Identificatie, beschrijving en classificatie

Identificatie van grond is het visueel beschrijven van grondlagen zonder het uitvoeren van laboratoriumproeven. Hierbij wordt van grond de hoofdgrondsoort bepaald op basis van onderscheid naar grove grondbestanddelen en onderscheid van klei en silt. Ook de zandfracties, het aandeel organisch materiaal en de bestanddelen in de secundaire fracties worden beschreven.

Deze beschrijving kan worden weergegeven in een boorstaat.



Bij een classificatie worden laboratoriumproeven ingezet naast de identificatie om de grond nader te beschrijven (indextesten). De volgende proeven kunnen hierbij worden ingezet.

Watergehalte en volumieke gewicht/massa
Grond is een zogenoemd meer fasen materiaal en bestaat uit drie componenten: korrels, water en lucht. Door uit een ongeroerd grondmonster met een steekring (afbeelding 2) met bekende inhoud een bepaalde hoeveelheid grond te steken en te wegen, kan de volumieke gewicht/massa (nat) worden berekend. Vervolgens wordt het monster gedurende 24-72 uur bij een temperatuur van 105° Celsius tot constante massa gedroogd, afgekoeld en opnieuw gewogen. Hieruit kan de volumieke gewicht/massa (droog) en het watergehalte worden bepaald.
Als de volumieke gewicht/massa van de diverse grondlagen bekend is kunnen hiermee de korrelspanningen/effectieve terreinspanningen op bepaalde dieptes berekend worden.


Afbeelding 2

Volumieke massa van vaste (grond)delen (pyknometer)
Met de helium-pyknometer (afbeelding 3) is men in staat om heel nauwkeurig de volumieke massa van de vaste (grond)delen te bepalen. Een cilinder met bekende inhoudsmaat wordt gevuld voor ¾ van het volume met monstermateriaal en met helium onder druk gezet. De hoeveelheid gas die nog in de cilinder past, wordt bepaald door de grootte van de poriën tussen de gronddelen. Het verschil met de totale inhoud van de cilinder geeft het volume van de vaste gronddelen. Eventueel in combinatie met andere classificatieproeven kunnen hieruit nog meer grondkarakteristieken worden afgeleid zoals het poriegetal, de maximale verzadigingsgraad en het volumegewicht/massa bij verzadigde grond.


Afbeelding 3

Organische stof- en kalkgehalte
Voor de bepaling van het organische stofgehalte en het kalkgehalte zijn verschillende technieken mogelijk. Bij de uitgloeimethode (NEN-EN-ISO 14688-2 + NEN 8991 / RAW2020, proef 28) wordt het monster bij 500˚ en 900˚C verhit. Uit het massaverlies bij deze temperaturen kan het gehalte organisch stof en respectievelijk het kalkgehalte worden bepaald. Bij de oxidatiemethode wordt aan het monster een overmaat aan waterstofperoxide (NEN-EN-ISO 14688-2 + NEN 8991 / RAW2020, proef 36) of zoutzuur (NEN-EN-ISO 14688-2 + NEN 8991 / RAW2020, proef 37) toegevoegd waarbij alle organisch stof of resp. kalk wordt opgelost. Ook hier kan uit het massaverlies het organisch stofgehalte en het kalkgehalte worden bepaald.

Atterbergse grenzen (plasticiteits index)
Om te kunnen beoordelen of cohesieve grond (klei) geschikt is voor een bepaalde toepassing, bijvoorbeeld als bekleding van een dijktalud, kunnen de Atterbergse grenzen worden bepaald. Hiermee wordt vastgesteld of de grond zijn samenhang behoudt als hij nat wordt – bij dijken een eerste voorwaarde natuurlijk. Voor de verschillende toepassingen zijn verschillende grootheden gedefinieerd. De belangrijkste hiervan zijn de uitrolgrens (watergehalte bij de overgang van vast naar plastisch) en de vloeigrens (watergehalte bij de overgang van plastisch naar vloeibaar). De uitrolgrens wordt bepaald door (de naam zegt het al) het materiaal uit te rollen in een dunne sliert van 3 mm zonder dat deze afbrokkelt voordat deze dikte is bereikt. Het aanwezige watergehalte dat nodig is om dit te bereiken, is de uitrolgrens.

De vloeigrens kan op twee manieren worden bepaald: de methode van Casagrande (afbeelding 4) en de valconus methode (afbeelding 5). Bij de Casagrande methode wordt het materiaal in een metalen kommetje gesmeerd waarna er door het middel een scheidingslijn wordt getrokken. Vervolgens wordt het kommetje m.b.v. het apparaat van Casagrande met constante slagen op de ondergrond getikt.


Afbeelding 4

Het watergehalte waarbij de scheidingslijn na 25 slagen weer dicht gevloeid is, is de vloeigrens.


Afbeelding 5

Bij de valconus laat men een metalen conus met vast gewicht en hoek van de punt vanaf een vast hoogte met de punt naar beneden in het materiaal vallen. Het watergehalte waarbij de conus van 60 gram en hoek van 60˚ precies 10 mm in de klei zakt (of 20 mm met een conus van 80 gram en een punt van 30˚), is de vloeigrens.

Uit de vloeigrens, de uitrolgrens en het natuurlijk watergehalte van het materiaal kan vervolgens de plasticiteitsindex en consistentie index berekend worden.

Korrelgrootteverdeling
Een grondsoort wordt gekenmerkt door de grootte van de korrels en de onderlinge verhouding. De grondsoorten zijn onderverdeeld naar korrelgrootte zoals weergegeven in onderstaande tabel.



Tabel 1. Grondsoorten

De grove fracties, groter dan 63 µm, van het grondmonster wordt door middel van een ‘droge’ zeving bepaald. Het materiaal wordt eerst ontdaan van de fractie <63µm, gedroogd en uitgezeefd over een stapel van zeven (afbeelding 6). Voor de deeltjes kleiner dan 63 µm is een ‘droge’ zeving niet mogelijk. Deze fracties worden bepaald in een sedigraaf d.m.v. röntgenstraling (afbeelding 7). In dit geval kan ook de pipetmethode of hydrometermethode (bezinkmethode) worden toegepast (afbeelding 8).


Afbeelding 6


Afbeelding 7


Afbeelding 8

Van nature komen zuivere fracties bijna niet voor. Meestal bestaat een grondmonster uit meerdere fracties. Aan de hand van een korrelgrootteverdelingsdiagram kan bijvoorbeeld een schatting worden gemaakt of de grond goed te verdichten is. Uit de korrelgrootteverdeling kan ook een schatting worden gemaakt van de waterdoorlatendheid van de grond.

Ongedraineerde schuifsterkte (Torvane)
Als ondersteuning bij de classificatie kan de handvinproef (Torvane, afbeelding 9) gebruikt worden om een snelle inschatting van de ongedraineerde schuifsterkte van cohesief materiaal te maken. Afbeelding 9.
Strikt genomen is de ongedraineerde schuifsterkte geen grondparameter, maar een waarde van de schuifsterkte die afhankelijk is van diverse factoren, waaronder de belastinggeschiedenis en de belastingcondities van de grond. De schuifsterkte van een materiaal is de interne weerstand in het materiaal tegen plastische vervorming. Wordt de schuifspanning op een materiaal groter dan de schuifsterkte dan zal het materiaal permanent vervormen (afschuiven).


Afbeelding 9

De proef wordt uitgevoerd door één van de drie vinnen (verschillend qua afmeting) te kiezen en aan het oppervlak in het materiaal te zetten. De keuze voor de afmeting van de vin hangt af van de consistentie van het materiaal. De vin wordt vervolgens met de klok meegedraaid tot het materiaal bezwijkt. De maximale weerstand kan rechtstreeks van het apparaat worden afgelezen.

Ongedraineerde schuifsterkte (Pocket penetrometer)
De pocket-penetrometer (afbeelding 10) kan gebruikt worden om de druksterkte te bepalen van de ongeroerde grond. Hiermee kan een goede indicatie worden geven naar de maximale axiale druk die het materiaal kan weerstaan in vrije omstandigheden. Op basis van de resultaten is het ook mogelijk om de ongedraineerde schuifsterkte te berekenen.
Wanneer het instrument in het monster wordt geduwd, ontstaat op de pen een door de grond uitgeoefende tegenkracht. Hierdoor wordt de veer samengedrukt. De schaal is zodanig gekalibreerd dat de penetratieweerstand, die op het apparaat ontstaat, direct kan worden afgelezen.


Afbeelding 10