Wat is sonderen of sondering in de grondmechanica?

Sonderen is een werkwoord dat uit de grondmechanica komt. Doormiddel van sonderen bepaald men het draagvermogen van de bodem of grond. De sondering word uitgevoerd door een staaf met kegelvormige punt met een tophoek van 60 in de bodem te drukken. Deze kegelvormige staaf wordt ook wel de sondeerconus genoemd en meet de mechanische weerstand van de grond tijdens de sondering.

Waarom wordt sondering toegepast?
Voordat men gaat bouwen wil men de eigenschappen van de bodem weten. Hierbij onderzoekt men de grond. Als de grond bijvoorbeeld nauwelijks verdicht is en bijna geen draagkracht heeft zal men de grond moeten verbeteren en bouwrijp moeten maken. Een nauwelijks draagkrachtige grond kan daarnaast hogere eisen stellen aan de funderingen die moeten worden aangelegd voor de bouwwerken die op de grond moeten worden geplaatst. Naast het meten van het draagvermogen van de grond wordt bij de meeste sonderingen ook de kleef gemeten. De resultaten van sonderingen worden onder andere gebruikt voor het maken van een funderingsadvies. Verder worden sonderingen ook uitgevoerd voor milieukundig bodemonderzoek.

Verschillende conussen voor sondering
De conussen die gebruikt worden voor sonderingen zijn verschillend. Zo zijn er door de jaren heen diverse conussen ontwikkelt waarmee bijvoorbeeld de geleidbaarheid en temperatuur gemeten kunnen worden. Verder zijn er conussen die het grondwater kunnen meten. Voor milieukundig bodemonderzoek worden ook wel conussen gebruikt die verontreinigingen van de bodem kunnen meten. Door een combinatie van de metingen kan men een goed beeld schetsen van de bodemopbouw en de eventuele bodemverontreiniging. Dit is van belang voordat men aan de slag gaan met de daadwerkelijke bouw van funderingen en dergelijke.

Verder bestaan er zogenoemde piëzoconussen. Hiermee kan men de waterspanning rondom de conus meten. Door het meten van deze waterspanning kan men grondlagen die slecht water doorlaten detecteren.

Hoe worden sonderingen uitgevoerd?
Voor het uitvoeren van sonderingen wordt gebruik gemaakt van een sondeerwagen. Een sondeerwagen is een zwaar voertuig meestal een 6×6 vrachtwagen of een voertuig op rupsbanden. In een sondeerwagen is een wagen met een hydraulische pers deze pers wordt gebruikt om de sondeerstaven in de grond te drukken. Hierbij levert het gewicht van de sondeerwagen de reactiekracht. De oliedruk van de hydraulische pers is een maat voor de conusweerstand. Tegenwoordig zijn er ook moderne elektronische uitvoeringen die ter plekke de kleef en de conusweerstand kunnen bepalen in de grond. De sondeerconus wordt met een constante snelheid van 2 centimeter per seconde de grond in gedrukt. Door grondlagen zoals veen of klei gaat een conus over het algemeen zonder veel moeite naar beneden. Door zand heeft een conus meer kracht nodig. Daarom heeft (verdicht)  zand een hoge re conusweerstand dan veen of klei.

De resultaten van sondering worden genoteerd in een zogenoemde sondeerstaat. In de sondeerstaat staat de conusweerstand, de kleef en de waterspanning. Ook het wrijvingsgetal kan hierop genoteerd worden. De gegevens zijn uitgezet tegen de diepte.

Wat is inklinken van grond?

Grond lijkt een dode bewegingsloze massa maar dat is niet het geval. Door neerslag en temperatuurverschillen kan de hardheid van de grond voortdurend verschillen. Dit heeft ook te maken met de massa waaruit de grond zelf bestaat. Kleigrond is bijvoorbeeld veel minder waterdoorlatend dan zandgrond. Humus is een grondsoort die redelijk veerkrachtig is en daardoor minder goed verdicht kan worden. Grond kan door de toevoeging van water in volume toenemen. Grond kan namelijk water absorberen.

Daarnaast kan ook water aan grond onttrokken worden. Dit kan bijvoorbeeld doordat men grondwater uit de bodem haalt. Door wind en zon kan de toplaag van de grond verdrogen. Door het verdrogen van grond ontstaat ‘klink’. Dit is over het algemeen keiharde grond. Klink komt door het inklinken tot stand. Inklinken is in feite een proces dat een verzamelnaam is voor het verdwijnen van vocht uit de grond. Door het droogmalen van een polder kan klink ontstaan.

Kink ontstaat vooral in veengrond als deze voor ongeveer 15 % uit afgestorven plantenmateriaal bestaat en het overige deel uit vocht bestaat. Als deze grond wordt ontwaterd zal de grond de neiging hebben om in te klinken. Dit inklinken wordt nog extra versterkt doordat plantenresten in het veen na het ontwateren blootgesteld worden aan bacteriën. Deze bacteriën kunnen door de zuurstof in de lucht verschillende verteringprocessen uitvoeren en gaan oxideren. Hierdoor klinkt de grond nog sneller in.

Wat is een proctorproef en hoe wordt deze uitgevoerd?

Een proctorproef is een proef die onder andere in de civiele techniek wordt gebruikt. De proctorproef wordt gebruikt om de dichtheid te bepalen van een bepaald grondmonster. De resultaten van deze proef worden aangeduid in een percentage. Dit percentage maakt de proctordichtheid inzichtelijk. Aan de hand van deze proctordichtheid kan men de verdichtingsgraad van een bepaalde grond aflezen. Hierdoor kan men vervolgens concluderen of de grond over de benodigde funderingsstabiliteit beschikt. De naam van deze proef is een verwijzing naar de Amerikaanse ingenieur Ralph R. Proctor. Hij had in 1933 verschillende varianten van deze proef ontwikkelt.

Waarom wordt de proctorproef gedaan?
Voordat men een fundering plaatst op een stuk grond moet men informatie hebben over de samenstelling van deze grond en de hardheid daarvan. Een fundering moet over het algemeen aangebracht worden op een grond die goed verdicht is. Als men dat niet doet kan het gewicht van de fundering en het bouwwerk er voor zorgen dat de grond er onder in elkaar wordt gedrukt. Dit proces wordt ook wel ‘zetten’ genoemd. Bij overmatig zetten kan een fundering of bouwwerk verzakken en ernstig beschadigen. Zo kunnen er bijvoorbeeld scheuren ontstaan in muren en vloeren. Om dat te voorkomen moet een grond een bepaalde proctordichtheid hebben voordat men er een fundering op kan aanbrengen. Als stelregel wordt een proctordichtheid gehanteerd van 95 à 98%.

Hoe voert men een proctorproef uit?
De proctorproef bestaat uit verschillende onderdelen. Allereerst gaat men het vochtgehalte bepalen van de grondmonsters. Hierdoor worden de grondmonsters genomen met een cilinder die een bepaalde inhoudsmaat heeft. Men meet het vochtgehalte door 150 gram nat zand uit deze cilinder te halen en in een ovenschaal te plaatsen. Dit gewicht wordt vervolgens genoteerd. Daarna verwarmd men het monster enkele minuten in de oven. Hierbij wordt op regelmatige tijdstippen het gewicht van het monster gewogen.  Als het gewicht van het monster niet meer dan 0,1% afwijkt van de vorige meting wordt het monster als droog beschouwd. Men kan nu het droge monster wegen en bepalen wat het verschil is met het oorspronkelijke gewicht van de massa (150 gram). Het verschil is het vochtgehalte dat uit het monster is verdampt.

Vervolgens wordt de maximale dichtheid van het grondmonster bepaald. Hiervoor gebruikt men een andere test. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een machine. Deze machine bevat een gewicht van 2,5 kg met een oppervlakte van 50,8 mm. Dit gewicht slaat met 25 slagen per laag het monster aan. Het aantal verschilt en is afhankelijk van de inhoud van de cilinder. Gemiddeld zijn er 3 tot 5 lagen met een dikte van ongeveer 40 mm.

Voor het bepalen van  maximale proctordichtheid  wordt als volgt te werk gegaan: men begint met een normale waarde (het vochtgehalte zoals deze met het monster was geleverd) en vervolgens voegt men een bepaald aantal percentages van het monster  aan water toe en voert de test nogmaals uit. Dit gebeurt zo vaak totdat de dichtheid van de massa begint te dalen.

Maximum Proctor Dichtheid
De mechanische kwaliteit van een zandmassa in de weg- en waterbouwkunde wordt in Nederland aangeduid in de verdichtingsgraad in % mpd (Maximum Proctor Dichtheid). Dit is de in-situ-dichtheid in verhouding tot de maximum dichtheid. Voor de bodem van een fundering wordt over het algemeen een proctordichtheid van minimaal 95 procent geëist. Voor de toplaag wordt meestal een proctordichtheid van 98 procent geëist.