Capillaire, funiculaire en pendulaire zone

De bodemvochtzone kan in het algemeen worden onderverdeeld in drie zones: het capillaire, het funiculaire en het pendulaire gebied (zie figuur 3.32).

Vanaf de grondwaterspiegel zal het water in de poriën opstijgen tot een hoogte die afhangt van de poriëndiameters van de betreffende grond. In nauwe capillairen (Latijn: capilla = haar) stijgt het water hoger dan in wijde. In relatief fijnkorrelige gronden en/of goedgegradeerde gronden zullen ook de poriëndiameters relatief klein zijn en zal het water vanuit het freatisch vlak hoger opstijgen dan in relatief grof materiaal. In verdichte grond zal de capillaire stijghoogte in principe groter zijn dan in onverdichte; in de praktijk blijkt het effect van verdichting overigens klein ten opzichte van het effect van de aanwezige hoeveelheid fijne deeltjes (silt of klei).

Omdat de poriëndiameter van het materiaal van plaats tot plaats wisselt, is de stijghoogte minder duidelijk aan te geven dan bij een glascapillair in het laboratorium. De bovenbegrenzing van de capillaire zone kan in de praktijk worden vastgesteld door waarneming van het kleurverschil tussen relatief droge, bovenliggende en relatief natte, onderliggende grond; het zal duidelijk zijn dat deze begrenzing niet exact is vast te stellen.

De zone kan worden onderverdeeld in het zogenaamde gesloten- of volcapillaire gebied, waar de verzadigingsgraad S_r = 1 bedraagt, en het daarboven gelegen zogenaamde opencapillaire gebied, waar de verzadigingsgraad geleidelijk afneemt tot S_r = circa 0,6 à 0,8 (zie figuur 3.32).

In het spraakgebruik wordt de capillaire stijghoogte soms gedefinieerd als de gezamenlijke hoogte van het gesloten- en opencapillaire gebied, maar meestal wordt hiermee alleen de hoogte van het geslotencapillaire gebied bedoeld. In grondwerk en wegenbouw wordt de capillaire stijghoogte doorgaans gedefinieerd op basis van de zogenaamde vochtspanningskarakteristiek. Deze curve wordt vastgesteld met behulp van een speciale proef. In hoofdstuk 5 wordt een aantal beproevingsmethoden besproken, inclusief de bepaling van de capillaire stijghoogte, die met behulp van het proefresultaat kan worden gedefinieerd.

Boven het capillaire gebied bevindt zich de zogenaamde funiculaire zone (Latijn: funiculus = touwtje). De verzadigingsgraad van dit gebied is lager dan de genoemde S_r van circa 0,6 à 0,8, maar het water staat nog wel capillair in verbinding met het grondwater (zie figuur 3.32). In de meeste publicaties wordt de opencapillaire zone geheel of gedeeltelijk tot het funiculaire gebied gerekend. In de daarboven gelegen zogenaamde pendulaire zone (Latijn: pendulus = hangend) is de verbinding met het grondwater verbroken en bevindt zich in de aanrakingspunten tussen de korrels nog slechts zoveel water als de grond onder natuurlijke omstandigheden kan vasthouden; dit water wordt betiteld als hangwater.

De bodemvochtzone boven de grondwaterspiegel kan in de praktijk op twee manieren ontstaan (zie figuur 3.33):

• De oorspronkelijk droge grond wordt van onderaf verzadigd dan wel bevochtigd door stijging van de grondwaterspiegel. Het water zal in de poriën boven het freatisch vlak capillair opstijgen tot een hoogte die betiteld wordt als de actieve capillaire stijghoogte hsa. Dit zogenaamde (gesloten- en open-) capillaire gebied is vrijwel volledig met water verzadigd; daarboven bevinden zich de funiculaire en pendulaire zone.
• Aan de oorspronkelijk met water verzadigde grond wordt als gevolg van een dalende grondwaterspiegel water onttrokken, waardoor in de poriën een zekere neerwaartse zuigkracht wordt uitgeoefend, die de verzadigingsgraad doet verminderen. De stijghoogte die zich uiteindelijk instelt, wordt passieve capillaire stijghoogte hsp genoemd; daarboven bevinden zich de funiculaire en pendulaire zone.

In de praktijk blijkt dat er een verschil bestaat tussen de actieve en de passieve capillaire stijghoogte; de eerstgenoemde is 25% tot 50% kleiner.