Zand
Zand is een niet-samenhangende grondsoort, bestaande uit een mengsel van voornamelijk minerale deeltjes. De mineralogische samenstelling van zand kan zeer verschillen al naar gelang soort, vindplaats en geologische herkomst. In Nederland, dat geologisch gezien voor het merendeel als deltagebied kan worden aangemerkt, komen voornamelijk relatief fijne, matig afgeronde, één-korrelige kwartszanden voor. Bijmengsels van andere mineralen bepalen de kleur. Nederlandse zanden zijn vaak nauwelijks vergelijkbaar met buitenlandse zanden uit bovenstroomse gebieden, waar kalkzanden en zand van vulkanische oorsprong voorkomen. De meest relevante materiaaleigenschappen van Nederlands zand zijn beschreven in . Globale indicaties van enkele kenmerkende eigenschappen zijn opgenomen in tabel 7.3.1.
Tabel 7.3.1, Typische materiaalkundige eigenschappen zand (CROW, 2004) en (CUR, 1991).
| Materiaaleigenschap | Eenheid | Waarde |
| Mechanische eigenschappen | ||
| dichtheid nat | [kg/m 3 ] | 1.900 – 2.100 |
| dichtheid droog | [kg/m 3 ] | 1.500 – 1.900 |
| maximale proctordichtheid | [kg/m 3 ] | 1.700 – 1.900 |
| CBR-waarde | [ % ] | 10 - 50 |
| E dyn | [MPa] | 70 - 200 |
| inwendige wrijvingshoek | [ ° ] | 27,5 - 40 |
| klink | [ % ] | n.v.t. |
| zwel/collapse/krimp | [ % ] | n.v.t. |
| doorlatendheid | [m/s] | 1 × 10 -4 – 1 × 10-5 |
| capillaire werking – stijghoogte | [m] | 0,03 – 1,0 |
| vorstgevoeligheid – heffing | - | bij silt gehalte > 15% vorstgevoelig |
| Classificatie-eigenschappen | ||
| korrel(grootte) verdeling | [% < 63 μm] | 0 - 50 |
| korrelgradering D 60 /D10 | [ - ] | 1,5 - 5 |
| samenstelling (humusgehalte) | [% m/m] | 0 - 10 |
| dichtheid korrels | [kg/m 3 ] | 2.600 – 2.700 |
| Toestandeigenschap | ||
| verdichtingsgraad | [% mpd] | 70 - 100 |
| optimum vochtgehalte | [ % ] | 10 - 15 |
Nat grondverzet
In het werk gebracht zand moet meestal worden verdicht om aan de constructieve eisen te voldoen. Bij nat grondverzet kan voor ophoging en aanvulling, constructieonderdeel CO/VO en CA/VA uit figuur 7.1.1, de gewenste verdichtingsgraad veelal worden bereikt door het stort zorgvuldig te ontwateren en de spuitmond regelmatig te verleggen. Voorkomen dient te worden dat er ontmenging optreedt en ingesloten sliblenzen ontstaan. Het stort dient zodanig ingericht te worden dat het fijne materiaal bezinkt buiten het stort. Aandachtspunt bij nat grondverzet is dat bij het sedimenteren van zand onder water meestal leidt tot relatief lage verdichtingsgraden. Boven water worden hogere dichtheden bereikt. Bij fijn zand kan vaak een goede verdichtingsgraad worden verkregen door met bulldozers over het boven water gelegen stort te rijden. De daardoor gecreëerde verweking resulteert na passage van het voertuig in een relatief hoge dichtheid.
Droog grondverzet
Bij droog grondverzet wordt zand in lagen van maximaal 0,5 m aangebracht en verdicht. Hierbij dient rekening te worden gehouden met het watergehalte van het zand. Vochtig zand met vochtgehalten tussen de 5% en 10% laat zich in het algemeen goed verdichten. De grootste dichtheid die kan worden bereikt na verdichting is afhankelijk van de Proctor-curve van het zand (figuur 7.2.3).
Het zogenaamde “inwateren” van zand door het materiaal te besproeien met water heeft zonder de inzet van verdichtingsapparatuur weinig effect op de dichtheid van het zand. Bij zanden met relatief weinig fijn materiaal kunnen vochtgehaltes van circa 10% slechts gedurende korte tijd door middel van sproeien worden gehandhaafd. Dergelijke vochtongevoelige zanden zijn niet of nauwelijks in staat het water vast te houden.
Toepasbaarheid
Zand is in alle constructieve ophogingen toepasbaar, alleen niet als (af)deklaag, D uit figuur 7.1.1, van wegen, geluidswallen, landscaping en/of stortplaatsen of andere constructieve toepassing. Zand heeft hiervoor een te beperkte erosie-bestendigheid. Daarnaast kan zand ook gebruikt worden als drainagezand om de drainerende werking van een ophoging te verbeteren.
Materiaal- en uitvoeringseisen
Voor niet-constructieve toepassingen, zoals geluidswallen en landschapsarchitectuur, worden over het algemeen geen specifieke eisen gesteld aan het materiaal of aan de verwerking. Al dient er voor geluidswallen, afhankelijk van de helling van het talud en de minimale hoogte, wel aandacht besteed te worden aan de stabiliteit en eventuele klink van de ophoging. Materiaal- en uitvoeringseisen voor constructieve toepassingen zijn vastgelegd in . Daarbij is onderscheid gemaakt in de onderstaande categorieën:
- Zand voor aanvulling, CA/VA en ophoging, CO/VO(zie figuur 7.1.1), waarmee wordt bedoeld zand dat dieper dan 1,0 m onder het oppervlak van verhardingen wordt verwerkt. Aan dit zand worden de volgende eisen gesteld:
- het zand moet uit mineraal materiaal bestaan; - de fractie kleiner dan 2 mm mag ten hoogste 8% deeltjes kleiner dan 2 μm bevatten; - het gehalte aan deeltjes kleiner dan 63 μm mag ten hoogste 50% bedragen; - het zand moet ten opzichte van de maximale Proctor-dichtheid (normale proef) in-situ een verdichtingsgraad van tenminste 93% bereiken, terwijl de gemiddelde verdichtingsgraad tenminste 98% moet bedragen.
- Zand voor zandbed, CB(zie figuur 7.1.1): het zandbed is het constructieonderdeel waarin zand tot een diepte van 1,0 m onder het oppervlak van de verharding wordt verwerkt. Aan dit zand worden strengere eisen gesteld dan aan zand voor aanvulling en ophoging:
- het zand moet uit mineraal materiaal bestaan; - de fractie kleiner dan 2 mm mag ten hoogste 15% deeltjes kleiner dan 63 μm bevatten; - indien het gehalte aan deeltjes kleiner dan 63 μm 10 tot 15% bedraagt, mag de fractie kleiner dan 20 μm niet groter dan 3% zijn; - het gloeiverlies van de fractie kleiner dan 2 mm, gecorrigeerd voor het gehalte aan calciumcarbonaat, mag ten hoogste 3% bedragen; - het zand moet ten opzichte van de maximum Proctor-dichtheid (normale proef) in-situ een verdichtingsgraad van tenminste 95% bereiken, terwijl de gemiddelde verdichtingsgraad tenminste 100% moet bedragen.
Buiten de genoemde toepassingen is zand ook toepasbaar als draineerzand, dat wil zeggen zand met een tijdelijke of permanente draineerfunctie. Aan dit zand worden de volgende eisen gesteld:
- het zand moet mineraal materiaal zijn;
- het gehalte aan deeltjes kleiner dan 63 μm van de fractie kleiner dan 2 mm mag ten hoogste 5% bedragen;
- het gloeiverlies van deze fractie, gecorrigeerd voor gehalte aan calciumcarbonaat mag ten hoogste 3% bedragen;
- voor zand met een permanente draineerfunctie moet de fractie groter dan 250 μm tenminste 50% bedragen.
Aanvullend is in gesteld dat voor de toepassing van zand als aanvulling en ophoging, CA/VA en CO/VO zoals weergegeven in figuur 7.1.1, het gloeiverlies kleiner dient te zijn dan 10%.
Controle
De bereikte dichtheid dient in het werk regelmatig gecontroleerd te worden. Hiertoe wordt de bereikte dichtheid in-situ bepaald en vergeleken met de maximale Proctor-dichtheid en getoetst aan de eisen die hieraan gesteld worden afhankelijk van het constructieonderdeel waar het zand toegepast wordt. Voor de bepaling van de dichtheid in-situ wordt meestal gebruik gemaakt van de steekringmethode, (hand)sonderingen of een radio-actieve meetmethode. Deze laatste methode is een snelle meetmethode, maar voor betrouwbare resultaten dient de apparatuur regelmatig geijkt te worden door bepaling van het werkelijke vochtgehalte en dichtheid in het laboratorium. In zijn de richtlijnen voor de uitvoering van deze controles (aantal, type meting) vastgelegd. Bij de inzet van (hand)sonderingen voor de controle van relatief dunne verdichte lagen zand, circa 0,5 m, zijn er een aantal aandachtspunten. De sondeerweerstand wordt beïnvloed door de ontwikkeling van de bezwijkcurve van het zand vanaf het oppervlak. Daarnaast speelt ook de diameter van de conus een rol. De metingen dienen hiervoor gecorrigeerd te worden .
Controle van zand dat onder de grondwaterspiegel is aangebracht en/of in relatieve dikke lagen kan plaats vinden door sonderingen uit te voeren en op basis van de gemeten conusweerstand en empirische formules(zie paragraaf 4.2.5), de relatieve dichtheid van het zand af te leiden.