Samenstelling - Eigenschappen van klei

Samenstelling

Klei bestaat uit deeltjes vaste stof, water met daarin opgeloste stoffen en uit gassen. De fijne fractie van de deeltjes vaste stof en het water bepalen de karakteristieke eigenschappen van klei. De fijne deeltjes bestaan uit verschillende mineralen. In Nederlandse kleisoorten zijn dit voor een groot deel vrijwel altijd kleimineralen. Dit zijn zeer dunne (dunner dan 108 m) plaatvormige deeltjes (figuur 3.1). Daarnaast komen er in de fijne fractie andere mineralen voor zoals kwarts, bepaalde ijzer- en aluminiumverbindingen, kalk. e.d. In klei zijn ook organische materialen aanwezig in de vorm van resten van plantaardige en dierlijke organismen (microscopische en grotere organismen), vezels, actieve bacteriën en schimmels, en organische moleculen. Voor uitgebreide informatie wordt verwezen naar de diverse mineralogische en bodemkundige handboeken [31, 46, 47].

In Nederlandse klei is de variatie in relatieve hoeveelheden van de verschillende bestanddelen vaste stof zodanig dat er daardoor aanmerkelijke verschillen in eigenschappen bestaan. Het verschil in eigenschappen tussen grijze of blauwe klei en klei uit een oudere kleibekleding komt voor een belangrijk deel daaruit voort. De samenstelling van de vaste stof verandert namelijk onder invloed van de omgeving waarin de klei verkeert. De verkleuring van grijze of blauwe klei tot een soms bont-geel en bruin gevlekte klei, wordt veroorzaakt door verandering van de mineralogische samenstelling (vooral door het omzetten van ijzer- en mangaanverbindingen). Deze verbindingen kunnen na verloop van tijd eveneens wederom veranderen.

Figuur 3.1: kleideeltjes, onderling en met een zanddeeltje gekoppeld door chemische verbindingen van o.a. ijzer en organisch materiaal.

De betreffende mineralen hebben invloed op het waterhoudend vermogen van de grond en op de sterkte van de verbindingen tussen de vaste stofdeeltjes en daarmee derhalve op de civieltechnische eigenschappen als vormvastheid en erosiebestendigheid.

De aard en de hoeveelheid van de in de klei aanwezige organische stoffen veranderen eveneens. Omzetting door micro-organismen doet de hoeveelheid grove en fijne organische resten afnemen. Als er geen lucht bij kan komen en als de temperatuur minder dan 10° tot 15°C bedraagt, is deze omzetting zeer langzaam. Het toetreden van lucht en hogere temperaturen doen de afbraak sterk versnellen, waardoor organische resten in de bovengrond binnen enige jaren afgebroken kunnen worden. In de bovengrond ontstaat vaak organische stof als gevolg van plantenwortels. schimmels, toegevoegde mest en micro-organismen. Direct onder een graszode ontstaat door toevoer en omzetting van organische stof. een dynamisch evenwicht, waarin de totale hoeveelheid organische stof ongeveer 3 tot 5 % bedraagt. Door veranderingen van de hoeveelheid organische stof veranderen weer diverse eigenschappen van klei, onder andere de bulkdichtheid, het waterhoudend vermogen en de vervormingseigenschappen.

Eveneens van invloed op de eigenschappen van klei is het zogenaamde specifieke oppervlak. Dit is het totale oppervlak van de buitenkant van de deeltjes vaste stof. Omdat er in klei veel zeer kleine deeltjes vaste stof zitten, is het totale oppervlak van de buitenkant van de deeltjes in een bepaalde hoeveelheid klei in verhouding zeer groot. Het specifieke oppervlak van de deeltjes vaste stof in een gewone Nederlandse klei ligt meestal tussen 40 en 120 m2 per gram grond. Bij zand is het vaak minder dan 1 m2 per gram. Aangezien er een samenhang bestaat tussen de korrelgrootteverdeling en het specifiek oppervlak van grond is het mogelijk inzicht te krijgen in het specifiek oppervlak door het bepalen van de korrelgrootteverdeling.