Bindcapaciteit van gebonden funderingen
De mechanische en duurzaamheidseigenschappen van een gebonden fundering zijn afhankelijk van de eigenschappen de samenstellende materiaalcomponenten en de bindcapaciteit van de gebruikte bindmiddelen. In Nederland zijn cement en bitumen en combinaties daarvan de meest toegepaste bindmiddelen. In enkele gevallen wordt ook kalk als bindmiddel gebruikt.
Kalk wordt hoofdzakelijk toegepast in situaties waarbij de lokale grond moet worden verbeterd en/of gestabiliseerd. Inmenging van ongebluste of gebluste kalk (zie voor details paragraaf 3.5.1 en 3.5.2) in natte leem- of kleigrond resulteert onmiddellijk in samenkitting van fijne kleideeltjes tot stabiele kruimels. Dit verschijnsel heet flocculatie en bestaat uit de vorming van Ca(OH)2- - of CAOH+-brugjes tussen de kleiplaatjes. De behandelde grondkalkkruimels zien er ‘zanderiger’ uit dan de onbehandelde grond. De kruimels zijn kleiner en kleven niet aan elkaar. Door zijn gecombineerd effect op natte grond (als gevolg van chemische binding, warmteontwikkeling, menging en toevoeging van droge stof) en de verkruimelende werking heeft toevoeging van kalk de volgende voordelen voor de behandelde grond:
- gemakkelijkere verwerking;
- betere verdichtbaarheid;
- verbeterde draagkracht en betere berijdbaarheid door bouwverkeer waardoor het grondwerk sneller kan worden uitgevoerd.
Cement is het meest toegepaste bindmiddel bij gebonden funderingen. In het geval van met cement gebonden asfaltgranulaat wordt regelmatig ook bitumen in de vorm van bitumenemulsie of schuimbitumen als bindmiddel toegevoegd. Cement is een fijngemalen mineraal aggregaat dat, met water vermengd, een pasta vormt die door hydratatiereacties en processen (zie voor details paragraaf 3.5.5 t/m 3.5.7) bindt en verhardt en na verharding haar sterkte en stabiliteit behoudt, ook onder water. Cement maakt sterke verbindingen tussen de inerte materialen in het mengsel.
Organische stoffen, zoals de humusfractie in grond, hebben een negatief effect op de binding van cementachtige bindmiddelen. Humus bevat zuren die globaal kunnen worden onderscheiden in huminezuren (vrijwel onschadelijk) en de wel schadelijke fulvozuren. In de tot nu opgedane ervaring (laboratorium en praktijk) blijkt een gehalte aan organische stof tot circa 10 procent geen beletsel te zijn om tot een gebonden fundering te komen dat aan de eisen voldoet.
Tabel 5.4. Mogelijkheden voor stabilisatie
| Doorval zeef 63 μm | Methyleen-blauwwaarde | Beschrijving grond | Bindmiddel |
| ≥ 35% (m/m) | ≤ 25 | weinig plastische leem en klei | kalk, cement, slak |
| 25-60 | leem en klei | kalk, slak | |
| 60-80 | zeer plastische klei | kalk, slak | |
| 12 - 35% (m/m) | ≤ 15 | leemhoudend zand of grindzand | kalk, cement, slak |
| > 15 | kleihoudend tot sterk kleihoudend zand of grindzand | kalk, slak | |
| < 12% (m/m) | ≤ 2 | vochtbestendig zand of grindzand | cement, slak |
| > 2 | kleihoudend zand of grindzand | kalk, cement, slak |
Cement moet volgens NEN-EN 1971 ten minste worden aangeduid met zijn soort, aangevuld met het getal 32,5, 42,5 of 52,5 voor de druksterkte bepaald na 28 dagen. Aan dit getal wordt de letter N toegevoegd voor gewone sterkteontwikkeling en de letter R voor snelle sterkteontwikkeling. De klasse 32,5 wordt gebruikt in situaties waar geen hoge aanvangssterkte vereist is, terwijl 52,5 wordt gebruikt in gevallen waarin juist wel een hoge aanvangssterkte nodig is.
In Europa wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende vijf gangbare cementsoorten:
| • CEM I | Portlandcement met maximaal 5 procent andere stoffen; |
| • CEM II | Portlandcomposietcement met minimaal 65 procent Portlandcement; |
| • CEM III | hoogoven/Portlandcementmengsel in drie klassen: A, B en C, waarbij CEM III/A de minste (40 procent) en CEM III/C de meeste (90 procent) hoogovenslak bevat; |
| • CEM IV | puzzolaancement; |
| • CEM V | composietcement. |
Doorgaans wordt in Nederland tot nu toe altijd de goedkoopste cementsoort toegepast. In de meeste gevallen is dit een hoogovencement. Ook wat milieuprofiel en beschikbaarheid betreft, komt deze cementsoort iets beter uit de bus dan Portlandcement. Een veelgebruikte cementsoort is CEM III/B 42,5 N LH (HS), waarbij LH staat voor lage hydratatiewarmte en HS voor hoge sulfaatweerstand. In gevallen waar een hogere aanvangssterkte is gewenst of bij aanleg in koude omstandigheden, wordt ook CEM I/B 32,5 R in een iets hogere dosering toegepast. CEM III/B heeft een hoog slakkengehalte, waardoor de CO2-emissie beduidend lager is dan bij een vergelijkbaar CEM I-cement.
Aan cement wordt vaak om uiteenlopende redenen een additief toegevoegd (zie paragraaf 2.7.1).
Niet alleen asfaltgranulaat, maar ook opgebroken cementgebonden verhardingslagen of mineraal aggregaat van diverse oorsprong kan met bindmiddel worden gebonden tot een gebonden funderingslaag. Praktijkproeven hebben bewezen dat gebruik van uitsluitend bitumen als bindmiddel leidde tot een gebonden fundering die te gevoelig was voor het ontstaan van permanente vervorming. Om die reden gaat gebruik van bitumen als bindmiddel in Nederland altijd gepaard met een gehalte aan cement.
Bitumen wordt in de praktijk toegepast in de vorm van bitumenemulsie of schuimbitumen. De aanlegtemperaturen zijn doorgaans lager dan 100 °C. Om het bitumen bij deze relatieve lage temperaturen voldoende goed te verdelen over het mineraal aggregaat, wordt het bitumen in de varianten bitumenemulsie (zie paragraaf 3.5.8) en schuimbitumen (zie paragraaf 3.5.9) toegepast.
Bij bitumenemulsie wordt het bitumen min of meer verspreid tussen de fijnere mineraalkorrels. Een deel van de grotere mineraalkorrels is bedekt door een filmpje bitumen. Met bitumenemulsie wordt een chemische binding tussen het bitumen en het mineraal aggregaat gerealiseerd, waarbij de emulsie als drijvende kracht fungeert.
Bij schuimbitumen wordt het bitumen alleen over de fijnere mineraalkorrels verdeeld, wat leidt tot een gevlekt uiterlijk van mastiekdruppels aan fijn mineraal aggregaat. De niet-continue hechting van de individuele mineraalkorrels wijkt af van de toepassing van bitumen in asfalt. Het fijn verdeelde bitumen zorgt in gebonden funderingen voor een toename van de haakweerstand vooral door een toename van de cohesie met slechts een gering effect op de hoek van inwendige wrijving (zie paragraaf 5.4.1). Met bitumen gebonden funderingen hebben een andere structuur dan koud asfalt, dat ongeveer bij dezelfde temperatuur wordt geproduceerd.
In paragraaf 3.8 worden de kenmerken van de in Nederland gangbare gebonden funderingen belicht.