Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Isolatie, bovenafdichting met natuurlijke materialen, toepassingsgebied algemeen, overzicht en stabiliteit a.g.v. de bodemsamenstelling

Algemeen
De in beschouwing genomen materialen voor een bovenafdichting met natuurlijke materialen zijn:

  • natuurlijke klei;
  • zand-bentoniet;
  • zand-bentoniet-polymeergel;
  • bentonietmatten.

Bodemopbouw en grondmechanica
Draagkracht ondergrond
Uit de projectevaluaties blijkt dat de draagkracht van de ondergrond voldoende moet zijn om de gehele bovenafdichtingsconstructie te kunnen dragen. Daarnaast blijkt dat de ondergrond voldoende draagkracht moet hebben om verdichting van een afdichtingslaag van natuurlijke klei, zand-bentoniet en zand-bentoniet-polymeer mogelijk te maken. Bentonietmatten behoeven niet te worden verdicht. Bij locaties met een zeer geringe draagkracht, bijvoorbeeld slappe klei, of speciale omstandigheden, bijvoorbeeld slibstortplaatsen of bezinkbekkens, dienen aanvullende voorzieningen te worden getroffen. Beproefde of toegepaste methoden in de praktijk betreffen grondverbetering of de toepassing van drukverdelende lagen en doeken (geotextielen of geogrids). Gezien het belang voor de stabiliteit van de gehele bovenafdichtingsconstructie is geen onderscheid te maken in de vier beschouwde afdichtingsmaterialen. Uit een projectevaluatie blijkt dat bij toepassing van zand-bentoniet een steunlaag van minimaal 0,20 m noodzakelijk was, mede als gevolg van overvloedige regenval en problemen met de bemaling. In de meeste gevallen wordt echter om meerdere redenen al een steunlaag van 0,30 m toegepast.

Zettingsgevoeligheid ondergrond
De zettingsgevoeligheid van de ondergrond kan de waterdoorlatendheid van een natuurlijk afdichtingsmateriaal beïnvloeden in die situatie waarin sprake is van ongelijkmatige zettingen. Dit is niet zozeer bekend uit de praktijkgevallen, maar uit met name Duitstalige en Amerikaanse literatuur, waarin gerapporteerd wordt over praktijkproeven aan afdichtingsmaterialen die zowel op labschaal als in het veld zijn uitgevoerd. Ondervonden is dat natuurlijke afdichtingen door zettingen plaatselijk dunner kunnen worden (“squeezen”) en deformeren. In hoeverre hierdoor de waterdoorlatendheid achteruit gaat, is afhankelijk van de plasticiteit, de aanwezige sterkte-eigenschappen en het zelfherstellend vermogen van het materiaal.

Door ongelijkmatige zettingen kunnen ook defecten optreden in andere onderdelen van de bovenafdichting, bijvoorbeeld bij drainaansluitingen. Vanuit de uitgevoerde evaluaties is gebleken dat op veel locaties forse zettingen optreden (tot tientallen centimeters), maar dat deze vrij integraal lijken plaats te vinden en dus, voorzover bekend, niet tot problemen in het functioneren van de bovenafdichting leiden. Bij één project zijn als gevolg van het niet goed verdichten van de aanvulling en het niet gelijktijdig laten opkomen van de grondwaterstand zeer forse zettingen opgetreden (gemiddeld: 0,30 m, maximaal 0,50 m). Het optreden van deze zettingen had gedeeltelijk kunnen worden voorkomen met een daarop aangepaste uitvoeringswijze.

Korrelgradering ondergrond
De korrelgradering en wrijvingsweerstand van de ondergrond is van belang in verband met de mogelijke uitspoeling van de kleimineralen en uitdroging aan de onderzijde. Voor wat betreft de uitspoeling mag in geval van zand-bentoniet en bentonietmatten de ondergrond niet grofkorrelig zijn. Indien dit wel het geval is, dienen extra maatregelen te worden getroffen in de vorm van een tussenzandlaag of een geotextiel. Bij een project is een zand-bentonietlaag aangebracht met een infiltratiesysteem boven en een onttrekkingssysteem onder de zand- bentonietlaag. Dit infiltratie-/onttrekkingssysteem, bestaande uit horizontale drains, had als functie het voorkomen van uitdamping van de in het grondwater aanwezige vluchtige verbindingen naar de kruipruimte van de nieuwe bebouwing. Een aantal jaren na aanleg is de aanwezigheid van de zandbentonietlaag gecontroleerd. De zandbentonietlaag bleek niet duidelijk herkenbaar meer aanwezig. De meest waarschijnlijke oorzaak is uitspoeling, als gevolg van de (geforceerde) infiltratie en onttrekking van water.

Voor de overige materialen hoeven uit oogpunt van uitspoeling geen eisen aan de ondergrond te worden gesteld: bij natuurlijke kleien zijn de kleimineralen niet aan uitspoeling onderhevig en zand-bentoniet- polymeer is stabiel vanwege het polymeer (praktijkproeven zijn uitgevoerd).
Voor wat betreft het voorkomen van uitdroging aan de onderzijde, dient de ondergrond tot aan de GHG fijnkorrelig te zijn indien er sprake is van een grote temperatuurgradiënt met de ondergrond.

Toe te passen hellingshoek
In het algemeen kan worden gesteld dat een bovenafdichting met natuurlijke materialen zonder voorwaarden kan worden toegepast op een talud van 1:3 of flauwer. Bij hellingen steiler dan 1:3 dienen grondmechanische berekeningen te worden uitgevoerd (zie literatuurverwijzing 12). Uit twee projecten blijkt dat de aanleg van een zand-bentoniet-afdichting op een talud steiler dan 1:3 problemen in de uitvoering opleverden. Vooral het verdichten van de afdichtingslaag is dan problematisch. In beide gevallen is de vereiste laagdikte en waterdoorlatendheid niet gehaald. Zand-bentoniet-polymeer kan zonder uitvoeringsproblemen worden toegepast onder een talud van 1:3 of flauwer. Bij steilere taluds zal aanpassing van de constructie moeten plaatsvinden.