Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Isolatie, bovenafdichting met natuurlijke materialen, toepassingsgebied specifiek, waterdoorlatendheid

Waterdoorlatendheid
Natuurlijke (minerale) afdichtingsmaterialen ontlenen hun zeer lage waterdoorlatendheid aan de chemische binding van water en het zwelvermogen van de kleimineralen die in gezwollen toestand poriën sluiten voor het transport van water. De (initiële) waterdoorlatendheid van een afdichtingslaag wordt hoofdzakelijk bepaald door:

  • de laagdikte;
  • de doorlaatfactor (k-waarde);
  • het verhang.

Projectevaluaties
Uit de resultaten van de uitgevoerde projectevaluaties blijkt dat voor alle genoemde materialen een maximale lekkage van 20 mm/jaar in principe haalbaar is. Met bentonietmatten bestaat echter een beperkte ervaring. In CUR-verband zijn in verband daarmee praktijkproeven uitgevoerd (zie literatuurverwijzing 59). Als richtlijn geldt, dat in alle gevallen k-waarden van de gerealiseerde mengsels dienen te worden gecontroleerd en moet worden uitgegaan van aanleg conform de CUR-Aanbeveling 33 [CUR, 1996] en terzake dienende BRL’s.

In onderstaande tabel is voor de vier natuurlijke afdichtingsmaterialen het toepassingsgebied op basis van de uitgevoerde projectevaluaties weergegeven. Daarbij geldt dat de locatiekenmerken niet beperkend zijn, of dat effectbeperkende maatregelen worden getroffen waardoor de locatiekenmerken niet meer discriminerend zijn (voor aanvullende informatie zoek ook op bovenafdichting met natuurlijke materialen). Tevens geldt dat het toepassingsgebied gebaseerd is op k- waarden die genomen zijn van locale monsters uit de afdichtingslaag. Of de gehele bovenafdichtingsconstructie aan de gestelde eisen kan voldoen, wordt bepaald door de doorlatendheid van het afdichtingsmateriaal bepaald en door de lekkages ter plaatse van kwetsbare plekken (doorvoeringen, taluds, aansluitingen op andere constructie-onderdelen). Uit een projectevaluatie blijkt dat als gevolg van het heien van palen voor woningbouw de zandbentonietlaag voor een klein deel was meegezakt met de palen. Dit probleem is opgelost door de palen bloot te graven en de zandbentonietlaag ter plaatse te herstellen. Uit de projectevaluaties blijkt dat een goede aansluiting van een zandbentonietlaag op funderingspalen zeker wel kan worden gemaakt.
De waterdoorlatendheid van de gehele bovenafdichting kan op basis van waterbalansberekeningen van het totale IBC-systeem worden bepaald. Dergelijke waterbalansberekeningen zijn gecompliceerd omdat vaak sprake is van meerdere onbekenden (b.v. weerstand verticale afscherming, weerstand onderliggende scheidende laag). De voor dergelijke waterbalansberekeningen benodigde gegevens waren bij de geëvalueerde projecten niet beschikbaar.

Tabel Toepassingsgebied ten aanzien van (initiële) waterdoorlatendheid (vastgesteld voor zand-bentoniet, voorlopig vastgesteld voor natuurlijke klei, zand-bentoniet polymeer en bentonietmat)

Type natuurlijk afdichtingsmateriaal

Validatierange (mm/jaar)

 

5

10

>20

Natuurlijke klei

 
 
 

Zand-bentoniet

 
 
 

Zand-bentoniet polymeer

 
 
 

Bentonietmat

 
 
 

Toelichting:

 

toepasbaar

 

toepassingsgebied niet onderkend/niet duidelijk

 

niet toepasbaar

Waterdoorlatendheid
Aan de resultaten van de uitgevoerde projectevaluaties kan een aantal algemene vuistregels worden ontleend:

  • in de praktijk dient altijd een hoger bentonietpercentage (circa 3%) te worden toegepast dan het op basis van laboratoriumonderzoek bepaalde bentonietpercentage (circa 3%) om onvolkomenheden / onzekerheden op te vangen (overdimensionering). De belangrijkste onzekerheden zijn:
    • onvoldoende menging van het mengsel;
    • vochtgehalte;
    • de korrelverdeling van het zand;
    • de natuurlijke variatie in het zand;
    • het op taluds (1:2) niet kunnen halen van de gewenste verdichtingsgraad.
  • er dient veel aandacht te worden besteed aan de kwaliteitscontrole tijdens de uitvoering, omdat:
    • de bereikte waterdoorlatendheid erg gevoelig is voor de wijze van uitvoering van de afdichtingslaag. Opvallend was dat tijdens het werk relatief vaak herstel moest plaatsvinden van de aangelegde zand-bentonietlaag, omdat de bestekseisen ten aanzien van verdichting, laagdikte of waterdoorlatendheid plaatselijk niet werden gehaald;
    • de testmogelijkheden beperkt zijn als gevolg van het direct afdekken en verdichten;
    • in de praktijk soms ‘onverklaarbare’ verschijnselen/afwijkingen worden geconstateerd (zie ‘bloopers’);
    • bij niet tijdig afdekken van de zand-bentonietlaag met de volgende grondlaag scheurvorming kan optreden als gevolg van uitdroging of vorming van erosiegeulen op taluds bij regenval. Wanneer bij regenval water op de zand-bentonietlaag blijft staan, kan verpapping van de zand-bentoniet optreden.
  • tijdens de uitvoering dient specifieke aandacht te worden besteed aan kwetsbare plekken (taluds, moeilijk bereikbare plekken). Met name het verkrijgen van de gewenste waterondoorlatendheid op steile taluds vormt een aandachtspunt (stortplaatsen).
  • zand-bentoniet-polymeer wordt gezien de goede verwerkbaarheid met name onder gebouwen (aansluiting op funderingspalen) en rondom nutsvoorzieningen toegepast. In deze situaties is een zand-bentoniet-polymeer goedkoper dan een kunststof folie vanwege de vele benodigde aansluitingen. Ook is het mogelijk door een zand-bentoniet-polymeer heen te heien;
  • de minerale afdichtingslaag moet voldoende vochtig blijven in verband met het mogelijke risico op uitdroging. Bij een project is aangetoond dat door uitdroging van de zand-bentonietlaag uittreding van stortgas uit het geisoleerde gebied optrad.

'Bloopers'
Bij de evaluatie van projecten is een aantal ‘bloopers’ geconstateerd:

  • Bij een project werd het functioneren van bentoniet volledig geremd door de aanwezigheid van een niet gedetermineerde stof (mogelijk organische zuren/fluvozuur) in het toegepaste zand. Dit probleem is opgelost door de hoeveelheid bentoniet te verdubbelen (van 8 naar 15%). Controle vooraf van de waterdoorlatendheid van het aan te brengen zand-bentonietmengsel door middel van laboratoriumproeven is gewenst gedurende de gehele uitvoering, omdat de samenstelling van de grondstoffen (natuurlijke materialen) tijdens de uitvoering kan wijzigen.
  • Bij een tweetal projecten is gebleken dat bij het aanbrengen van het zandbentoniet op het talud bij het verdichten een golvend beeld werd verkregen of ribbelvormig. Dit is opgelost door toepassing van een taludrol in combinatie met een 0,05 à 0,10 m grotere aanvangsdikte van de zandbentonietlaag.
  • Bij een project is sprake van aantasting van de waterdichtheid als gevolg van klink van het geherprofileerde talud. Voorafgaand aan het aanbrengen van de bovenafdichting had een grondmechanisch onderzoek moeten worden uitgevoerd (zettingsmetingen).

Door kationenuitwisseling van een bentonietmat op AVI-bodemas, is de isolerende werking van de mat aangetast.