Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
Inleiding tot kennis van de bodem.
Voor de volgende onderwerpen ga naar:
de geologie van Nederland;
de grond waarop wij bouwen;
grind, zand, klei, leem, etc.;
grondwater;
DINOloket: Data en Informatie van de Nederlandse Ondergrond. zie hiervoor de verwijzingen naar externe sites van derden:
bron: dictaat Inleiding Waterbouwkunde (ir. Koelman) en gemaakte aantekeningen HTS 1979.
De geologie van Nederland:
In de geologische geschiedenis is er een steeds terugkerende cyclus bestaande uit: gebergtevorming, erosie en schiervlakte (= het z.g. "seniele stadium" gekenmerkt door een vlak landschap).Deze stadia beslaan elk vele miljoenen jaren.
0p het ogenblik leven wij in een periode vlak na de gebergtevorming.
Tijdens deze erosieperiode worden, door gestage erosie (= verwering en wegspoelen) de hoogteverschillen van de huidige bergen weer verkleind.
De door erosie gevormde afbraakprodructen worden door de grote rivieren meegenomen en afgezet in of nabij ondiepe randen en randzeeën (bij ons is dit de Noordzee).
Dikwijls wordt bij de monding van een rivier een delta gevormd van erosiemateriaal,
waarbij de zeebodem een dalende beweging vertoont zodat honderden
meters dikke pakketten grind, zand en klei kunnen worden opgebouwd.
Sinds het Carboon tijdperk, meer dan 200 miljoen jaar geleden heeft de bodem van Nederland nooit ver boven de zeespiegel gelegen.
Ons land is gelegen in een gebied waar langzame bodemdaling optreedt, ca 10cm per eeuw.
Bij deze langzame bodemdaling treden geen horizontale krachten van betekenis op en zullen geen plooiingen
ontstaan en zullen de lagen practisch vlak blijven.
Geplooide lagen zullen in ons gebied niet voorkomen.
In Nederland zijn wel breuken aanwezig in de ondergrond waardoor deze wordt verdeeld in grote schollen.
Ter plaatse van deze schollen treden verticale bewegingen op, die gepaard gaan met (kleine)aardbevingen.
Het deel dat omhoog komt noemt men een “horst“, en het deel dat zakt noemt een “slenk“.
De boogteverschillen van corresponderende lagen t.p.v. een breukvlak kunnen honderden meters bedragen.
Deze breukvlakken komen vooral voor in Oostelijk Brabant en in Limburg.
Doordat Nederland zich bevindt in een periodiek dalend bekken heeft dit een duidelijk stempel gedrukt op zijn wordingsgeschiedenis.
De grond waarop wij bouwen:
De fundering vormt de overgang tussen bouwgrond en het bouwwerk en moet de door het bouwwerk uitgeoefende krachten overbrengen naar die bouwgrond zonder dat het bouwwerk omvalt of verzakt.De wetenschap die zich hiermee bezighoudt is de grondmechanica.
Vroeger was het bepalen van een fundatie een ervaringskwestie.
Echter de grote moeilijkheid. bij de grondmechanica is: de oneindige variatie in samenstelling en eigenschappen van het materiaal grond..
Door de gewijzigde bouwvolumes, bouwmethodes en bouwplaatsen is dit derhalve zonder een gedegen grondonderzoek niet meer mogelijk.
Wat is grond ?
Grond is een van nature aanwezige of kunstmatig aangebrachte verzameling van niet- of weinig samenhangende, meestal kleine deeltjes van minerale of organische herkomst, waarvan de tussenruimten geheel of gedeeltelijk door water met daarin opgeloste stoffen in beslag zijn genomen, terwijl eventueel overblijvende ruimten met lucht of andere gassen zijn gevuld.Kortweg: Grond bestaat uit een mengsel van korrels, water en lucht.
Voor het grootste gedeelte bestaat ons land aan de oppervlakte uit de losse gronden:
grind, zand, leem, klei, löss en veen,
terwijl slechts in Zuid-Limburg en het oostelijk deel van Gelderland vast gesteente voorkomt in de vorm van mergel.
De mengsels van deze grondsoorten noemen we naar het hoofdbestanddeel; dit is de grondsoort die het karakter van het geheel bepaalt.
De overige samenstellende soorten worden vóór het hoofdbestanddeel vermeld, b.v. zandhoudende klei.
Komen er vreemde bestanddelen in de grondsoort voor, zoals schelpen, stenen, stukjes hout e.d., dan
noemen we deze achter het hoofdbestanddeel, b.v. klei met schelpen.
-
In hoofdzaak komen 3 typen grond. voor en wel:
- onsamenhangende, goed doorlatende en weinig samendrukbare grond, b.v. zand en grind.
- min of meer samenhangend, slechter doorlatend, wel samendrukbaar, b.v. klei, leem, veen, löss;
bij deze grondsoorten hebben we nog met korrels te maken; - een grondsoort als veen, dat geen echte korrel structuur bezit.
Grind, zand, klei, leem, etc.:
bron leidraad tekst: Jellema (1977)Grind:
Grind is een verzameling van losse afgeronde brokstukjes van gesteente met variërende korrelgrootte.We onderscheiden fijn grind (van 2 tot 16 mm) en grof grind (van 16 tot 64 mm).
De benedengrens van 2 mm valt samen met de boven grens van de korrelgrootte bij zand.
Zand en grind lopen dus in elkaar over en de grens is willekeurig vastgelegd.
De samenstelling van het grind hangt af van de herkomst.
Zo bevat het door de rivieren aangevoerde grind in hoofdzaak kwarts met enige vuursteen en zandsteen.
Het in het ijstijdperk aangevoerde grind, van Scandinavische oorsprong, bevat grotendeels vuursteen met wat graniet en kwarts.
Zand:
Zand is gesteentegruis.De grenzen van de korrelgrootte van zand heeft men voor fijn zand gelegd tussen 0,02 en 0,2 mm en voor grof zand tussen 0,2 en 2 mm.
De mineralogische samenstelling van zand is zeer uiteenlopend naar gelang van soort, vindplaats en geologische herkomst. Het bestaat grotendeels uit kwarts, een glashelder mineraal, dat echter door bijmengsels allerlei kleuren kan aannemen.
Men onderscheidt de volgende soorten zand.
| Zeezand ---- | is in zee afgezet en zeer fijn en rondkorrelig,
het bevat vrij veel kalk (resten van schelpen), terwijl de kleur veelal wit, lichtgeel tot lichtbruin is. |
| Rivierzand - | wordt zo genoemd, omdat het in rivierbeddingen is afgezet. De kleur is geel tot lichtbruin, terwijl het grover en scherpkantiger is dan zeezand. Het voelt daardoor scherper aan, zodat we dit zand dikwijls scherp zand noemen. |
| Bergzand --- | ook wel heidezand genoemd, komt voor op onze voormalige heidevelden. Het is geel, bruin of grijs gekleurd en minder grof en scherpkantig dan rivierzand en bevat veel leem en fijn grind. |
| Duinzand --- | is door het verstuiven rondkorrelig geworden (0,2 tot 0,3 mm) en zeer kalkrijk. |
| Keizand ---- | lichtgeel scherp zand waarin veel grind voorkomt. |
| Oerzand ---- | komt op enige diepte onder de oppervlakte voor en is door uitloging van de bovenste grondlagen sterk ijzer-en humushoudend en is daardoor licht- tot zeer donkerbruin gekleurd. |
| Loodzand -- | is boven de oerzandlaag door regènwater en humuszuren uitgeloogd zand en wordt vanwege zijn loodgrijze kleur loodzand genoemd. |
| Zilverzand - | is zand waarin veel glimmerplaatjes in voorkomen. |
| Plaatzand -- | is een enigszins vettig aanvoelend, meestal kleihoudend zeezand, dat zeer fijn en rondkorrelig is. |
| Klapzand --- | is fijn, rondkorrelig, enigszins kleihoudend en daardoor watervasthoudend. |
| Guszand ---- | ook wel grindzand genoemd, is zand dat met fijn grind is vermengd. |
Klei en leem:
De verschillen tussen klei en leem zijn in de praktijk vaak moeilijk te constaterenIn het algemeen kunnen we zeggen, dat klei en leem beide bestaan uit een mengsel van de fijnste deeltjes van de verweringsprodukten van rotsgesteenten.
De voornaamste verschillen die we kunnen constateren zijn:
Een onder water gedompelde luchtdroge leembonk zuigt daarentegen snel water op en valt daarbij uiteen.
Wordt luchtdroog leem bevochtigd dan neemt dit snel het water op en zwelt hierbij weinig. Omgekeerd zal doornatte klei bij uitdrogen (dat zeer langzaam geschiedt) sterk krimpen, waarbij zelfs scheurtjes gevormd worden, terwijl leem zeer snel zijn vocht verliest en daarbij slechts weinig krimpt.
Etc.
Ook naar het percentage kwarts wordt de klei wel verdeeld:
klei met minder dan 40% kwarts is vette of zware klei, bij 40 tot 60% kwarts is het lichte klei,
en bij 60 tot 80% spreken we van zavelgrond.
Al de genoemde kenmerken zullen minder scherp blijken te zijn, als de klei sterk
zand houdend of het leem erg vet is, waarbij we in het overgangsgebied tussen leem en klei komen.
Naar gelang er in de klei en het leem veen-of zanddelen aanwezig zijn, geeft men ze verschillende benamingen.
| Spierklei --- | is zeer slappe klei waarin plantaardige vezels voorkomen. |
| Katteklei --- | is de benaming van stijve, rulle, geelachtig grijze, sterk ijzerhoudende klei. |
| Potklei ----- | voorkomend in Groningen is een zeer taaie kleisoort met hoge wrijvingsweerstand. |
| Humus ------ | mengsel van klei of leem en zand met in ontbinding zijnde stoffen van plantaardige oorsprong. Wordt ook wel teelaarde of zwarte grond genoemd. |
| Slik -------- | bestaat uit klei en leem, in water bezonken en dikwijls met fijn zand vermengd. |
| Zeeklei ----- | is in zee bezonken klei. Ze bevat een tamelijk hoog kalkgehalte. |
| Rivierklei -- | is door rivieren aangevoerde klei die op de uiterwaarden is bezonken gedurende de perioden dat de rivier buiten het zomerbed is getreden. |
| Woelklei ---- | is zeeklei die op enige diepte onder de oppervlakte voorkomt en rijk is aan kalk. |
| Keileem ----- | is een mengsel van leem en zand met gesteentegruis. Het bevat dus zowel zeer fijne als grove bestanddelen. |
| Keileem ----- | is een mengsel van leem en zand met gesteentegruis. Het bevat dus zowel zeer fijne als grove bestanddelen. |
| Keimergel -- | is de benaming voor sterk kalkhoudend keileem. |
| Löss -------- | hierbij ligt de korrelgrootte tussen 0,05 en 0,01 mm. Het wordt in Limburg aangetroffen. De kleur is grijs, vuilgeel, bruinrood; de structuur is los, wat verklaard. |
Veen:
Veen is een verzameling van dode plantenresten die door het onvoldoende toetreden van zuurstof onvolledig zijn vergaan.We kennen laagveen en hoogveen.
Het eerste wordt gevormd in stilstaand water waar de zuurstof niet kan toetreden.
Het hoogveen ontstaat op moerassige, waterrijke bodem waar de lucht. wordt afgesloten door planten (veenmossen) die het vermogen
hebben water stevig vast te houden, zodat hier evenmin volledige verrotting plaatsvindt.
Bodemlagen, bestaande uit veen, liggen in de regel op de plaats waar zij zijn gevormd.
Slechts sporadisch komt veen voor, dat van elders is aangevoerd. Bij vroegere doorbraken
vanuit zee kan veen zijn weggeslagen en elders zijn afgezet zgn. verslagen veèn.
Uiteraard komt veen ook voor in meerdere of mindere mate vermengd met andere grondsoorten (klei, zand).
Evenals klei en leem is veen minder goed waterdoorlatend, alhoewel de horizontale doorlatendheid beduidend groter kan zijn dan de verticale.
Zuiver veen heeft een betrekkelijk taaie samenhang.
We mogen het in de regel echter weinig belasten, omdat het gemakkelijk zijdelings uitwijkt.
Mergel:
Mergel komt in ons land alleen in Zuid-Limburg voor.Het bestaat in hoofdzaak uit koolzure kalk en bevat veel fossielen (versteende restanten of sporen van al of niet uitgestorven planten of dieren).
Grondwater:
Het in de grond aanwezige grondwater kan in rust zijn, d.w.z. niet bewegen en het kan, wat meestal het geval is, zich door de min of meer poreuze grondlagen bewegen (de grondwaterstroming).Grondwater in rust:
Het freatisch vlak (= niveau aanwezig grondwaterpeil in peilbuis) is dat vlak waar de waterspanning gelijk aan 0 is.Het water onder het freatisch oppervlak en het capillaire water boven het freatisch oppervlak vormen de zone van het continue of gesloten grondwater.
Boven de capillaire zone (de zone die onder de grond 100% verzadigd) bevindt zich een zone van discontinue water,
het zgn. hang- of contactwater. E.e.a. afhankelijk van de doorlaatbaarheid van de grond en de hoeveelheid plaatselijke neerslag.
Het discontinue water zone is weer onder te verdelen in
een funiculaire zone waar alleen de fijne poriën met water zijn gevuld en die in contact staan met het grondwater
en een pendulaire laag met hangwater (water alleen tussen de contactvlakken van de grondkorrels) dat geen directe verbinding heeft met het vrije grondwater.
Capillair water is grondwater dat door capillaïre werking van de kleine buisvormige poriën tussen de grondkorrels boven het freatisch vlak wordt uitgezogen en is afhankelijk van de afmetingen van deze poriën.
Grondwaterstroming:
Grondwaterbewegingen vinden plaats heeft van hoog naar laag.De snelheid. waarmee dit geschiedt is afhankelijk van de grootte van de poriën tussen de korrels, of van de doorlatendheid van de grond.
Een vraag die zou kunnen opduiken is de volgende:
Gesteld dat als opdracht voor een vermogende opdrachtgever een riant huis gebouwd moet worden op een plek met wateroverlast. Verwacht wordt van de architect dat ook de tuin zodanig opgeleverd. wordt dat er in gelopen kan worden. De bovengrond bestaat uit een zeer dicht kleipakket met daaronder een zandpakket waarin een waterstand heerst die lager is dan het bovenwater, het zogenaamde beneden boezempeil, één en ander volgens naaststaande schets.
De oplossing van dit probleem is het aanbrengen van verticale gaten in de kleilaag waardoor het bovenwater kan afstromen naar het benedenboezem.
Deze gaten moeten natuurlijk opgevuld worden met materiaal dat water goed doorlaat, de keuze is hierbij gevallen op grof zand.
bron afbeelding: folder Nederhorst grondtechniek (1977 ?)
Verticale zanddrainages worden onder andere toegepast voor:
het versnellen van zettingen;
het vergroten van schuifweerstanden;
het verticaal afvoeren van oppervlakte-water.
De zettingen in opgehoogde bouw-en industrieterreinen, waarvan de
ondergrond voor een groot gedeelte uit klei en veen bestaat, strekken
zich uit over zeer lange perioden. Hetzelfde geldt bij de aanleg van
grondlichamen ten behoeve van wegen.
Door toepassing van zanddrainages kan de periode waarin deze zettingen
tot stand komen, worden gereduceerd tot enkele maanden.
Kritiek verhang:
Wanneer een grondwaterstroming omhoog is gericht, ontstaat er een druk op de korrels die tegengesteld. gericht is aan de zwaartekracht.Als de stroming maar groot genoeg is overtreft deze druk de zwaartekracht en gaat de korrel zweven!
Wanneer deze druk even groot is als de zwaartekracht dan is er een toestand van kritiek verhang.
Bij niet samenhangende gronden zoals zand kunnen tengevolge van het kritieke verhang de korrels uit hun korrelskelet worden getild en ontstaat
drijfzand !
Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
dd: 27-03-2015
