Vochtspanningskarakteristiek of pF-curve

Zoals hiervoor is aangegeven, representeert de vochtspanningskarakteristiek of pF-curve de relatie tussen de negatieve waterspanning en het vochtgehalte. De bepaling van de vochtspanningskarakteristiek is afkomstig uit andere disciplines, waar het gebruikelijk is het vochtgehalte uit te drukken in volumeprocenten ten opzichte van het totaalvolume. In de grondmechanica wordt het vochtgehalte gewoonlijk uitgedrukt in massaprocenten ten opzichte van de vaste stof (paragraaf 2.2.1).

De negatieve waterspanning wordt gewoonlijk aangegeven in pF, dat wil zeggen de logaritme van het aantal centimeters waterkolom; soms wordt echter ook de waterkolom zelf of de negatieve waterspanning gehanteerd. De in de praktijk toegepaste negatieve waterspanningen ter bepaling van de pF-curve kunnen in principe willekeurig worden gekozen. In Nederland zijn de volgende waarden gebruikelijk: pF 0,5; 1,0; 1,3; 1,8; 2,0; 2,3; 2,7; 3,4 en 4,2. Naast de beide hierboven genoemde, in Nederland gebruikelijke apparaten zijn in andere landen nog diverse andere beproevingsmethoden en beproevingsprincipes ter bepaling van het negatieve-waterspanningsgedrag in gebruik. Voor in-situ-bepalingen is speciale, zogenaamde tensiometerapparatuur in de handel.

In figuur 5.39 zijn diverse actieve/passieve capillaire-opstijgingscurven gegeven voor een aantal zanden en kleien. De curven voor zand hebben veelal een zogenaamde stoeltjesvorm en liggen in het gebied van de relatief lage spanningen en vochtgehalten; naarmate de grond lemiger of kleiiger wordt, worden hogere negatieve spanningen gemeten en treden minder abrupte overgangen in vochtgehalte op. Voorts is daarbij de pakkingsdichtheid van de grond van invloed; dichtere pakkingen leveren bij lage onderspanningen lagere vochtgehalten op, maar kunnen bij afnemend vochtgehalte grotere negatieve waterspanningen vasthouden.

Bij de hierboven besproken opstellingen ter bepaling van de passieve capillaire-opstijging (de zuig- en drukplaatmethoden) is steeds uitgegaan van een waterverzadigd monster dat door het aanbrengen van onderspanningen droger wordt. De grafieken representeren dan ook in principe zogenaamde drainage- of ontwateringstakken. Door in dezelfde apparatuur een reeds ontwaterd monster aan steeds lagere negatieve spanningen te onderwerpen, treedt een hysteresiseffect op. In dat geval wordt een enigszins andere curve verkregen: de zogenaamde bevochtigingstak (zie figuur 5.39).

De bevochtigingstak is vergelijkbaar met het resultaat van een actieve capillaire stijgproef; de bijbehorende capillaire stijghoogte is daarbij ook de actieve capillaire stijghoogte. Het evenwichtsvochtgehalte is bij ontwatering altijd groter dan bij bevochtiging. Het verschil tussen beide curven representeert bij zand de hoeveelheid lucht die in het monster is achtergebleven; bij klei spelen ook de volumeveranderingen van het monster door zwel en krimp een rol.