Klei - Grasbekleding op binnen en buitentalud

De eigenschappen van klei in een grasbekleding worden voor een belangrijk deel in de loop van een aantal jaren bepaald door de omgeving. Na aanbrengen en verdichten van cohesieve grond treden er diverse veranderingen in op. Deze veranderingen hebben effecten op onder andere de volumieke massa, de sterkte van bindingen tussen gronddeeltjes en de structuur van de grond. In fijnkorrelige stevige grond zijn deze effecten meer uitgesproken dan in zandige (schrale) grond. Karakteristieken van grond als korrelgrootteverdeling (zandgehalte) en Atterbergse grenzen zijn voor de toplaag daarom vooral van belang in zoverre ze effect hebben op de invloed van de omgeving. Details van deze karakteristieken hebben een zeer beperkte invloed op het gedrag.

Ontwikkeling van klei-eigenschappen na aanleg

De veranderingen van de grond na aanbrengen zijn zowel chemisch, mineralogisch als fysisch-chemisch en hebben effect op de korrelschaal en op de schaal van kluiten en zogenaamde bodemaggregaten. Er ontstaat in de grond een bodemstructuur, die aanvankelijk wordt bepaald door scheuren en spleten, die ontstaan door het kapot drukken en trekken van de grond bij krimp en en zwelling. Vorst en dooi spelen daar in de bovenste ongeveer 0,3 m een grote rol in. In de grond ontwikkelt zich na verloop van enige tijd na aanleg actief bodemleven: bacteriën, schimmels, wormen en insecten, plantenwortels en grotere gravende dieren, zoals mollen en, in zandiger grond, muizen en soms konijnen. Deze activiteit is zeer hoog in de bovenste goed doorluchtte decimeters. Het graven en omzetten van bodemmateriaal leidt tot een kruimelige structuur in de bovenste decimeter en draagt bij aan een laag met een vrij losse structuur daar direct onder. In een bij aanleg zeer intensief verdichte grond is de bodemvorming in de bovenste 0,5 m relatief traag. In een op dergelijke wijze verdichte klei bleek na 3 jaar slechts de bovenste paar decimeter doorgraven en doorworteld te zijn.

Typische opbouw van een kleilaag

In Nederland wordt door al deze activiteit de buitenste ongeveer 1,5 m van een grondlichaam van cohesieve grond met grasland in de onverzadigde zone op den duur (5 - 20 jaar) beïnvloed (Figuur 3.2). In de bovenste laag van 5-10 cm, in de sterk doorwortelde zode, bestaat de grond uit kleine aggregaten in een los verband tussen de wortels. Daaronder tot 0,2 à 0,4 m diepte, in de iets minder doorwortelde laag, bestaat de grond een weinig dicht gepakte stapeling brokken. Daaronder neemt de grootte van de aggregaten toe tot meerdere decimeters en wordt de pakking met de diepte dichter. Graafgangen van bodemfauna (vooral wormen en insecten zijn voor structuur van belang) zijn niet in de figuur weergegeven.

Figuur 3.2 Bodemstructuur in stevige klei op een dijk met gras, met een detail van de toplaag met graswortels.

Classificatie erosiebestendigheid klei

In deze handreiking wordt afgeweken van de classificatie zoals opgenomen in het Technisch Rapport Klei voor Dijken [5]. Er worden drie categorieën klei met betrekking tot erosiebestendigheid onderscheiden (Figuur 3.3):

1. Erosiebestendige klei

2. Weinig erosiebestendige klei

3. Een categorie grond die niet geschikt is voor gebruik als bekledingsklei

   De derde categorie grond is ongeschikt voor toepassing bij een dijkontwerp op plekken waar wordt gerekend op de erosiebestendigheid van de kleilaag. Dit kan bijvoorbeeld zijn in de golfklapzone op het buitentalud van rivierdijken. Het is niet zo dat bij een veiligheidstoetsing een dijk automatisch wordt afgekeurd als een dergelijke grond in de grasbekleding zit. Het is namelijk goed mogelijk dat de toplaag voldoende sterkte heeft. Een treffend voorbeeld is de met de golfoverslagsimulator beproefde Vechtdijk, die volledig uit zand bestaat, en zeer goed bestand was tegen een golfoverslagbelasting.

   

   De grenswaarde tussen beide categoriën in erosiebestendigheid zijn met betrekking tot de Atterbergse grenzen:

   • een vloeigrens van 40 % en

   • een plasticiteitsindex van 0,73 x (Vloeigrens – 20) met een minimum van 18%

     Verder geldt voor een erosiebestendige klei:

   • het is afkomstig van een op natuurlijke wijze afgezet materiaal,

   • het zandgehalte (> 63 m) is maximaal 40%,

   • er is minder dan 5% organisch materiaal volgens de waterstofperoxidebehandeling methode,

   • er is minder dan 25% gewichts-verlies bij de HCl-behandeling,

   • er zijn geen significante bijmenging van puin, grind en dergelijke en

   • het heeft weinig heldere (rode, bruine en gele, soms blauwe) verkleuringen.

     In de categorie ‘niet geschikte grond’ komen grondsoorten voor die door bijvoorbeeld een hoog gehalte aan wortels (zodegrond) of hoge ijzergehalten niet geschikt zijn voor gebruik als bekledingsklei. Zodegrond kan hooguit als dunne deklaag voor het aanslaan van grasbegroeiing worden toegepast op de kleibekledingslaag.

     De in Nederland voorkomende klei ligt meestal boven de A-lijn: 0,73 x (Vloeigrens – 20). In de praktijk komt het voor dat erosiebestendige klei in de categorie ‘erosiegevoelige grond’ komt door onzorgvuldigheid bij het bepalen van de Atterbergse grenzen. Enkele aandachts- punten bij de bepaling zijn:

   • Verwijderen van eventueel aanwezige wortels. Een hoog organische stof gehalte leidt tot een hoge schatting van de vloeigrens.

   • Het schaaltje van Cassagrande (of vloeigrens apparaat) moet worden schoongemaakt met water en gedroogd.

   • Bepaling van de Atterbergse grenzen start bij veld-vochtig materiaal, niet zoals in sommige literatuur aanbevolen, oven-droog materiaal.

   Navolgend wordt de categorie erosiebestendige klei aangeduid als ‘stevige klei’ en de klei met een lagere vloeigrens of een lagere plasticiteitsindex, of met een hoger zandgehalte, als ‘schrale klei’.