met een

-2 constante druk van respectievelijk 2, 4, 8 of 12 kg cm belast; - de oppervlakte van het drukvlak werd losgemaakt voordat er een

nieuwe hoeveelheid grond in de stapel ringen werd gestort; - deze werkvolgorde werd herhaald totdat het gewenste aantal

mon-sters (max. 22 stuks) was bereikt, vervolgens werd de kolom in af-zonderlijke monsters van 5 cm hoogte gesplitst.

De werkwijze heeft bij een nauwkeurige uitvoering een hoge be-trouwbaarheid. Alleen de eerste en de laatst gevulde ring bleek nog-al eens af te wijken door teveel of te weinig druk tijdens het bouw-proces. Deze werden dan ook buiten de metingen gehouden. De

onder-linge verschillen in droge volumieke massa tussen de monsters van eenzelfde kolom bedroeg minder dan 1%.

Dit is van betekenis waar het gaat om het vaststellen van de invloed van de samenstelling van de grond en het vochtgehalte op de

mechani-sche sterkte. Hierbij moet met een constante volumieke massa worden gewerkt.

Bij het meten van de monsters werd de conus van het sondeerappa-raat met een constante snelheid van 1 cm per minuut tot een diepte van exact 2,5 cm in de grond gedreven. De hoogst afgelezen weerstand werd als mechanische sterkte van het monster beschouwd, alle metingen

3. VERDICHTBAARHEID

De bijlagen 1, 2 en 3 geven een overzicht van de invloed van

samendrukken van de zandmengsels en de zand-kleimengsels op de volu-mieke massa, het poriënvolume en de indringingsweerstand bij

vochtge-halten die variëren van ca. 20 tot 100% verzadiging. Bij het invul-len van de kolommen heeft tot een overzadigingsgraad van ca. 70% geen meetbaar vochttransport plaats. Was de grond natter dan werd tijdens het samendrukken overspannen water uitgeperst via de poreuze bodem-plaat van de kolommen. In deze gevallen was het vochtgehalte voor en na samendrukken niet meer hetzelfde. Het vochtgehalte vóór samen-drukken is gegeven.

3.1. I n v l o e d v a n d r u k

Fig. 1 geeft het effect van druk op volumieke massa en poriën-volume bij verschillende vochtgehalten. De volumieke massa (poriën-volume- (volume-gewicht) en het poriënvolume zijn uitgezet tegen het vochtgehalte voor samendrukken bij toenemend organisch stof- of lutumgehalte. De

invloed van druk blijft uit de onderlinge afstanden tussen de curven bij eenzelfde vochtgehalte.

"~~ Bij dekzand waarin nauwelijks organische stof voorkomt is het -2 effect van toename van belasting van 2 naar 12 kg cm op de volu-mieke massa gering. De haakweerstand tussen de zandkorrels en het ontbreken van materiaal om de poriën tussen de korrels op te vullen voorkomen een hoge dichtheid, ook bij een hoge belasting. Humusarm zand blijkt onder droge omstandigheden al een dichtheid te hebben die door druk slechts weinig te verhogen is. Een toenemende hoeveel-heid humus heeft aanvankelijk een verhoging van de volumieke massa

-3 tot gevolg, ondanks de lagere soortelijke massa (g cm ) van organi-sche stof. Bij de verdere toename van het humusgehalte wordt de in-vloed hiervan steeds duidelijker merkbaar op alle vier drukniveaus. De verschillen in druk gaan gepaard met toenemende verschillen in volumieke massa. Bij 6,6% is de spreiding in poriënvolumia tussen de hoogste en de laagste druk onder zowel natte als droge omstandighe-den verviervoudigd ten opzichte van humusarm zand. Het meest

duide-volumieke massa (g c m -3) \ 1 4 Q. dekzand org.stofgetv 0A% . t i i • • 1>a0. duinzand ^

vochtgehelte veer Mmendrukken (gewKI

Fig. 1. Samenhang tussen volumieke massa, vochtgehalte en druk bij: 5 organisch stofgehalten in matig fijn dekzand, 5 lutumgehal-ten in matig fijn duinzand en 5 lutumgehallutumgehal-ten in matig grof rivierzand

lijk komt het verschil in druk bij 8,6% organische stof naar voren. Dekzand blijkt in toenemende mate sterk drukgevoelig wanneer het humusgehalte de 4% te boven gaat. Hierbij leidt een hoge belasting van de grond tot een sterke verdichting.

De invloed van de uitoefende druk op duin- en rivierzand met klei-bijmenging is ondanks verschil in korrelgrootte gelijk. Het rivier-zand met een gelijke fractieverdeling als het duinrivier-zand in de fijnere fracties (< 105 y) laat zich wel meer verdichten bij eenzelfde belas-ting en vochtgehalte. Zand met weinig lutum laat zich door een sterke drukverhoging weinig verder verdichten evenals bij het humusarme dek-zand is geconstateerd. Het toenemen van het lutumgehalte van 4 tot 7% heeft bij alle drukniveaus een verhoging van de volumieke massa tot gevolg, de onderlinge verschillen in dichtheid tussen de drukniveaus blijven nagenoeg gelijk. Ook bij een verdere stijging van het lutum-gehalte tot 17,4% blijven tussen de aangebrachte drukken de onder-linge verschillen in dichtheid nagenoeg constant. Naarmate het lutum-gehalte hoger is neemt bij het toenemen van de belasting de volumie-ke massa evenwel duidelijk toe. Onder droge omstandigheden is bij geringe belasting de dichtheid van de meest lutumhoudende gelijk aan het meest lutumarme zand.

Voor lutumhoudende zanden geldt dat de invloed van belasting op de verdichtbaarheid toeneemt, naarmate het lutumgehalte hoger is. In fig. 1 komt dit tot uiting door een sterker verloop van de cur-ven van de volumieke massa bij de vier drukniveaus.

3.2. I n v l o e d v a n v o c h t g e h a l t e

Onafhankelijk van samenstelling of drukniveau worden steeds de grootste dichtheden onder de natste omstandigheden gemeten. Om afna-me van het poriënvoluafna-me bij belasten onder natte omstandigheden mo-gelijk te maken moet water worden afgevoerd. Onder natte omstandig-heden bepaalt de doorlatendheid van een belaste grond hoeveel over-spannen water wordt afgevoerd en daarmee de mate van verdichten van de grond.

In fig. 2 is het effect van het vochtgehalte per verdichtings-trap afleesbaar uit de onderlinge afstanden tussen lijnen van gelijk

1 drgklkg ciTi2)-»2 volumleke massiger« ) 12 JLI I 1 I L 4 7 10 13 16 10 13 16 utum (Wo)

Fig. 2. Samenhang tussen volumieke massa en organische stof- of lutumgehalte voor zand bij 4 vochtgehalten en 4 drukniveaus

vochtgehalte. De figuur geeft voor dekzand het verband tussen volu-mieke massa en organisch stofgehalte en voor duin- en rivierzand

dat tussen volumieke massa en lutumgehalte (deeltjes < 2 u) bij vier drukniveaus.

Bij de lagere vochtgehalten blijkt de invloed van toenemend vocht-gehalte van 10 naar 13% op de verdichtbaarheid van dekzanden met ver-schillende organisch stofgehalten overal ongeveer even groot te zijn. Bij de hogere vochtgehalten, 19% en in mindere mate 16% zien we gaan-de van 0,4 tot 4,3% organische stof een toenemend effect van het

vochtgehalte op de verdichtbaarheid. Wanneer het organisch stofgehal-te hoger wordt neemt de invloed van het vochtgehalstofgehal-te weer af. Gesstofgehal-teld kan worden dat de invloed van het vochtgehalte op de verdichtbaarheid bij lagere organisch stofgehalten groter is dan bij hogere. Bij hoge-re organisch stofgehalten is het vooral de toename van de aangelegde druk die de dichtheid van het materiaal doet toenemen. De mate van verdichting en de invloed van het organisch stofgehalte op de volu-mieke massa wordt in het volgende hoofdstuk gedefinieerd door de mi-nimale en de maximale dichtheid ervan te bepalen.

Bij de zand-kleimengsels gaat het toenemen van het vochtgehalte duidelijk gepaard met een sterke toename van de dichtheid. Zeer gro-te verschillen in volumieke massa worden gemegro-ten, welke grogro-ter wor-den met het toenemen van het lutumgehalte. Wanneer het lutumgehalte

laag is neemt de dichtheid met het toenemen van het vochtgehalte weinig toe. Bij 13 à 17% lutum is de invloed van 3% meer vocht op de dichtheid ongeveer gelijk aan de invloed van een toename van het vochtgehalte met 9% bij het lutumgehalte van 4%. De invloed van

be-lasten op de dichtheid is in vergelijking tot de invloed van vocht-toename gering. Bij het belasten van de zand-kleimengsels onder ver-gelijkbare omstandigheden van vocht- en lutumgehalte wordt al bij 2 kg cm een dichtheid bereikt die 95% bedraagt van de dichtheid, die bij 12 kg wordt gevonden.

Bij het hoogste lutumgehalte buigen de curven van grof zand in fig. 2 bij alle vochtgehalten af ongeacht de druk. Bij fijn zand doet

-2

zich dit vooral bij 2 en 4 kg cm voor. De grootste verdichting van lutumhoudend zand heeft plaats bij een lutumgehalte van ca. 15%. Bij een verdere toename van de kleifractie gaat de cohesie van de fijne-re delen het verdichten steeds meer tegen.

Het verhogen van de dichtheid van kleiarm tot sterk lutumhoudend zand kan worden voorkomen door het uitsluitend te belasten onder drogere omstandigheden. Tussen de meest droge en de meest natte

om-standigheden is bij gelijke druk het verschil in volumieke massa ongeveer tweemaal zo groot als die tengevolge van een drukverhoging

-2

van 2 naar 12 kg cm . Door de grote invloed van het vochtgehalte leidt een geringe belasting onder natte omstandigheden al tot een hoge dichtheid en wel des te sterker naarmate het lutumgehalte hoger is. Dit betekent voor de praktijk dat kleine belastingen onder natte omstandigheden al tot sterke verdichtingen leiden.

Bij matig fijn duinzand geeft een lutumgehalte van 10% bij een

-o vochtgehalte van 16% en een druk van 2 respectievelijk 12 kg cm

-3

een volumieke massa van 1,68 en 1,77 g cm . Onder gelijke

omstandig-_3 heden wordt voor het matig grove rivierzand 1,79 en 1,89 g cm

ge-meten. Beide zanden reageren met een gelijke toename van de volumieke -2

massa op een drukverhoging van 2 naar 12 kg cm . Het niveau van de volumieke massa ligt bij het grovere rivierzand echter hoger,

het-geen een gevolg is van een gemiddeld grovere korrelgrootte (fig. 3 ) . oppervlakte (mm*) 20 15 10 5 _ 0|_

grofheid van het zand (M50)

y 195

duinzand

rivierzand

290

1.00 120 1.40 1.60 180 200

volumieke massa (gern3)

Fig. 3. Het verband tussen de gesommeerde oppervlakte van zandkorrels en de volumieke massa voor matig fijn en matig grof zand

Naarmate het zand grover is neemt het gezamenlijk oppervlak van de zandkorrels in een volume-eenheid zand af. Een kleiner oppervlak van de gezamenlijke zandkorrels zal de wrijvingsweerstand bij samendruk-ken doen afnemen en daarmee wordt de mogelijkheid om de grond te

verdichten groter. Dit verklaart het verschil in verdichtbaarheid tussen grover en fijner zand.

3.3. I n v l o e d v a n o r g a n i s c h e s t o f

De volumieke massa is voor zanden met een verschillend organisch stofgehalte geen juiste maat voor verdichting door het grote

ver--3

schil in soortelijke massa (g cm ) van zand en humus. Klei en zand

hebben ongeveer dezelfde soortelijke massa dat ongeveer tweemaal zo hoog is als dat van organische stof. Ter vergelijking van de dicht-heid van zanden wordt het begrip relatieve dichtdicht-heid gehanteerd, waarbij de actuele dichtheid van zand vergeleken wordt met zijn mini-male en maximini-male dichtheid (HUIZINGA, 1969).

Voor grond verschillend in organisch stofgehalte introduceerde SCHOTHORST (1968) een andere berekeningswijze van.de relatieve dicht-heid. Bij zijn onderzoek berusten de veldwaarnemingen op landbouw-kundig gebruik en daarmee overeenkomende belastingen en organisch stofgehalten van de grond. In een aanvullend laboratoriumonderzoek werd de maximale dichtheid van grond bepaald bij een druk van 4 à 5

-2

kg cm en organisch stofgehalten van 10 tot 90%. De druk van 4 à 5 -2

kg cm bedraagt slechts 30 à 40% van de toegepaste druk van 12 kg

-2

cm in het hier beschreven laboratoriumonderzoek. Bovendien is geen grond met een organisch stofgehalte hoger dan 10% gebruikt. Substi-tueren van de gemeten waarden in de door Schothorst gegeven formule leidt dan ook tot onwaarschijnlijke getallen.

Om toch de dichtheid van de gebruikte organische stofhoudende zanden te kunnen vergelijken is de minimale en de maximale dichtheid ervan bepaald. De minimale dichtheid werd gemeten aan luchtdroge los gestorte monsters. Voor de maximale dichtheden werden de hoogst ge-meten volumieke massa's genomen, verkregen bij een druk van 12 kg

-2

cm . Omdat in de samendrukkingsproeven de organisch stofarme zanden -2

met 0,4 en 2.3% humus bij een druk van 12 kg cm niet maximaal

den verdicht zijn hiervoor waarden voor de maximale dichtheid ont-leend aan trillingsproeven (gestippelde lijn). Dat de volumieke massa van zanden met een verschillend organisch stofgehalte geen goede maat

is voor de dichtheid laat fig. 4 duidelijk zien. Wanneer het orga-nisch stofgehalte toeneemt, neemt het verschil tussen minimale en maximale dichtheid toe en komen beide bij een lagere volumieke massa

te liggen. Voor een losse pakking staat bij een laag organisch stof-gehalte van 0,4% een volumieke massa van 1,60 g cm , terwijl bij

een organisch stofgehalte van 8,6% nagenoeg dezelfde volumieke massa voor een zeer dichte pakking staat. De minimale dichtheid buigt bij

een humusgehalte van 8,6% licht af.

volumieke massa (g.crff3) 2.001-1.80 1.60 1.40 1 . 2 0 -1.00 • • . ^ m a x i m a l e ^ — . . . . verdichting •«^minimale verdichting 0 2 4 6 8 10 organische stof ( % )

Fig. 4. Het verband tussen de volumieke massa en het organisch stof-gehalte bij minimale en maximale dichtheid van matig fijn zand

De formule voor de relatieve dichtheid, zoals die in de grondme-chanica wordt gebruikt (HUIZINGA, 1969), geeft de mogelijkheid de mate van verdichting van zand met verschillend humusgehalte te bere-kenen :

Dr m m

'min ^max

x 100% 0 < Dr < 100

waarin: Dr P P min max relatieve dichtheid actuele dichtheid

volumieke massa bij minimale en maximale ver-dichting

100_

In fig. 5 is de mate van verdichting (Dr) berekend uit de mini-male en de maximini-male dichtheid, uitgezet tegen de volumieke massa bij

-3 verschillende humusgehalten. Een volumieke massa van 1,60 g cm

be-tekent bij 0,4% en 8,6% humus een verdichting tot 19 respectievelijk 92%.

mate van verdichting (°/o) organischstofgehalte(°/o) 8 6 6 6 4 3 2 3 04 • * + • / / / / / / 75L 5 0 2 5 _l_ _) 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80

volumieke massa (gern3)

2.00 i.cm3)

Fig. 5. Het verband tussen de mate van verdichting en de volumieke massa bij verschillende organische stofgehalten in matig

fijn dekzand

3.4. V e r g e l ij k e n v a n v e r d i c h t i n g s m e t h o -d e n

Het effect van druk of trillingen op de verdichtbaarheid van de grond wordt naast de samenstelling en het vochtgehalte waarop de krachten worden uitgeoefend beïnvloed door de methode. De methode welke wordt toegepast om de grond te verdichten kan van invloed zijn op de onderlinge verschillen welke ontstaan en moet aansluiten bij het doel waarvoor het onderzoek wordt uitgevoerd. Voor dit onderzoek

was de aanleiding het zwaar belasten van grond onder alle vochtomstan-digheden bij samenstellingen zoals op sportvelden worden aangetroffen. De proctortest wordt vaak gebruikt om de verdichtbaarheid van zand

als funderingsmateriaal voor wegenaanleg vast te stellen. Wanneer het gaat om maximale verdichting van humusloos zand of waar grond aan

trillingen wordt blootgesteld leent de trillingtest zich voor het verdichten.

In fig. 6 wordt de invloed van het toenemen van het vochtgehalte bij drie verdichtingsmethoden op de verdichtbaarheid van humusloos dekzand geïllustreerd. In de proctortest laat men een gewicht vallen op grond in een afgesloten cylinder. Door van een afgesloten cylinder gebruik te maken is bij hoge vochtgehalten geen afvoer van water mo-gelijk vanuit de kolom. Hierdoor zal met toenemend vochtgehalte vanaf een zekere dichtheid de volumieke massa weer afnemen. Dit komt door-dat de volumieke massa van water een factor 1,7 lager is als die van zand. Bij de trillingtest en het samendrukken wordt het overspannen water wel afgevoerd. Een toename van het vochtgehalte van het zand

in uitgangstoestand van droog naar 5 à 8% (veldcapaciteit) doet het poriënvolume bij de trillingtest sterk toenemen terwijl in de proc-tortest de grond juist bij die vochtgehalten de grootste dichtheid bereikt. Een verdere toename van het vochtgehalte leidt bij een vocht-gehalte van ca. 18% tot een gelijke dichtheid (DE HAAN en BEUVING,

-2 1966). Het samendrukken van zand met een kracht van 2 tot 12 kg cm

geeft een effect overeenkomend met de trillingtest.

poriën volume(°/o) » s a m e n d r u k k e n 4 5 i- y,o—v m e t 2 t / m 12 kg cm 4 0 3 5 10 15 2 0 2 5 v o c h t g e h a l t e t g e w «Vo)

Fig. 6. De invloed van drie verschillende verdichtingsmethoden op de verdichtbaarheid van zand bij een toenemend vochtgehalte

4. MECHANISCHE STERKTE

De mechanische sterkte van de grond is gemeten als indringings-2 weerstand van een conus met een basisoppervlak van 1 cm . Gemeten is

2

in het midden van de monsters (opp. 78,6 cm ) tot een diepte van 2,5

cm. De monsters waren in viervoud zorgvuldig geprepareerd wat betreft -3 samenstelling, vochtgehalte en volumieke massa (g cm ) .

Door het stapsgewijs toenemen van het lutumgehalte in duin- en rivierzand en van het humusgehalte in dekzand kon de invloed hier-van op de mechanische sterkte worden bepaald. In de bijlagen 1, 2 en 3 waarin het effect van samendrukken voor verschillende samenge-stelde zanden bij verschillende vochtgehalten is weergegeven is ook de indringingsweerstand gegeven zoals die bij de verkregen dichthe-den gemeten werd.

Om de invloed van het vochtgehalte op de verdichtbaarheid en de mechanische sterkte zichtbaar te maken, zijn de gegevens uit de

bij-lagen 1, 2 en 3 grafisch bewerkt. Een vergelijking van het verdich-tingseffect op de volumieke massa en de mechanische sterkte voor de verschillende samengestelde zanden wordt hierdoor mogelijk bij een reeks vochtgehalten (bijlagen 4, 5 en 6 ) .

4.1. I n v l o e d v a n v o l u m i e k e m a s s a e n

v o c h t g e h a l t e b i j k l e i h o u d e n d z a n d

De gegevens uit bijlage 4 betreffende kleihoudend matig fijn duinzand zijn in fig. 7 uitgezet. De drukken van 2, 4, 8 en 12 kg

—2

cm waarmee het traject van volumieke massa's is bereikt zijn even-eens aangegeven. Elk van de 5 onderdelen van de figuur geeft de

sa--2

menhang tussen de indringingsweerstand (kg cm ) en de volumieke massa bij een lutumgehalte en 4 vochtgehalten. Duidelijk komt de in-vloed van vochtgehalte en druk bij afname van het lutumgehalte tot uiting.

In fig. 8 zijn de curven gerangschikt naar het vochtgehalte. Elk van de 4 onderdelen geeft het verband tussen de indringingsweerstand en de volumieke massa bij 5 lutumgehalten. De helling van de curve geeft het effect van het toenemen van de volumieke massa op de

i ndrinaingsw terstond ( kg cm") 4 0r< 2 m u ( ° / o ) 17.4 zond (M 5 0 ) 169 1 8 2 13 187 1 0 druk ( k g c m2) 2.4.8*1112 vochtgehalte (g«w°/o; 7.9,i1en13 _l 12 J. 4 , 2 , «-13 7 1 9 0 . ' 2 . 2< - I L—i_ 130 M O 160 180 2 0 0 130140 160 160 2 0 0 1 3 0 1 4 0 160 180 2 0 0 1 3 0 V » 160 180 2 0 0 1 3 0 1 4 0 160 180 200 volumieke massa ( g e m2)

Fig. 7. Het verband tussen de indringingsweerstand en de volumieke massa bij vijf lutumgehalten, vier vochtgehalten en vier drukniveaus indringingsweerstand (kgcnV) 4 0r vochtgehalte(gewa/a) 7 / / 1 1 1 1 1 I I I I 13 lutumgehalte ( % ) -. * M O 1 5 0 1.60 170 t 8 0 140 1.50 1.60 1.70 1.80 1.40 1 5 0 1.60 170 1.80 140 1 5 0 1.60 t 7 0 1.80 v o l u m i e k e m a s s a (gcriV)

Fig. 8. Het verband tussen de indringingsweerstand, de volumieke massa en het lutumgehalte bij vier vochtgehalten

nische sterkte van de grond gemeten als indringingsweerstand, terwijl de onderlinge afstand van de curven de invloed van het lutumgehalte geeft. Bij eenzelfde vochtgehalte is de invloed van de volumieke mas-sa op de indringingsweerstand groter naarmate het zand meer lutum be-vat. Zo gaat bij een vochtgehalte van 7% een toename van de volumieke

-3

massa met 0,1 g cm bij een lutumgehalte van 10% gepaard met een _2 toename van de indringingsweerstand met 4,8 kg cm en bij 17% lutum

-2

met 13,5 kg cm . D e invloed van het lutumgehalte op de mechanische sterkte is groter naarmate de volumieke massa groter is, dus wanneer het zand meer is verdicht. In weinig verdichte toestand, dat wil

-3

zeggen bij een volumieke massa van 1,50 g cm en 7% vocht gaat een stijging van het lutumgehalte van 10 naar 13% gepaard met een

toena--2

me van de indringingsweerstand met 9,8 kg cm . Bij een volumieke -3 -2 .

massa van 1,60 g cm met 18,4kg cm .Ditzelfde beeld zienweook bij 9% en 11% vocht. Een vergelijking van het niveau van de curven bij de vochtgehalten van 7, 9, 11 en 13% laat zien dat de indringings-weerstand meer afneemt met het natter worden van de grond wanneer de grond een hogere volumieke massa heeft. Dus naarmate de grond meer

is verdicht reageert de indringingsweerstand sterker op veranderingen in het vochtgehalte. In tabel 2 worden de afzonderlijke effecten bij eenzelfde volumieke massa en vochtgehalte bij kleihoudend matig fijn duinzand bij vier lutumgehalten nader geïllustreerd.

Opvallend is dat de indringingsweerstand van zand met weinig lutum zo laag is. Dit komt enerzijds doordat dit lutumarme zand zich ondanks hoge belastingen moeilijk laat verdichten en anderzijds door de geringe samenhang tussen de korrels. De indringingsweerstand is gemeten in de bovenste 2,5 cm van samengedrukt zand. Hierbij is het mogelijk dat de zandkorrels rond de penetrerende conus zijdelings

omhoog wegstromen omdat afschuiven van het zand niet wordt tegenge-gaan. Wanneer door het van boven belasten van het zand zijdelings wegstromen van de korrels wordt belet, wordt een aanzienlijk hogere indringsweerstand bij lutumarm zand gemeten.

Wat betreft het effect van het lutumgehalte kan gesteld worden dat lutumgehalten tot 7% weinig bijdragen aan de stabiliteit van duinzand. Een verhoging tot 10% heeft echter al een zeer duidelijk

Tabel 2. De invloed van het vocht- en lutumgehalte op de indringings-weerstand bij vijf verschillende volumieke massa's

Volumieke m o o « i% massa (g cm ) 1,48 1,53 1,58 1,63 1,68 Lu turn %

7

10

13

17

7

10

13

17

7

10

13

17

7

10

13

17

7

10

13

17

7

2,8

5,2

10,4 13,3

4,7

7,7

14,7 20,1 -10,1 19,1 26,8 -33,8 -— Indringingsweerstand (kg cm vochtgehalte (gew. %)

9

—

-2,8

4,7

8,7

16,2

4,5

6,6

12,1 22,7

-8,5

15,5 29,2 -—

11

-11,9

3,0

4,0

7,1

17,9

-5,4

9,4

23,7 -11,8 29,7 •2)

13

—

-9,6

-3,4

5,2

13,4

-4,6

6,8

17,4

effect vooral onder drogere omstandigheden. Dit geldt nog sterker voor de lutumgehalten van 13 en 17%. Wanneer het vochtgehalte toe-neemt toe-neemt de bijdrage aan de mechanische sterkte van het lutumge-halte sterk af. In het zeer natte traject is nog maar weinig

ver-schil in indringingsweerstand bij hoge en lage lutumgehalten (fig. 9 ) . De figuur toont het verband tussen de indringingsweerstand en vochtgehalte van relatief droog tot verzadigd zand. De volumieke massa van de verschillende samenstellingen is niet hetzelfde want door het belasten van zand met verschillende lutumgehalten worden verschillende dichtheden bereikt (tabel 2 ) . Elke curve representeert de volumieke massa die wordt verkregen wanneer de verschillende zan-den onder gelijke omstandighezan-den zijn belast.

indringsweerstand (kg crrt5)

40 p matig fijn zand

vol umieke massa

(g.cm1) 1.508 1.561 1.621 1.664 1.688 10 12 14 16 18 20 22 24 26 2« vochtgehalte (g«w%>

Fig. 9. Het verband tussen de indringingsweerstand en het vochtgehal-te voor lutumhoudend matig fijn zand

De geringe verschillen in indringingsweerstand bij hoge vochtge-halten van de grond duiden erop dat onder de omstandigheden waarin de draagkracht vaak te wensen overlaat van lutum geen belangrijke bijdrage verwacht kan worden. Het opdrogen van de grond gaat gepaard met een toename van de mechanische sterkte die groter is naarmate het lutumgehalte hoger is.

4.2. I n v l o e d k o r r e l g r o o t t e v a n z a n d

De twee zandsoorten duin- en rivierzand welke respectievelijk matig fijn en matig grof zijn van samenstelling worden tot

verschil-lende volumieke massa's verdicht. Dit wordt veroorzaakt door het ver-schil in oppervlakte van de zandkorrels. Naarmate het zand grover is zal de wrijvingsweerstand afnemen en daardoor de verdichtbaarheid groter worden. Het verschil in lutumgehalte blijkt althans tot 13% hierop niet van invloed te zijn (fig. 1). Uit de beschouwing voor kleihoudend duinzand (par. 4.1) blijkt de indringingsweerstand toe te nemen met de volumieke massa.

Fig. 10 geeft voor beide zandsoorten het verband tussen de

indringingsweerstand (kgcflT) 25 vochtgehalte (gew%) 7 20 1 5 10 Li I I L J i L i — i i i i i i L i _i_ 13 klei (%) _» 7 matig fijn . . 13 zand . • , 7 matig grof « _ , 1 3 zand < / i i i i L i — l — i i i i i O 1.30 150 {70 190 130 150 170 190 130 1.50 170 1.90 130 Ï5Ö 170 190 volumiekemassa (g ciTr)

Fig. 10. Het verband tussen de indringingsweerstand en de volumieke massa voor matig fijn en matig grof zand bij twee lutum- en vier vochtgehalten

dringingsweerstand en de volumieke massa bij vier vochtgehalten en twee lutumgehalten. Een niet onderbroken curve in de figuur betreft steeds matig fijn zand terwijl de onderbroken curven betrekking heb-ben op matig grof zand van dezelfde samenstelling. De mechanische sterkte gemeten als indringingsweerstand wordt bepaald door het vocht-, het lutumgehalte en door de volumieke massa. Vergelijken we de curven bij een gelijke volumieke massa en een lutumgehalte van

13% dan is de indringingsweerstand van matig fijn zand ca. 7 kg cm hoger onafhankelijk van de gebruikte vochtgehalten. Naarmate het lutumgehalte lager is neemt bij beide zandsoorten de indringingsweer-stand sterk af en ook de verschillen in indringingsweerindringingsweer-stand tussen de twee zandsoorten. Bij 7% lutum en gelijke volumieke massa bedraagt het verschil in indringingsweerstand tussen matig fijn en matig grof

-2 zand nog 2 kg cm

Wordt de indringingsweerstand gebruikt als maat voor de mechani-sche sterkte dan is het voor een gelijke mechanimechani-sche sterkte noodza-kelijk dat matig grof zand veel sterker wordt verdicht en meer naar-mate het vocht- en het lutumgehalte hoger zijn. Gaande van 7 naar 13%

-2

-3 vocht moet matig grof zand bij 7% lutum 0,1 g cm en bij 13% lutum

-3

0,1 tot 0,18 g cm meer worden verdicht dan matig fijn zand om aan dezelfde indringingsweerstand te komen.

Doordat de mechanische sterkte van de grond onder natte omstan-digheden gering is moet voor voldoende stevigheid naar een hogere

indringingsweerstand worden gestreefd. De hiervoor noodzakelijk gro-tere verdichting van matig grof zand om eenzelfde indringingsweer-stand als bij matig fijn zand te bereiken, heeft gevolgen voor de

doorwortelbaarheid en het watervrije poriënvolume. Dit laatste neemt af en daarmee ook het waterbergend vermogen en onder natte omstandig-heden de luchtdoorlatendheid van de grond. In tabel 3 wordt dit ge-illustreerd.

Tabel 3. Het verschil in volumieke massa bij een gelijke indringings-weerstand tussen matig fijn en matig grof zand met 7% lutum en de invloed op het poriënvolume en het luchtgehalte onder natte omstandigheden Mat volumieke massa -3 g cm 1,50 1,53 1,56 1,58 ig fijn zand volume poriën 43,2 42,1 40,9 40,2 % lucht 11,2 9,5 7,7 6,5 Mat volumieke massa -3 g cm 1,60 1,63 1,66 1,69 ig grof zand volume poriën 39,4 38,3 37,1 36,0 % lucht 5,3 3,6 1,8

0

4.3. I n v l o e d v a n m a t e v a n v e r d i c h t i n g e n v o c h t g e h a l t e ' b i j h u m u s h o u d e n d z a n d

Zoals aangetoond in fig. 5 is de volumieke massa geen maat voor de dichtheid van zanden met verschillende humusgehalte. In fig. 11 is daarom de indringingsweerstand uitgezet tegen de mate van

indringingsweerstand (kgcnY) 201- vochtgehalte (g«w%) 10 _ 13 16 h umusgehalte {°/d . 8 . 6 23 50 100 19 50 100 _{5 0 100 0 50 100}

mote van verdichting (°A>)

Fig. 11. Het verband tussen de indringingsweerstand en de mate van verdichting voor matig fijn zand bij vier humus- en vier vochtgehalten

dichting, berekend uit de volumieke massa's verkregen door samendruk--2

ken met 2, 4, 8 of 12 kg cm (bijlage 6 ) . De 4 onderdelen van de figuur geven bij een constant vochtgehalte van 10, 13, 16 en 19% de samenhang tussen de indringingsweerstand en de mate van verdichten bij 4 humusgehalten. De helling van de curve geeft het effect van verdichting op de indringingsweerstand van de grond. De onderlinge afstanden tussen de curve geven de invloed van het humusgehalte op

de indringingsweerstand. De invloed van verdichting op de indringings-weerstand is bij hetzelfde vochtgehalte groter naarmate het zand

meer humus bevat ondanks dat de volumieke massa bij het toenemen van het humusgehalte afneemt. Een verdichting tot 50% gaat bij een humus-gehalte van 8,6% gepaard met een volumieke massa van 1,40; bij 6,6%

-3 met 1,45; bij 4,3% met 1,54 en bij 2,3% met 1,62 g cm .

Bij een verdichtingsgraad van 50% en een vochtgehalte van 10% neemt de indringingsweerstand af tengevolge van het afnemen van het humusgehalte van 8,6 naar 2,3% met 11 kg, van 14,3 bij 8,6% humus

-2

naar 3,2 kg cm bij 2,3%. Bij een vochtgehalte van 19% wordt de

grond bij dezelfde belasting meer verdicht. Naarmate het vochtgehalte hoger is, neemt de indringingsweerstand bij een gelijke mate van

verdichting af. Om voor het zand met 8,6% humus bij 19% vocht dezelf--2

de indringingsweerstand (14,3 kg cm ) te vinden als bij 10% vocht en 50% verdichting moet het zand tot 70% worden verdicht. Een verdich-tingsgraad van 50 respectievelijk 70% gaat bij een humusgehalte van 8,6% gepaard met volumieke massa's van 1,40 respectievelijk 1,49 g

-3

cm . De afname van de indringingsweerstand bij hogere vochtgehalten kan worden gecompenseerd door een hogere verdichtingsgraad, dat wil zeggen door een hogere volumieke massa. Dezelfde tendens zien we ook bij de andere humusgehalten terwijl de verschillen in indringings-weerstand tussen de humusgehalten gelijk blijft. Sterk verdichten on-der natte omstandigheden is van belang voor de indringingsweerstand. Wanneer dan hêt vochtgehalte weer afneemt neemt de indringsweerstand toe en wel meer naarmate het vochtgehalte lager en het humusgehalte hoger is.

Wanneer het humusgehalte van de grond hoger is neemt het vocht-gehalte toe maar de verschillen in indringingsweerstand tussen zeer humeus en matig humusarm zand blijven ongeveer gelijk door de gro-tere verdichtbaarheid van humeus zand bij hogere vochtgehalten. Ver-dichting van de grond heeft daarom meer betekenis voor het doen toe-nemen van de indringingsweerstand naarmate het humusgehalte hoger is. Matig humusarm zand met 2,3% humus is door samendrukken nauwe-lijks boven 70% te verdichten.

De verschillen in indringingsweerstand door het verschil in hu-musgehalte en het nauwelijks afnemen van de indringingsweerstand bij

een toenemend vochtgehalte tengevolge van een grotere verdichtbaar-heid bij hogere humusgehalten wijzen op een belangrijke bijdrage van humus aan de draagkracht van de grond. Wanneer het humusgehalte de 9% niet te boven gaat, gaat het toenemen van het humusgehalte

onder alle omstandigheden, onafhankelijk van de mate van verdichting, gepaard met een hogere mechanische sterkte, Bovendien is een maatre-gel als verdichting ter verbetering van de draagkracht het meest ef-fectief naarmate het humusgehalte hoger is.

5. SAMENVATTING EN CONCLUSIES

De invloed van het vochtgehalte op de verdichtbaarheid van dek-zand met humusgehalten van 0 tot 9% en van duin- en rivierdek-zand met

lutumgehalten van 4 tot 18% werd onderzocht. Het betreffen zandsamen-stellingen die vrij algemeen op sportvelden voorkomen of voor de con-structie van toplagen worden gebruikt. Als belangrijkste resultaten kwamen naar voren:

- naarmate zand meer humus bevat wordt het bij toenemende belasting sterker verdicht, zanden met weinig humus laten zich door statische belasting weinig verdichten;

- de bijdrage van het vochtgehalte aan de verdichtbaarheid is groter bij hogere vochtgehalten en lagere humusgehalten;

-2

- verschillen in druk tot 12 kg cm gaan bij humushoudend zand met veel grotere verschillen in dichtheid gepaard dan bij humusarm

zand;

- een toenemend lutumgehalte van zand tot ca. 15%, doet de verdicht-baarheid sterk toenemen, ook wanneer de belasting relatief laag is; - het vochtgehalte is van veel invloed op de verdichtbaarheid van

lutumhoudend zand en wel meer naarmate het lutumgehalte hoger is; - lutumhoudend matig grof rivierzand wordt onder gelijke

omstandig-heden (druk en vochtgehalte) bij hetzelfde lutumgehalte tot aan-zienlijk hogere dichtheden verdicht dan lutumhoudend matig fijn duinzand.

In andere proeven werd nagegaan wat het effect is van toename van de volumieke massa tengevolge van verdichting, van humus-, lutum- en vochtgehalte en de korrelgrootte van zand op mechanische sterkte. De mechanische sterke van de grond gemeten met een penetrometer (co-nus van 1 cm en een tophoek van 60 ) is een maat voor de draagkracht welke van betekenis is voor de berijd-, beweid- en bespeelbaarheid. Voor lagen zonder bovenbelasting aan de oppervlakte, de toplaag, geldt:

- over het onderzochte traject van 0 tot ca. 10% humus neemt door

verdichting de mechanische sterkte meer toe naarmate het zand meer humus bevat;

- zand met weinig humus laat zich moeilijk door samendrukken ver-dichten en heeft ook nauwelijks een hogere mechanische sterkte na verdichting;

- onder droge omstandigheden neemt de mechanische sterkte met het toenemen van het lutumgehalte sterk toe en kan dan samengaan met onaangenaam harde bodemomstandigheden;

- de hogere dichtheden die bij samendrukken van lutumhoudend matig grof rivierzand worden gevonden leiden niet tot een hogere mechani-sche sterkte ten opzichte van het matig fijne duinzand.

In de praktijk gaat belasten van grond gepaard met verdichting. De oppervlakte van het draagvlak en de uitgeoefenende druk zijn naast humus-, lutum-, vochtgehalte en korrelgrootte van het zand be-palend voor de mate van verdichting.

- Vermindering van belasting, bijvoorbeeld door verlaging van de ban-denspanning en vergroting van het contactoppervlak kan ertoe leiden dat men bij nattere omstandigheden de grond gaat berijden. Een

hoger vochtgehalte gaat vooral bij hogere lutumgehalten gepaard met een grotere verdichtbaarheid. Een geringe druk kan onder natte omstandigheden echter tot een even ernstige verdichting leiden als een grotere druk onder iets minder natte omstandigheden. Bij hoge-. re humusgehalten waar de invloed van het vochtgehalte op de

ver-dichtbaarheid geringer is zullen maatregelen gericht op verminde-ring van de op de grond uitgeoefende druk effectiever zijn.

- Op sportvelden met meer humeuze toplagen worden afhankelijk van de bespelingsintensiteit grote verschillen in volumieke massa van de toplaag gevonden. Dit laat zich verklaren door de grote invloed van druk op de verdichtbaarheid. Het belasten van grond heeft tij-dens het gebruik plaats op schoenen voorzien van noppen. De uitge-oefende druk op de noppen bedraagt bij een gewicht van 80 kg op 6

-2

noppen ca. 6 en op 2 noppen ca. 40 kg cm . Naarmate de bespelings-intensiteit binnen een speelveld toeneemt neemt ook de belasting en daarmee de volumieke massa van de grond toe.

- Tengevolge van biologische activiteit neemt tijdens de herstel-periode van de grasmat in de zomer de dichtheid van de toplaag van sportvelden af. Humeuze toplagen worden bij frequente bespeling vanaf eind augustus weer verdicht, dit in tegenstelling tot de

meer lutumhoudende toplagen. Onder droge omstandigheden heeft lutum-houdend zand een grote hardheid waardoor het zich moeilijk laat

ver-dichten. Wanneer na half september door het neerslagoverschot het vochtgehalte van de toplaag toeneemt, worden lutumhoudende topla-gen plastisch en sterk verkneedbaar. Bij bespeling vindt vervor-ming van de toplaag plaats met eventueel ernstige beschadiging van

de toplaag en de grasmat.

- Humus- en lutumarme toplagen worden door druk weinig verdicht. Wan-neer er druk op wordt uitgeoefend laten de zandkorrels zich moei-lijk afschuiven waardoor het zand nauwemoei-lijks samengedrukt wordt.

Voor intensieve bespeling van sportvelden is een

indringingsweer--2 . 2 stand van 14 kg cm vereist, gemeten met een conus van 1 cm en een

tophoek van 60° (VAN WIJK en BEUVING, 1974). De mechanische sterkte van de grond wordt naast de samenstelling door de vochttoestand en de dichtheid bepaald terwijl een aanwezige zode ook van invloed is. - Humusarm zand heeft ook in verdichte toestand een geringe

mechani-sche sterkte, doordat de weinig samenhangende zandkorrels bij het indringen van de conus van een penetrometer, zijdeling omhoog weg-stromen. Toch worden op sportvelden met humusarme toplagen in-dringingsweerstanden gemeten, ook onder natte omstandigheden, die

-2

gelijk of hoger zijn dan 14 kg cm vereist voor intensieve bespe-ling. Dit komt door de aanwezigheid van de zode. Indien het weinig samenhangende humusarme zand door een zode wordt vastgelegd, dan zullen de zandkorrels rond de indringende conus of nop van een

voetbalschoen niet of nauwelijks weg kunnen vloeien. Het materiaal is weinig samendrukbaar, zodat een hoge indringingsweerstand geme-ten wordt. De aanwezigheid van een grasmat op humusarm zand is dan ook essentieel voor de bespeelbaarheid.

- De mechanische sterkte of stevigheid neemt sterk toe naarmate het humusgehalte (tot ca. 10%) hoger is. Een hoge dichtheid is bij humeuze toplagen een eerste vereiste voor de bespeelbaarheid. Re-gelmatige bespeling is hierover een zeer goede (onderhouds)-maat-regel. Naarmate het zand meer humus bevat en meer verdicht is heeft het zelf reeds een hoge indringingsweerstand of draagkracht. De bijdrage van het gras is hier minder en het gras mag zelfs gedeel-telijk worden weggespeeld zonder dat de draagkracht van de toplaag

teveel afneemt. Gesteld kan worden dat meer humeuze velden frequen-ter bespeeld kunnen worden omdat de afname van de grasbedekking ten-gevolge van bespeling minder schadelijk is voor de draagkracht dan bij schralere velden. Wel is voorwaarde dat de toplaag van de humeu-ze velden op een vrij hoge dichtheid gehouden wordt.

- Zand met een laag lutumgehalte tot ca. 4%, gedraagt zich als het humusarme zand (humusgehalte < 1%) en heeft zonder de bijdrage van de zode ook in verdichte toestand zowel onder droge als natte om-standigheden een geringe mechanische sterkte. Naarmate het lutum-gehalte toeneemt draagt het vanaf 7 tot 17% onder droge omstandig-heden (in een periode met een verdampingsoverschot) bij aan stevig-heid van de toplaag. Wanneer het vochtgehalte in de toplaag toe-neemt worden kleihoudende toplagen plastisch en leveren weinig draagkracht. Kleihoudende toplagen blijven in de winterperiode van oktober tot april ook na verdichting sterk onderhoudsgevoelig, kwetsbaar en zwaar te bespelen.

- De dichtheid van kleihoudende toplagen neemt toe met het toenemen van de grofheid van het zand. Deze grotere dichtheid levert bij

een gelijk vochtgehalte echter geen grotere draagkracht. Wel gaat deze extra verdichting gepaard met een afname van het watervrije poriënvolume. Voor te weinig schrale toplagen op rivierklei maar ook kleigrond verschraald met rivierzand geven bij intensief ge-bruik door het afnemen van het poriënvolume en het waterbergend vermogen een verhoogde kans op piasvorming waardoor de bedrijfs-zekerheid afneemt.

- Wanneer een toplaag naast lutum ook humus bevat is dit van invloed op de bedrijfszekerheid. Onder praktische omstandigheden bedraagt het humusgehalte van toplagen op wat oudere kleisportvelden bij

intensief gebruik en voldoende onderhoud ca. 5%. Bij intensieve bespeling die gepaard gaat met een sterke uitdunning van de gras-mat, blijft toch nog een aanzienlijk deel van de zodelaag behouden. Dit voorkomt te samen met de aanwezige humus een met het oog op pias-vorming te sterke verdichting van lutumhoudende toplagen met

lu-tumgehalten tot ca. 10%.

LITERATUUR

HAAN, F.A.M. DE en J. BEUVING, 1966. Bodemverdichting. Mededeling ICW 100: 111 pp.

HUIZINGA, T.K., 1969. Grondmechanica. Agon. Elsevier Amsterdam/Brussel 291 pp.

SCHOTHORST, C.J., 1968. De relatieve dichtheid van humeuze zandgron-den. De Ingenieur 80, 2: 8 pp. Verspr. Overdr. ICW 53.

WIJK, A.L.M. VAN en J. BEUVING, 1974. Bespeelbaarheid van sportvel-den: criterium en samenhang met enkele bodemfysische eigen-schappen van de toplaag. Groen 12: 400-407. Verspr. Overdr. ICW 169,

29

Bijlage 1 30 S u 3 S V "S ê S S 1

J

i

* 1

il

Ï ï 8 S 8 3 - * "JSP a a c v 3 1 | Sf Ï 2 8 ï •- * • «

3 !

W « b 1 8 fa . - i 8.8 & JS 3 ? r- « m • s - 3 • « e I M « M W f fa # -•S3 8-3 » s a * I a

'il

-I « « M 3 M M I •S.ÏS 8 > " * „ « a I u « M V PT* fa »H « 5 8 1 ? > eo e « • ^ « fa C ' a fa ee w « g • n o nn« « 00 P * _ p». p«. I l l * «A • n en «» oo » A © •** » A i « «M — o o 1 * -i% p* g ••* oo O i v is. 18,5 7 18,3 5 — r». oo •» t e oo — O N M «0 m «n i n • * O — »0 — m <» N < i ) c< p» p» c-i en oo ^ O CM M> - m OO Ss * m o O c . op — — r- en • » - » • » N i n o ' a en I A © sssss en CM •>» 00 <A I A — P>> P * en (M m o sss N « « O «

1 i

li

fa ** 8. S I « 4

il

I 4J 8 a »

i

tfS O M II I > I O O — P* P* • * P* « I-, « — 00 - -N N N N I T I N «M «*î— © • .» m M CM •-» p . oo o (M •» *o CM i l - * I I I * I oo © • » o o — o o • - * i • » O M A **» *o * » • • • l O « 00 %0 • • en \ D 00 © P*. © -tf (A p . p» N 0 0 " N M O M ^ IA 0 > N n • • • • * » •> » • • • k | m — P * oo < o n ( 0 9> « M 0 > O - N N N - N N N — (N (M « a } i 0 K m — p% p . en *o tA \D iA • B » * » • • •> » • • > • > | en eo « CM o oo * A r* « o« «

«A * A « »A * » c \ * A P*I >a • * o e t

- n K c o m * A m î n s s s s , en CM « eo 1,56 0 1,57 8 1,60 8 CA — r». (A — O en CM M? • » N N « i r i i n s O K so o o a» a» oo p-. p» en «A « — «A lA *C \© O i n o en — CM • » P% — m c* e t •9 - * m «A a o o i -(A lA «* 00 — «A ON Cl sss

s o t A i o e n ffONin — o» o» o m

en »a* m — p« m en •» I i • • i l l - • oo oo — o M A O N » 00 lA Ut * eo — en - — fM CM r.".6. , * - » en »A P» p* •4 «9 m — » CM -» 00 O S S S <R • A — so r*. -N N N - * — O 00 A « » « N O en P« O — rM CM r * P» * * «S 00 CA P*. m »A P * P » p» en . » — •A — p» M CM — O* CM (A <A - » I A en »A \ c en oo *A (M <tf lA lA tA Sen « A — p* CM R-» en I A «A O n « ao «n « A CM CM «» — - - — oo CM M O n „ . . m < 0 ("•) *» *» * J iA > * » en CM j p e o N a o ö n ä S «» ö o en (N <r oo — — o o M en en l l l * » — en t n P » M - o o » e n i * v o N C M C M « t A t A i n a o s o e o o p * ) m m m I A o m en i l * . o en CM — o o «o — 5 m oo — en en « — «S| (M M en CM P * en *n en — oo P » CM * » M? CA • » eo « A en * 00 P» CM en o * (A A CO OA lO • * O « A en —• CM «M «M CM 00 tA CM «a- en \ 0 oo e» en » r -»n — — o — CM «A m s0 en «a* en O O O P-o . - * 00 r » m ^ O lA CM «A — CM CM CO P I O CM en tA o sssss MT «A lA «A M5 9,0 0 1 2,4 2 1 4,0 0 1 8,8 0 1 »3,6 0 1 © O * M Q M r^ » t n tA tfi « 9,5 3 1 2,1 1 1 6,3 0 1 M , 1 4 1 o» f » ^ p i « » A » <« ^ t n « e o > o « oo oo ^ m e* « « — M M o •» rt • * IA *f\ 1,1 0 1 5,2 5 1 !0,8 0 1 »3,7 0 1 • » - » \o * o — w — • » o o» W P> (A ^ ^ 1,3 8 1 5,5 0 1 9.4 9 1 3,4 8 1 7,3 4 1

L

Bijlage 2

1

9 9 u § o s 1 « u l ü m m a s s » -t u «

: i

3 « * * s

1 ï

e u i « § k i —< •3-ï? ? ? 1 y JC S ? > o « > > « > M C M g •£. 5 U M

l . e

'.2 §

as

) w w ~* « 0) > a 3 8 l S g 3 > •» 6 at

iuf,

2>3-g t « I« 3-85 s-g S W X 6 O V > > M)

A n * ;

S

w 3 i «j j e v o >

i l

•cl

as

l u S M

mu

> M S M N •/> •* — -.* r i ft •9 M •— M m ^ J •»! • » » » i • • • j i N « N N l/l f | M «M M M Q0 ft (N M O " » r». ma» n N - t - < f r s N » n N ft N — \0 lO m N O M «S*

ÏÎH3 »HI ÏSÎ IKï S I

-".».1*. 1".^.*."l I*."!- r-.-°>.w. "1 «.'-.* 333SÄ SRSSa 8RS8 ftSSS SSaS

!?•?!!• ?!?-55 !•?•??• !!•?•!• ?•:•??•

s = ssa gaasa ssa.s s s s s « s a

N © n N — N - * N « N o n N oo O -» N N O M »© «*i *è M o «s r* a» n N ft r«* « — -a — M m «M o »P -» * -* 3 Ä N ft oo «tf 00 « C 0 N N » « < « ( A i n « O N O Q O _{S S f} M — — M o O • - • I l •w m m O — •*• O i»» * W «9 i*. — >x> » n r i — p ft ft \ 0 m irt • . • I , — r » r*. N — — fs| M «* M trt ft 0 0 0 0 0 0 *J3 n o « < N C-J «n os • * . t • N — >e oo M O N ft O <"l - t N ft m «o — • • » i • » > i ft irt f> N — N « O N ' * * *» o — - n e e * O B N N « N O M * N O M m •> O -o trt ) 3 — ft O M A N « — IA<6 0 N i f t PI ifi N *0 CM O S N co oo o r^ m ir\ «O t0 N t£ 10 rs. 00 N O M «* O s t n ^ t O O IA <r — oo r* vo *© * N

t-5-55.. :•«•• :-:•:-• p '

Jg!-as a Jg!-as sa=,s Jg!-asJg!-as «sJg!-as saJg!-as

N ft M N ft r» — tft m N © M ui N O « " N O M « ©

«i« SÎ-Ï 5355 si mi

3 s";? S s 3 s a " ' a * S RR S 3 S S S 3" S ft 8

S M ? I??.?- ?•!•!•! ?•!!•! !!?-!•

S S S S a S S S , 8 8 8 8.3 8.53.2 S S 3 8 N O M N — l » - r f j ft N O M » 00 O •* N N C M N • <*J ) .» N © r A * N

asaa.s sa.ss.s «ass as.s.s a a ; s

N ft M N ft N - I / I N « N O M l A 0 0 O - « s O N C M \ C

S5S3S s i s e s s s a s sssa SSS2 s f f s a " rSiSRS" 2*2*a"a =2"s*S =2"sS

S3S3a s ï a a ' a 3ï"aa « V a " ass's

!!??! !!!?-:- S-!? :•?-??• ?•?•!!•

S.= 8Sa 83 = 38 33.8.8 a.SS2 3S.88.

N O M N - » N — V O N O N O M 0 0 C O O « N N C M N