In-situ-verdichtingsapparatuur voor wat betreft walsen

De werking van in-situ-verdichtingsapparatuur berust volgens onder andere Forssblad [1981] op een van de twee volgende fundamentele principes of op een combinatie van beide:

• de werking van het statisch gewicht van de apparatuur in de vorm van verhoging van de verticale spanning en/of knedende werking in diverse richtingen door locale overschrijding van het evenwichtsdraagvermogen;
• dynamische werking in de vorm van trillen, schokken of stampen, waarbij drukgolven ten gevolge van een schok of trilling de bodem worden ingezonden.

Op grond van deze uitgangspunten kunnen vier grote groepen verdichtingsapparatuur worden onderscheiden:

• gladde statische walsen met een samendrukkend en soms enigszins knedend effect;
• nokkenwalsen met een knedend en soms trillend effect;
• bandenwalsen met een voornamelijk knedend effect;
• trilverdichters zoals walsen, platen met een voornamelijk trillend effect.

In de tabel van figuur 4.10a, welke is ontleend aan de Zwitserse normen en gepubliceerd door Moraux [1975] is aangegeven welk materieel bij voorkeur op een bepaald materiaal wordt ingezet.

• Gladde statische walsen oefenen een overwegend verticale druk uit en hebben soms ook enige knedende werking. De laatste halve eeuw worden gladde walsen steeds minder toegepast, voor namelijk vanwege het feit dat zij nauwelijks dieptewerking hebben; voor oppervlakteverdichting zijn ze echter uitstekend geschikt
• Bandenwalsen hebben een overwegend drukkende en knedende werking. Door aanpassing van gewicht en bandenspanning is deze apparatuur breed inzetbaar. Al naar gelang de belasting per wiel, die kan variëren tussen circa 25 kN en 60 kN, wordt een aantal klassen bandenwalsen onderscheiden.
• Nokkenwalsen of tampingwalsen zijn in feite geëvolueerde schapenpootwalsen; ze brengen behalve een verticale belasting knedende en drukkende effecten teweeg. De nokken zijn, afhankelijk van de grondsoort, zodanig gedimensioneerd dat de kneedwerking in de betreffende grond optimaal is, terwijl toch een relatief hoge rijsnelheid van de wals mogelijk is. Ze worden ingedeeld in klassen, al naar gelang de teweeggebrachte lijndruk, die kan variëren tussen circa 300 N/cm en 900 N/cm.
• Trilverdichters hebben de laatste vier decennia belangrijke ontwikkelingen ondergaan. Momenteel worden door een vijftigtal fabrieken ettelijke honderden typen op de markt gebracht. Globaal kunnen ze worden onderscheiden in:

  -	trilplaten; deze worden meestal toegepast op plaatsen waar weinig ruimte is voor brede machines, dat wil zeggen voor staalfunderingen ten behoeve van kleine projecten of voor sleufaanvulling;

  -	trilwalsen; deze worden verreweg het meest toegepast ten behoeve van grondwerkprojecten; er bestaan talrijke typen die kunnen worden ingedeeld naar vorm, gewicht, capaciteit en dergelijke;

  -

  trilstampers (explosie- en luchtdruk); deze kunnen in gewicht variëren van enige honderden N tot circa 30 kN; ze hebben een relatief groot contactvlak met de ondergrond en worden vooral ingezet ten behoeve van staalfunderingen, in kleinschalige grondwerken en op moeilijk voor walsen toegankelijke locaties.

• Slagverdichters, die verdichting tot stand brengen door een relatief beperkt aantal heftige schokken in de ondergrond teweeg te brengen. De bekendste slagverdichters zijn:

  -	de in Nederland nauwelijks meer gebruikte explosiestamper, die voor bijzondere werkzaamheden wordt ingezet, zoals voor het verdichten van sleuven met beperkte breedte;

  -

  de zogenaamde dynamic compactor, die bij grote werken wordt gebruikt om met name een grote dieptewerking van de verdichting te bereiken. Hij bestaat uit een zware massa (maximaal 10 - 30 ton) die met behulp van een kraan van grote hoogte op de te verdichten ondergrond valt. Deze methode, die ook wel bekend staat als ‘dynamic consolidation’ veroorzaakt diepe kraters die naderhand moeten worden uitgevuld.

Door SCW (CROW) [1980] werd de tabel van figuur 4.10b gepubliceerd waarin voor een aantal walstypen is aangegeven op welke grondsoorten ze bij voorkeur moeten worden ingezet; ook zijn daarbij de voornaamste wals- en procesparameters vermeld.
In de periode na de Tweede Wereldoorlog zijn veel nieuwe typen verdichtingsmachines ontwikkeld. De ervaringen met die machines werden vaak in proefvakken gemeten en vastgelegd in publicaties; zij leidden veelal tot verdere ontwikkelingen en nieuwe machines.
Behalve in de Verenigde Staten werden in veel geïndustrialiseerde Europese landen, met name in het Verenigd Koninkrijk, Duitsland, Frankrijk en Zweden verdichtingsmachines gebouwd. Vooral in Engeland werden deze machines in de jaren zestig en zeventig uitgebreid getest door het Transport and Road Research Laboratory (TRRL). Veel van deze onderzoekingen zijn vastgelegd in het standaardwerk van Parsons [1992]; daarin is tevens een schat aan informatie opgenomen over alle parameters die bij het verdichtingsproces een rol spelen: grond- machine- en procesparameters.

In de jaren zeventig en tachtig werd vooral in Frankrijk veel onderzoek verricht naar de prestaties van de beschikbare verdichtingsmachines op velerlei grondsoorten. Dat geschiedde in het kader van de opstelling van de Liste d’Aptitude die werd gemaakt ten behoeve van de RTR 1976 en later ten behoeve van de GTR 1992.
Intussen waren ook de fabrikanten van verdichtingsmachines meer aandacht gaan besteden aan de interactie tussen machine en grondsoort.

Dat geschiedde mede onder invloed van de ontwikkelingen ten behoeve van de continue verdichtingscontrole (CVC) die in de jaren tachtig ontstond in diverse Europese landen.
De verdichtingsmachines met regelbare frequentie en amplitude zijn het gevolg van het latere inzicht in de interactie tussen machine en ondergrond en de theoretische benaderingen daarvan; zie in dat verband ook de literatuurstudie van de werkgroep SCW (CROW) [1980] en het werk van Machet [1976] en Selig en Yoo [1977], welke in paragraaf 4.4.4.2 en 4.4.4.3 zijn genoemd.