p. boekel, f. riem vis en a. lahr-renkema
gebruik van zand bij aanleg en onderhoud van grassportvelden
I
instltuut v~~r bodemvruchtbaarheld haren-gr.
with a summary: use of sand for construction and improvement of sports fields
rapport 7-80
I
CODEN: IBBRAH (7-80)
INSTITUUT
VOOR
1-38
BODEMVRUCHTBAARHEID
RAPPORT 7-80
GEBRUIK VAN ZAND BIJ AANLEG EN ONDERROUD VAN GRASSPORTVELDEN RAPPORT AAN DE HAND VAN LITERATUURGEGEVENS OPGESTELD
With a summary: Use of sand for construction and improvement of sports fie Ids
door
P. BOEKEL, F. RIEM VIS EN A. LAHR-RENKEMA
1980
Instituut voor Bodemvruchtbaarheid, Oosterweg 92. Postbus 30003.
9750 RA
Inst.
Haren (Gr.)
Bodemvruchtbaarheid~
Rapp. 7-80 (1980)
38 pp.
(1980)
2
INHOUD
I. Inleiding
3
2. Vereiste samenstelling van de toplaag
4
3. Aard van het onderzoek naar de normen waaraan zand moet voldoen
8
3.1. Karakterisering van het zand
8
3.2. Eigenschappen van grassportvelden die door zandtoe10
diening worden beinvloed 4. Invloed van zand van verschillende eigenschappen van het sportveld
~waliteit
"'--
op de
- _____
16
4.1. Stevigheid onder droge omstandigheden
16
4.2. Stevigheid onder natte omstandigheden
18
4.3. Vochthoudendheid en aeratie
20
4.4. Doorlatendheid voor water
23
5. Meest gewenste eigenschappen van zand,rekening houdend met de invloed op de verschillende kwaliteitsaspecten
29
6. Karakteristieken van enkele zanden en toplaaggronden in Nederland
31
7. Samenvatting en conclusies betreffende nog gewenst onderzoek over de bruikbaarheid van zand voor toplaagverbetering
34
8. Summary and conclusions concerning research still required
35
9. Literatuur
36
J 670 (1981)
3
1. INLEIDING
De toplaag van een sportveld moet vlak, stevig, droog, enLgszLns stroef en bij voorkeur met gras begroeid zijn. Daartoe moet onder natte oms tandigheden overtollig
regen~ater
door de bovenlaag worden opgenomen en snel
naar diepere lagen worden getransporteerd zodat het veld dan goed bespeelbaar blijft. Om aan deze eisen tegemoet te komen wordt bij de aanleg en het onderhoud van sportvelden vaak zand toegevoegd. Dat vindt vooral plaats op gronden die als gevolg van hoge gehalten aan organische stof of fijne delen of door minder goede ontwatering in natte perioden een onvoldoende stevigheid hebben. Een zandige toplaag biedt dan voordelen maar kan onder droge omstandigheden weer andere problemen geven. Door te geringe vochthoudendheid kan de grasgroei stagneren en de toplaag te rul
worden •.~.~
_~---------Het resultaat van het gebruik van zand zal in de eerste plaats afhangen
van de
~ijze
van toediening. Daarbij kan onderscheid gemaakt worden tussen
verschralen, waarbij de oorspronkelijke grond met zand wordt vermengd, bezanden, waarbij het zand in een laag van meerdere centimeters wordt opgebracht en zodebezanding (dressen), waarbij als onderhoudsmaatregel slechts een dun laagje van bv. een halve centimeter per keer, een
a
twee-
maal per jaar, wordt toegediend. Ret resultaat zal tevens afhangen van aard en eigenschappen van het zand. De normen die nu bij advise ring worden gehanteerd en die op vroegere ervaring zijn gebaseerd, lijken niet altijd te voldoen. Vaak ook is zand dat aan die normen weI voldoet, niet beschikbaar en moet ander zand gebruikt worden. In dat geval kan toch een bevredigend resultaat worden verkregen door een andere wijze van toediening en door menging met andere materialen. Op dit terrein is echter nog onvoldoende bekend en het zal enLg onderzoek vergen om tot een uitspraak te komen. Alvorens met dergelijk onderzoek te beginnen is nagegaan wat er in de literatuur over gebruik van zand voor grassportvelden bekend is. Ret resultaat daarvan zal in het volgende overzicht worden weergegeven en besproken.
4
2. VEREISTE SAMENSTELLING VAN DE TOPLAAG
Om bij de aanleg en het onderhoud van grassportvelden de goede maatregelen te kunnen treffen, moet bekend zijn welke samenstelling de toplaag moet hebben om een zo gunstig mogelijke bespeelbaarheid te verkrijgen. Boekel (1978) vond bij onderzoek op een groot aantal velden dat voor een stevige en stabiele toplaag onder natte omstandigheden - in herfst en winter een van de belangrijkste bespeelbaarheidsaspecten - een bepaalde combinatie van ontwatering en volumegewicht van de toplaag noodzakelijk is. Bij een ondiepe ontwatering moet het volumegewicht hoog zijn, bij een diepe ontwatering is een laag volumegewicht toelaatbaar. Berekening van de regressievergelijkingen .
le~erde
het volgende resul-
taat op (fig. 1).
SteVl~
(hakmethode)
stobility of the top soil (by. h eel' mefhod) 8
5 C= vol.gew . < 130 ,,130 -140 B .. • A=.. • > 140
3
o
20
40
60 80 100 · 120 140 grondwaterstand em 7 mv 1gemidd . notte perioden)
ground woter table in wet periods
Figuur 1. Berekende invloed van de grondwaterstand op de stevigheid van de toplaag bij verschillende volumegewichten. Figure 1. Calculated effect of groundWater table on the stability of top-
soils with different bulk densities .
5
Het volumegewicht hangt sarnen met de samenstelling van de toplaag (gehalten aan zand, organische stof en afslibbare delen) en met de opbouw (losse of vaste structuur) van de grond. Er werd een schema (fig. 2) opgesteld waaruit de vereiste combinatie van samenstelling en structuur bij een bepaalde grondwaterstand kan worden afgeleid (Boeke 1 , 1979).
volumegewieht bulk density
1.7 A
B vereiste samenstelling vooreen voldoende volumegewlcht
vereiste combinotie von grondwaterstand en volumegewicht voor goede stevigheid required combination of groundwater table and 1.4 bulk density for good stabiJi-ty 1.3 I
_____
-----I
i
----t-----I
1(2) I
I
*
I
I
1(1)
I
reqUired composition of the soil fora sufficient bulk density
(2)
1.2
0
1.1
10
5 15
I~A_~~--~--~~--~--~----~--~----~--~----~--~ 0
100 80 60 40 . 20 grondwaterstand (em.;. mv) groundwater table (cm.;. my)
Figuur 2. Schema voor afleiding van de gewenste combinatie van grondwaterstand, volumegewicht en samenstelling voor een voldoende stevigheid van de toplaag van sportvelden (MSO-cijfer: 150-170).
Figure 2. Diagram for deducting the required combination of groun~ater table~ bulk density and composition of the soil to obtain sUfficient stability of the toplayer of grass. sports fields (M50-value: 150-170).
In het linkergedeelte van de figuur is aangegeven bij welke eombinatie van grondwaterstand en volumegewicht de stevigheid voldoende is. Bij een grondwaterstand van 57 em + mv is een volumegewicht van 1,32 vereist (1), bij een waterstand van 90 em is dat 1,20 (2). In het reehtergedeelte kan vervolgens worden afgelezen welke samenstelling moet worden nagestreefd om de genoemde volumegewiehten te bereiken.
6
In geval
is dat bv. bij de eombinatie 0 slib + 5% organisehe stof of
10% slib + 2,5% organisehe stof. Bij een lossere opbouw dan gemiddeld zullen deze gehalten wat lager moeten zijn, bij een wat diehtere struetuur mogen ze wat hoger zijn. Ook de toestand van een bepaald perceel kan d.m.v. dit schema beoordeeld worden. Perceel A heeft een organische-stofgehalte van 5%, een slibgehalte van 12%, een volumegewieht van 1,2 en een grondwaterstand van 57 em 7 mv. Daar wordt duidelijk niet aan de voorwaarde voor een goede stevigheid voldaan.
V~~r
het aanbrengen van verbetering zijn versehillen-
de mogelijkheden, nl. verlaging van de grondwaterstand naar 90 em diepte (2), verschraling, waarbij. het humusgehalte verlaagd wordt (3) of sterk verdichten van de grond (4). Ret verkregen resultaat gaat op wanneer -de-fijnh eid van het aanwezige zand overeenkomt met een MSO-cijfer van 150-170. Bij de aanwezigheid van fijner zand zullen mogelij
andere eisen aan de grondwaterstand en de
overige componenten -m eten worden gesteld. -~
Van WijK ~n Beuving (1978) bepaalden door middel van laboratoriumproeven met mengsels van humusarm en humeus dekzand (MSO
= 160) de invloed
van vochtspanning, dichtheid en gehalte aan organisehe stof op de indringingsweerstand (fig. 3).
penetrometerwee rstand ( kg fem 2) penetration resistance (kgfcm 2) org.sl. gE'hofte 0.4 % org.molfE'r 0.4 %(w/w)
org.sl.gE'ho/lE' 4.3 % org mottE'r 4.3 %(w/w)
org.sl.gE'ho/lE' 8.6 % orgmottE'r8.6 %(w/w)
14
vo 1.gew. 1. 60
volgew
155~
;~~~ 1L.3~
6
141.
~_ _ _ _
2
10080 604020 0 10080604020 010080 6040 20 0
voeht spanning (em) soil water pressure head (cm)
Figuur 3. Invloed van voehtspanning, organische-stofgehalte en verdiehting op de indringingsweerstand van dekzand (Van Wijk en Beuving, 1978).
Figure 3. Relation be~een penetration resistance and soil hlater pressure head for cover sand hlith different organic matter contents and density levels (Van Wijk and Beuving~ 1978).
7
Daarin komt duidelijk de invloed van vochtspanning en volumegewicht naar voren en weI in de richting zoals werd verwacht. De door hen gevonden invloed van het gehalte aan organische stof doet echter merkwaardig aan. Bij stijging van het gehalte wordt de invloed van verdichting op de penetrometerweerstand groter en is een ondiepere grondwaterstand toelaatbaar. Dit is in strijd met praktijkervaringen en andere onderzoekresultaten. De verklaring is dat de gerealiseerde volumegewichten bij de hogere humusgehalten veel hoger zijn dan in de praktijk Cvergeli)k met fig. 2). De conclusie kan zijn dat hogere humusgehalten niet bezwaarlijk zijn mits de volumegewichten erg hoog zijn. Het moet echter betwijfeld worden of de bij dit onderzoek gerealiseerde dichtheden ook onder praktijkomstandigheden zijn te verkrijgen. Bovendien zal bij een dergelijk
sterke verdich-
"-
ting de kans op onvoldoende a~ratie voor de grasgroei en te lage waterdoorlatendheid erg groot worden. De basis voor hun conclusie, dat een organische-st9£gehalte van 5-6% het meest gewenst is, is niet geheel duidel~ik. -Uif/fig. 3 zou men afleiden dat de toplaag steviger wordt naarmate het humusgehalte stijgt. Dat klopt in z'n algemeenheid niet met de praktijkervaring. WeI is bekend dat onder droge omstandigheden de stabiliteit toeneemt naarmate de gehalten aan humus en leem hoger zijn. Bij lage gehalten aan die bestanddelen kan de toplaag rul worden en de vochthoudendheid te gering. Het is weI duidelijk dat bij aanleg van grassportvelden meestal een verlaging van de gehalten aan organische stof en afslibbare delen in de toplaag zal moe ten plaatsvinden en dat daarna een te sterke verhoging van die bestanddelen als gevolg van grasgroei en bodemleven, moet worden voorkomen. Daarvoor is zand nodig, waarbij de vraag naar voren komt aan welke eisen dat zand moet voldoen of welke maatregelen genomen kunnen worden om beschikbare zanden voor het gestelde doel geschikt te maken.
8
3. AARD VAN HET ONDERZOEK NAAR DE NORMEN WAARAAN ZAND MOET VOLDOEN
Wanneer moet worden aangegeven aan welke normen zand voor gebruik bij sportvelden moet voldoen, zal eerst moeten worden vastgesteld op welke wijze zand kan worden gekarakteriseerd. Daarnaast moet worden aangegeven welke eigenschappen van een sportveld van betekenis zijn en door zand kunnen worden beinvloed of verbeterd. In de derde plaats moet worden nagegaan wat de invloed is van verschillende zandkarakteristieken op de verschillende eigenschappen van het grassportveld en tenslotte zal moeten worden vastgesteld welk type zand nodig is om over het geheel tot een aanvaardbaar resultaat te komen.
",-"
\
3.1. Karakterisering van het zand
----~
Als zand wordt beschouwd de granulaire fractie met een deeltjesgrootte boven 0,050 mm. De fijnheid van het zand is een belangrijk kenmerk. De gemiddelde fijnheid kan worden uitgedrukt in een MSO-cijfer, dat de korrelgrootte aangeeft waarboven en waarbeneden 50 gewichtsprocenten van de zanddeeltjes liggen (ook weI aangeduid met MPD
=
mean particle
diameter) . Naast verschillen
~n
fijnheid kunnen er grote verschillen in
uniformiteit, dat is de verdeling van de deeItjes over de fracties van het zand, optreden. Bingaman en Kohnke (1970) introduceerden daarvoor de
gradatie-index D95/D5
= de
verhouding tussen de korrelgroottes waaronder
respectieveIijk 95 en 5 gewichtsprocenten van het zand worden gevonden. Adams et al. (1971) hanteren een wat andere gradatie-index en weI D90/D10. Beier (1975) drukt deze eigenschap uit in een ongelijkvormigheidscijfer U
= D60/D10 en een
"Krurnrnungszahl" Cc
D30 2 D60.DIO
(fig. 4).
Fijnheid en uniforrniteit van zand worden door middel van een zeefanalyse bepaald. Bingaman en Kohnke (1970) bepaalden verder de pF-curve van ver-
9
schillende zandfracties en konden daaruit, gedeeltelijk gecombineerd met een gegeven van de granulaire samenstelling, de volgende karakteristieken afleiden:
a. totaal porienvolume (TPS) h . specifieke poriendiameter (SPD ) die wordt on tlee'nd aan de pF-curve x
en de poriendiameter aangeeft waarbeneden x % van het porienvolume wordt gevonden.
= MSO/SPDx
c. poriengrootte-index (PSI)
d. grote-porienindex (LPI) = SPD 70 .TPS
_..
100
..
ScNci""""or"
,":::-
o.;~
.~
ill.
.
Si.bkOln
•.=::.•
10
,
. . . . . MII
N.II •
~
I
V
10
:!O )0
70
...
n
60"
40
u.';l fl.
50.
_-
'0.
/
.)0.
70
/
20
10
V
"'...
r.. 'U
10
0
20. 4,,-
4-
~09_
- ""'" U.
I 00 60 '00
0.05 ....
S!!.. S
$chlo"""IIO'"
100-"
....
I~:~~
~
~~""" M,n.a .
~'" ,
to 70
...
n
...
5 1.btlorn
-
.- ".-.Wa
N,lI •
~
I
"
10
1-
lI)
10 40
~.~~
50 '0 ~
20
V
I-
'""
lU)6Q1)t
DD2
OP6 0.'
1
~.
70
/
10
10 0.2
.. ,
-_. Q09-
50
10
/
i~
"'" '"'0
50
60
0..6
40
20
t 00
10 '00
Korndurchfr'lH .. r d i n """
0,._
S·4--..l:
Figuur 4. Bepaling van ongelijkvormigheidscijfe r en KrUmmungszahl volgens Beier. Figure 4 . Determination of the gradation of sand according to Beier.
10
Deze karakteristieken geven een indruk over de dichtheid van een zandpakket. De dichtheid is zelf geen belangrijke kwaliteitseigenschap, maar kan wel van invloed zijn op andere bespeelbaarheidsaspecten als doorlatendheid voor water en stevigheid. Bepaling daarvan vindt daarom vaak plaats. 20 wordt bij de Deutsche Normen DIN 18035 Blatt 4 een "Lagerungsdichte" gehanteerd, waarmee het volumegewicht in verhouding tot de Proctor-dichtheid wordt aangeduid. Belangrijk voor de eigenschappen van zand zlJn verder de gehalten aan deeltjes < 0,050 rom (leem), < 0,016 rom (afslibbare delen) en aan organische stof. Verder is uiteraard belangrijk de aanwezigheid van schelpen of andere scherpe bestanddelen.
3.2. Eigenschappen van grassportvelden die door zandtoediening uorden
beinvloed /;;--Een aantal eigenschappen, belangrijk voor de kwaliteit van grassportvelden, kan door toediening van grote of kleine hoeveelheden zand meer of minder ingrijpend worden veranderd. Dat zijn:
a. de stevigheid van de toplaag onder droge omstandigheden.
De boven-
laag mag niet te los zijn, moet voldoende grip geven en mag geen scherpe bestanddelen bevatten.
b. de stevigheid van de toplaag onder natte omstandigheden, een belangrijk bespeelbaarheidsaspect, zeker in ons land maar ook elders, omdat de meeste grassportvelden juist in de meestal natte herfst- en winterperiode worden gebruikt (voetbal, hockey, rugby). Er zijn verschillende methoden om de stevigheid te bepalen o.a. met de hakmethode (Boekel, 1978 en 1979; fig. 5) en met de penetrometer. Er zijn normen gegeven waaraan de stevigheid moet voldoen voor een goede en intensieve bespelingsmogelijkheid, zonder dat het veld teveel wordt beschadigd. De waardering volgens de hakmethode moet 7 of 2 hoger, de penetrometerweerstand niet beneden 14 kg.cm- zijn. c. de vochthoudendheid en de aeratie van de grond. Om een voldoende
groei van het gras te krijgen moet er voldoende water en zuurstof In de grond beschikbaar zijn. De ervaring heeft geleerd dat het luchtgehalte niet gauw te laag is. Adams et aZ.
(1971 a) noemen een
Beoordeling van de stevigheid met de hakmethode Estimation of the stability_ of the topsoil (= heel method)
Die p e i n d r u k 9 e r i n 9 est e v i 9 h e i d b e 00 rd eli ng = 4 Deep imprint) low stability valuation = 4 J
J
I
Matige stevigheid} Moderate stability,
beoordeling= 6 valuation = 6
Ondiepe indrukJgrote stevigheid beoordeling = 8 Shallow imprint, high stability valuation = 8 J
I
13
grenswaarde van 10 volumeprocenten, Boekel (1975) yond bij 7
a8
volu-
meprocent lueht een goede grasgroei en ook Van wijk et al. (1977) verkregen een dergelijk resultaat. Bingaman en Kohnke (1970) aehten op 5 em diepte een met lueht gevuld porienvolume van 10% noodzakelijk. In het algemeen dus een redelijke overeenstemming t.a.v. het vereiste luehtgehal te. Een conelusie betreffende de gewenste hoeveelheid besehikbaar water is moeilijker
~wdat
de regenval en de regenverdeling, die van gebied
tot gebied sterk uiteen kunnen lopen, daarbij een grote rol spelen. Bingaman en Kohnke (1970) stellen dat in de bovenste 15 em 15 vol.% water besehikbaar moet zijn. Door Boekel (1975) is aannemelijk gemaakt dat tenminste 50 mm water
~an
reserve in de doorwortelde grondlaag
(van ongeveer 40 em) aanwezig moet zijn om een droogteperiode van 14 dagen te kunnen overbruggen.
d. het doorlatend vermogen van de grand voor water moet aan bepaalde
e~
___ sen voldoen om plasvorming en een te natte toplaag te voorkomen. Door
---------
Adams et al. (1971 a) wordt een doorlatendheid van de toplaag van 10 em per uur (2,4 m/etm.) als eis gesteld. Deze hoge waarde is gebaseerd op een zeer snelle afvoer van zware regenval. In Nederland gaat Stuurman (1970) ervan uit dat bij een doorlatendheid van tenminste 0,60 m/etm. geen rnoeilijkheden zijn te verwaehten omdat dan een zeer intensieve bui van 25 mm/uur snel kan worden verwerkt. Segeren en Sprokholt (1968) stellen een infiltratiesnelheid van 0,45 rom per minuut
= 0,65 m/etm. als kriterium voor kampeerterreinen om plasvorming langer dan een uur na het begin van een zware bui te voorkomen. Volgens de duitse normen (Deutsche Normen DIN 18035, Blatt 4) moet het materiaal voor de toplaag een doorlatendheid hebben van
~
0,01 em/sec.
=
8,5
m/etm. en mag deze later ter plaatse niet beneden 2,5 m/etm. komen. Skirde (1973 en 1977) noemt waarden van respeetievelijk 1,7 en 1,3 m/etm. Daniel (1976) acht infiltratiewaarden van 2,4 - 3,6 m/etm. ideaal, maar deze zijn gebaseerd op hevige regenbuien in de zomer (soms weI tot 150 mm per uur). Met dergelijke hoge doorlaatfaetoren sluit men iedere kans op plasvorming uit. Dat zal meestal niet te realiseren zijn en ~s in ons land ook niet nodig. Hi.] het door Boekel verriehte onderzoek op sportvelden
14
in Haren en Groningen werden in de toplaag doorlaatfactoren van 0,10 0,20 m/etm. gevonden waarbij
~n
een periode van 4 - 5 jaar zelden
plasvorming werd geconstateerd. Tot dezelfde uitspraak komt Van Wijk (1973), die als conclusie van een modelonderzoek aangeeft dat bij een infiltratiesnelheid van 0,05 m/etm. in de winterperiode weinig plasvorming en dan nog gedurende korte tijd, optreedt (fig. 6).
plos in mm pool depth
25 20
_ _ zomer(summer) ____ winter(winterj '/ 2 ,'/5= 1 x per 2, resp. 5joor = once in 2 and 5 years resp .
15
10
Figuur 6 . Relatie tussen plasdiepte en periodelengte van de plas met de overschrijdingskans in het zomer- en winterseizoen bij een infiltratiesnelheid van 0,05 m/etm. (volgens Van Wijk, 1973). Figure 6. Relation between the depth of the pool and the period of
presence of the pool hlith the chance of exceedi~1in summer and winter at an infiltration rate of 0.05 m.day (according to Van Wijk~ 1973).
Omdat veel gronden van nature een dergelijk
hoge doorlatendheid
niet hebben, hetgeen volgens Skirde (1976) in Duitsland vaak het geval is, tracht men toplagen te realiseren met niet aIleen een goede doorIatendheid maar ook met een zekere bergingsmogelijkheid, zodat grote hoeveelheden regen tijdeIijk kunnen worden opgevangen, zonder dat anderszins de eigenschappen van de toplaag te ongunstig worden (Stuurman 1970, Van Wijk 1973). Bij een verzadigde doorlatendheid van meerdere centimeters per dag, ook in diepere 1 agen , is o.i. echter weinig
15
behoefte aan extra berging in de toplaag. AIleen wanneer de onderliggende grond een zeer lage doorlatendheid heeft, kan het nuttig dat de toplaag een behoorlijke bergingsmogelijkheid heeft.
z~Jn
16
4. INVLOED VAN ZAND VAN VERSCHILLENDE KWALITEIT OP DE EIGENSCHAPPEN VAN HET SPORTVELD
4.1. Stevigheid onder droge omstandigheden Door de Werkgroep zand voor de aan1eg van sportvelden (1973) werden normen gegeven die ook van belang zijn voor het tegengaan van te grote 10sheid onder vooral droge omstandigheden:
versehralen
% Ieem
« 0,05 _
bezanden < 5 em + zodebezanding
bezanden > 5 em
< 1O
< 1O 2 - 3
% organisehe stof
< I
<
MSO,
0,150 - 0,250
0,150 - 0,300
IlDll
2
0,130 - 0,230
Ook wordt aangegeven volgens welk patroon de korrelgrootteverde1ing mag veriopen (fig. 7). Bij bezanding in een Iaagdikte van meer dan 5 em wordt aan tameIijk fijn zand de voorkeur gegeven boven grof zand, men denke aan een MSO-cijfer van 190-210. Bij gebruik van grover zand wordt ter verbetering van de stabiliteit toevoeging van veeneompost, tot een gehalte aan organische stof van 5% aanbevolen. Stuurman (1970) vond onder droge omstandigheden bij woudzand (MSO een grotere stabiliteit en stevigheid dan bij rivierzand (MSO
= 139)
= 390).
Ook door Boekel werd de ervaring opgedaan dat bij aanbrengen van een laag zand met een MSO-cijfer van ongeveer 170 bij afwezigheid van organische stof en leem de stabiliteit onder droge omstandigheden weI iets te wensen kan overlaten, vooral wanneer weinig of geen gras aanwezig is. De moeilijkheden in dit opzicht worden groter naarmate het zand grover wordt. Adams et al. (1971) bepaalden de stevigheid en de grip in het Iaborato2 rium, waarbij zij een sonde met een dwarsdoorsnede van 0,4 cm op I em
17
die pte door een zandmonster trokken en de daarvoor benodigde kracht bepaalden. Zij vonden daarbij dat de stevigheid en de grip duidelijk afnemen bij het grover worden van het zand (fig. 8).
o UTTEQ5T F~N
lEER
MATI6
F!lN
F!JN
~~ ~----4-----~--~--~~~~~~~~~_'-----+~r-4--+--+-~ w
. ao
l:l o
§
~----4-----~----+-R:'~~~~~~'-t---_,-
.- -+----+--i-+---+----1
~ro ~----4-----r---~~~~~~~----r_--~~--_r--~~_r--+_~ w
o
'"
g~ ~----4-----r---~~~~~~,_----r_--~r---_r--r_~_r--+_~ z:
DII(I(E
:i
~
50
~----4-----r--+~~~~~--,_----12 - ~7. OQG. 5TOF. '-450
i3O - 23O
mu
VAH DE CUII.VE
~----4----r-~~~~~----4-------1 CURVEN
75
iOS
i50
210
-+----,__r--+-,____,,___,
420
Figuur 7. Aard en vorm van de sommatie-curve van zandfracties waaruit zand voor dikke bezanding moet bestaan.
Fi gure 7. Nature and shape of the cumulation curve of sand to be used as a cover on the t opsoils of sport s fields (left : fine sand~ right : coarse sand).
Zij concludeerden daaruit dat het zand geen deeltjes grover dan 0,600 rom zou mogen bevatten, waarbij zij kennelijk een lage waarde als toelaatbaar aannemen. Bij mengsels van matig fijn (0,130 - 0,180 mm) en grof (0,710 - 1,000 rom) zand vonden zij de grootste weerstand bij 50 % van elk (fig. 9). Menging van grof en fijn zand heeft dus duidelijk voordelen.
18 benodigde druk in 9 weighf(g)
1000 800 600 400 200 00
0200 0.400 0600 0 800 1000 1200 1400 1.600
deelt)esgrootte in mm particle diameter in mm
2
Figuur 8. Benodigde druk om een sonde met een dwarsdoorsnede van 0,4 em op 1 em diepte door verzadigd dieht zand te bewegen. Figure 8. Weight~equired to move a probe with a cross-sectional area of 0.4 em through compacted saturated sand.
Uit deze resultaten komt naar voren dat de rulheid van de toplaag, die zich vooral onder droge omstandigheden manifesteert, toeneemt wanneer het zand grover wordt en dan vooral optreedt bij een lage gradatie-index dus bij zand met uniforme korrelgrootte. De rulheid van grof zand kan worden verminderd door toevoeging van leem, organische stof en ook door fijner zand. Ret is eehter nog onvoldoende bekend bij welke samenstelling de rulheid onder praktijkomstandigheden kan worden voorkomen.
4.2. Stevigheid onder natte omstandigheden Adams et ala (1971 a) von den dat het porienvolume van verdicht zand lager was naarmate de gradatiegraad hoger werd. Een overeenkomstig resultaat werd door Bingaman en Kohnke (1970) gevonden (fig. 10). Zij vonden vrijwel geen invloed van de fijnheid van het zand. Een geringer porienvolume betekent een hoger volumegewicht en dus een grotere dichtheid en dat betekent volgens de gegevens van Boekel (1978)
19
benodigde druk in 9 weightfg)
600
sao L.OO
300 200 100 00 20 L.O- _60 80 100 gew.% deeltjes 0.150- 0.180 mm particles 150 -180)1m f% w/w)
2
Figuur 9. Benodigde druk om een sonde met dwarsdoorsnede van 0,4 cm op 1 em diepte door verzadigde dichte mengsels van zand te bewegen.
Figure 9. Weight (g~ required to move a probe with a cross sectional area of 0.4 em 1 em through saturated compacted mixtures.
en Van Wijk en Beuving (1978) een grotere stevigheid. Toch tekenen Adams
et al. (1971) daarbij aan dat zanden met een gradatie-index boven 6 kunnen ontmengen doordat de fijnere deeltje·s zich bij een ongelijkmatige verdeling tussen de grovere kunnen verplaatsen. Verder werd door Boekel (1978) gevonden dat vooral ook de gehalten aan humus en leem sterk bepalend zijn voor de stevigheid van de toplaag. De toelaatbare gehalten hangen echter af van de ontwate ringstoestand en de dichtheid van de grond. Bij een goede ontwatering en een gemiddelde dichtheid
1S
een gehalte aan organische stof van ongeveer 5% toelaatbaar.
Dit geldt voor een MSO-cijfer van ongeveer 170. Geconstateerd kan worden dat van de eigenschappen van het zand vooral de gradatie-index, alsmede de verdere bijmengin gen van humus en leem, van invloed zullen zijn op de stevigheid onder natte omstandigheden. Daarbij zal vooral de betekenis van de gradatie-index nader moeten worden onderzocht.
20
pOriEmYolume (YO I. %) total pore space (% vlvJ
40 'rj5
30
I~~----,.___ 1 2
20
3 4 5 6 7
10
°lO
__
8 sandno .
1.5
-----~
1.81 1.08 0. 77 0.35 1.18 0.50 0.76
_________ 7 0
2 .31
"'I.PO rmq;z./
3,0
7.0 10.0 20.0 30.0 gradatie-index gradation index
Figuur 10. porienvolume van verdicht zand in samenhang met de gradatieindex. De grote variatie in MSO toont aan dat de gradatie van veel meer belang voor het porienvolume is dan de deeltjesgrootte (Bingaman en Kohnke, 1970).
Figure 10. Total pore space of compacted sands as a function of gradation. The great variety in mid-particle diameters (MPD) shows that gradation has a much greater effect on the total pore space than the actual size of particles of compacted sand.
4.3. Vochthoudendheid en aeratie Boekel (1975) toonde aan dat uit een oogpunt van aeratie en vochthuishouding minder strenge eisen aan de korrelgrootte van het zand gesteld behoeven te worden naarmate het organische-stofgehalte hager is (fig. 11). Naarmate er meer lutum aanwezig is zal het zand va or een goede aeratie grover moeten of mogen zijn.
21
gehalte aan ~rg. stot % org.matter content 0 % lutum fparticles.e:::.2u%J
6 I. 2 O~~--~--~--~--~--~--~~
60
140 180 220 260 300 31.0 380
6 aeratle nvoldoen ~~~~~==~~~~=4 insufficien aeration
t====~;:::::='---
2 1------/
060 100 140 180
nvoldoende vochtvoorziening insufficient moisture supply
~20
260 300 340 360
1(}% lutum
6
~ ..._____..__'----L-'----L-~
___________
60 100 140 180 220 260 300 340 380 M-cijfer zand M - value sond
Figuur II. Uit een oogpunt van voehtvoorziening en aeratie gesehikte samenstelling van de grond bij uiteenlopende gehalten aan organisehe stof en lutum en uiteenlopende fijnheid (MSO-eijfer) van het zand (Boekel, 1975). Figure 11. Composition of the soil in the toplayer3 required for SUffi-
cient moisture supply and good aeration.
Bingaman en Kohnke (1970) vonden een duidelijke invloed van de fijnheid van uitgezeefd zand op de poriendiameter en dus op het waterbindend vermogen (fig. 12).
Om bij een voehtspanning van 80-100 em nog wat water te kunnen vas thouden moet het zand erg fijn zijn (MPD
= 0,08 - 0,18 rom). Zand met een MPD
van 0,18 rom houdt aIleen bij een voehtspanning van minder dan 50 em nog veel water vast. Opvallend is dat de gradatie-index bij een hoge voehtspanning vrijwel geen invloed heeft op het voehthoudend vermogen (fig. 13).
22
porierwolume (yol. %) pore space (%, v/v)
50
40 30
20 10
0L£==~~~~=L~----~ 0.03
100
0.150.20 0.30
0.80
poriendiometer (mm) pore diameter (mm)
50
30
20 15
10
4
yoehtsponning (em) water tension (em)
Figuur 12. Poriengrootteverdeling van zanden met een nauwe korrelgrootteverdeling bij verschillende korrelgrootte. MSO-cijfer en gradatie-index zijn bij iedere desorptie-curve aangegeven (Bingaman en Kohnke, 1970). Figure 12. Pore size distribution of well graded~ angular sands of
different sizes. Mid-particle diameters and gradation indices are indicated for each desorption curve.
Bij een lage vochtspanning wordt bij een hoge indexwaarde zelfs veel minder water vastgehouden dan bij een lage waarde. Dit is een gevolg van het geringere porienvolume bij een hoge gradatie-index. Wei vonden zij een duidelijke invloed van de poriengrootte die samenhangt met de gradatieindex, op de capillaire opstijging van water (fig. 14). Grof zand met een hoge gradatie-index (punt 3) had een hogere capillaire opstijging dan fijner zand met een lage gradatie-index (punt 4) als gevolg van het verschil in percentage fijne porien. In verband met de aeratie in de grond kan uniform zand moeilijkheden geven. Volgens fig. 12 lopen de curven bij een geringe daling van de vochtspanning steil omhoog tot het niveau van het porienvolume. Onder natte omstandigheden is het luchtgehalte dan vrijwel nihil en zal de
23
zuurstofvoorziening in de grond zeer gering Z1Jn. Bij zand met een hogere gradatiegraad is dit beter (fig. 13). Er is dus al veel kennis over de vocht- en luchthuishouding van verschillende zanden aanwezig.
porienvolume (vol. %) pore space(%,v/v)
1.0
gradatie_ index
1. 38
30 20 10 0.06
010
50
30
0.150.20 0.30
0.80
poriendiameter (mmJ pore diameter (mm) 20 15 10 I. voehtsp'anning (em) water tension (em)
Figuur 13. Poriengrootteverdeling van zand met verschillende gradatieindex (Bingaman en Kohnke, 1970). Figure 13. Pore size distribution of sands with different gradation
indices. Numerals indicate gradation indices.
4.4.
Doorlatendheid ivoor wat;er
De relatie tussen de korrelgrootte en de waterdoorlatendheid volgens Adams
et al. (1971 a) is weergegeven in fig. 15. Om aan de e1S van 10 cm/uur te voldoen moeten de deeltjes groter zijn dan 0,100 mm. Dat is dus de benedengrens. Bingaman en Kohnke (1970) vanden eveneens een invlaed van de MPD, en daarnaast tach ook enige invloed van de gradatie-index, vooral bij het grovere zand (fig. 16, vergelijk 4 en 5). Een hogere grad at ie-index betekent minder grove porien en een lagere daorlatendheid (vergelijk de punten 4 en 5). Door de Rijksdienst voor de IJsselmeerpolders (De Jong, 1979) werd onderzoek verricht naar de
24 max . diepte grondwaterpeil depth of watertab/e
.,
50.
•2
40.
·3
4
3D Zand no
1
20.
2 3 4
10.
Sand no.
M 50 G rod . i nde x 0. 232 2.25 0.241 2.63 0.500 3. 54 0.351 1 38 ""-PD. Grad. index
mm
D~~--~~-------L~----~
0..0.3
Figuur 14.
0.0.5
0..10.
0..20.
specifieke poriendiameter (mm) (S .P 0. 30.) specificpQ[_ediameter (mm)(SPO. 30)
~i
ale diepte van de grondwaterstand voor een ononderbroken verdamping van 0.,25 rom per uur bij verdieht zand met versehillende waarden van de speeifieke poriendiameter SPD3D (= poriendiameter waarbeneden in dit geval - SPD3D - 30.% van de porien ligt (Bingaman en Kohnke, 1970.).
Figure 14. Maximum depth to water tabZe for a sustained evaporation rate of 0.25 mm per hour from compacted sands with different SPD vaZues.
bruikbaarheid van twee zandsoorten (MSD
= 150.
en MSD
= 20.0.)
op kleigrond,
waarbij gesimuleerde bespeling werd uitgevoerd. Daarbij bleek dat velden met zand met een MSD
= 150. in de meeste gevallen eerder wateroverlast
hadden dan velden met het grovere zand. Ook de dikte van de zandlaag speelde daarbij een rol. Ret resultaat was goed bij de eombinaties zanddikte 4 em MSD van 20.0. en zanddikte 12 em MSO-eijfer 150.. Deze uitkomsten zullen ongetwijfeld ook samenhangen met de door de bespelingssimulatie aangebraehte verdiehting, maar daarover
~s
niets bekend. De waterdoorla-
tendheid wordt ongunstig beinvloed door de aanwezigheid van slib- of leembestanddelen. Dat blijkt o.a. uit de resultaten van Fahmy (1961) die zand • van versehillende fijnheid kneedde met fijne klei-aggregaten en daarna de waterdoorlatendheid bepaalde (tabel I). Toenemende hoeveelheden klei doen de verzadigde waterdoorlatendheid sterk
25
doorlatend vermogen voor water (cm .uur-1) hydraulic conductivityfcm.hr-1)
100
/ / / / /
30 I
/ / / /
I
10
/
/
/
/
/ / ----
Klute en Wilkinson (1958) Stakman (1969) - - auteurs
1L-__ /____ ____ ____ 0.010 0.030 0.100 0.300 MOO ~
~
~
~
de.eltjesgrootte in mm diameter in mm
parf.i.c;~e
Figuur IS. Samenhang tussen gemiddelde deeltjesgrootte en doorlatend vermog~n ~or water van zandfracties (volgens Adams et aL., 1971).
Figure .J5. ReLation between mean particLe diameter and hydrauLic conductivity of sand separates.
TABEL I. Relatie tussen waterdoorlatendheid en kleigehalte voor grove (U = 43), matig fijne (U = 120) en fijne (U = 205) zanden gekneed met fijne klei-aggregaatjes (0 - 0,5 rom) volgens Fahmy, 1961. TABLE
I. ReLation between saturated hydrauLic conductivity and cLay content for coarse (U 43)~ medium fine (U 120) and fine (U 205) sand kneaded with fine cLay aggregates (0 to 0.5 mmJ.
U-cijfer
MSO (:!:)
Verzadigde waterdoorlatendheid (m/etm.) voor de volgende kleigehalten ~eeltjes <_1~m)
(Saturated hydrauLic conductivity (m-day for the foLLowing cLay « 2~mJ contents) (U-figure)
MSO (rom)
0
1.4
2.8
5.6
43
0.250
17.0
6.5
2. 7
O. 19
120
O. 105
2. I
0.44
0.14
0.05
205
0.070
1. 12
0.28
0.06
0.05
J
26
doorlatend vermogen voor water (cm.uur-l 1 hydraulic conductivity (cm.hr-t)
250 200 .4
150
zand no. grad. inde )( 1 US 2.25 2 2.63 3 3.54 4
100
5
sand no.
50
1 38
grad. index
M 50 0.177 0.232 0,241 0. 343 0. 351 /vi. P. O.
mm
o~~------~~------~------~~
0.02
0.04
0.05
gro.t.e porien index (mml large pare index (mm)
Figuur 16. Dooriatend vermogen voor water van verdichte zan~gronden in samenhang met de grote-porienindex (= product van specifieke r--poriendiameter - SPD70 - en totale porienvolume, Bingaman en Kohnke, 1970). Figure 16. Hydraulic conductivity of compacted sands as related to large
pore index.
afnemen, vooral bij fijner zand al gauw tot waarden die niet meer voldoende zijn. Bij niet al te fijn zand (MSO
=
150) is zeker niet meer dan
7 - 8% klei toelaatbaar. Ook Koenigs (1964) vond een duideIijke invioed van het fijnere materiaal, in dit geval de Ieemfractie
«
0,050 mm), op de dooriatendheid
(fig. 17). Uit de door hem verkregen resultaten kan worden geconcludeerd dat bij Ieemgehalten boven 15
a 20%
de dooriatendheid te Iaag kan zijn.
Boekel (1978) yond geen aanwijzingen, ook niet bij een wat grotere dichtheid, dat een hoger gehalte aan organische stof de dooriatendheid ongunstig beinvioedt. Segeberg (1957) vond weI en1ge invioed (fig. 18), maar hierbij moet worden opgemerkt dat dit doorlaatfactoren bij eenzelfde porienvolume betrof. Bij een natuurlijk porienvolume, dat groter wordt naarmate het humusgehalte toeneemt, is de invloed van de organische stof op de
27
doorlatendheid veel geringer. WeI kan de doorlatendheid van humushoudende gronden sterk afnemen door verdichting. Over de relatie tussen waterdoorlatendheid en korrelgrootte is dus vr1J veel bekend, maar ten aanzien van de betekenis van bijmengingen ontbreken ook hier de onder praktijkomstandigheden verkregen resultaten, waardoor bv. grenswaarden over toelaatbare hoeveelheden Ieem nog niet beschikbaar zijn.
doorlatend vermogen voor water (cm .dag- 1 ) hydraulic conductivity (cm . day-1)
300
. 100
A=droog somengedrukt met 1.Skg . cm- 2 dry compressed with 1.5 kg. cm - 2 B ::..gekneed in verzodigde toestond puddled while saturated C=olsB,nodoorvriezen bij -5°C ' asB,afterfreezingat _5°C
30
A
B
20
30
40
leemgeholte( < 0.05) silt content % (<::.SO)Jm)
Figuur 17. InvIoed van het Ieemgehalte ( < 0,050 em) op de verzadigde doorlatendheid van matig fijn zand (naar Koenigs 1964). Figure 17. Effect of siZt ( < 50 ~) content on hydrauZic conductivity
at saturation of a medium-fine sand.
-
28
doorlatend vermogen voor water Ie m. dag- 1 ) hydraulic conductivity (cm . day-1)
300
• 100
•
•
• •
30
••
• •
10
•
•
3 1~--~--_L~~
o
____
~
__
~
___J
2"3
4 5 6 gehalte aan organische stoff %) organic matter content (%)
Figuur 18. De invloed van het gehalte aan organische stof op de doorlatendheid van zanden met minder dan 1,5% klei « 0,02 rom) en een porienvolume van 50% (Segeberg 1957). Figure 18. InfLuence of organic matter content on hydrauZic conductivity of sands with Less than 1.5% cLay and with a pore space of 50% (%
of voZume).
29 5. MEEST GEWENSTE EIGENSCHAPPEN VAN ZAND, REKENING HOUDEND MET DE INVLOED OP DE VERSCHILLENDE KWALlTEITSASPECTEN
Uit het voorgaande is duideIijk geworden dat de verschiIIende eigenschappen van de toplaag van grassportveiden in belangrijke mate samenhangen met de kwaliteit van het daarin aanwezige of aangebrachte zand. De vraag die beantwoord zal moeten worden is welk zand het meest geschikt is of hoe bepaald zand geschikt gemaakt kan worden door bepaaide toevoegingen of mengingen voor gebruik op sportveiden, rekening houdend met de verschillende aspecten van de .. toplaag. Een moeilijkheid daarbij is dat "-
de invioed van een bepaaide karakteristiek van het zand t.a.v. de verschillende toplaagaspecten niet in dezeIfde richting werkt. Dat betekent dat naar een compromis zal moeten worden gezocht, waarbij de belangrijkste aspecten op aanvaardbare wijze worden gerealiseerd. ~------'Bij aanbrengen van een toplaag van puur zand zou voor de stevigheid
onder droge omstandigheden MSO Iaag moeten zijn (100 - 150), vooral wanneer de gradatie-index laag is. Bij een wat hogere gradatie-index en ook bij aanwezigheid van leem of organische stof zou een hoger MOO cijfer toelaatbaar zijn. Voor de stevigheid onder natte omstandigheden is wat grover zand toelaatbaar en bij een hoger gehalte aan Ieem en organische stof zelfs gewenst. Een hogere gradatie-index Iijkt ook hierbij gunstig i.v.m. de grotere dichtheid van de toplaag. Voor een goede vochthoudendheid zou fijn zand nodig zijn (MSO
= 80),
voor een goede aeratie daaren-
tegen is grover zand gewenst. Uniform zand kan moeilijk aan beide aspecten tegemoet komen, zand met een hogere gradering weI en in die richting zou dan ook moeten worden gezocht, temeer daar het doorlatend vermogen voor water dan weI iets lager is, maar onder onze omstandigheden toch nog voldoende is om plasvorming te voorkomen. Het beste compromis Iijkt te liggen bij zand met een MSO van 150 - 200 met een gradatie-index boven de 3. Bij aanwezigheid van humus en leem is grover zand en een lagere gradatie-index gewenst. Aan de andere kant is bij toepassing van grof zand met een lage gradatie-index enlg bindend materiaal in de vorm van leem of humus noodzakelijk.
30 Bij toplagen met een te hoog gehalte aan humus of leem zal bij zodebezanding dan ook grover zand met een lage gradatie-index moeten worden gebruikt. Gebruikswijze en onderhoud van het sportveld bepalen eveneens de geschiktheid van het zand. Op een weinig intensief bespeeld terrein met een goede grasmat is grover zand toelaatbaar dan op een intensief gebruikt veld waar de grasmat moeilijk of niet in stand is te trainingsvelden het geval
houde~
zoals op
~s.
Ret is duidelijk dat de in het voorgaande besproken literatuurgegevens in het algemeen weI een goede indruk geven over de richting waarin de verschillende eigenschappen van zand op de fysische karakteristieken van de toplaag werken, maar in de meeste gevallen niet voldoende informatie geven over de grootte van de invloed onder praktijkomstandigheden. De meest gewenste samenstelling kan daarom ook niet uit de gegevens worden vastgesteld. Daarbij zullen trouwens ook de gebruiksomstandigheden van het sportveld en de weersgesteldheid in beschouwing moe ten worden genomen. Verder is de indruk verkregen dat de tot nu toe gehanteerde normen t.a.v. fijnheid en uniformiteit niet helemaal voldoen en dat er oak aanvulling nodig is wat betreft het geschikt maken van zand door menging met ander zand of andere materialen.
31
6. KARAKTERISTIEKEN VAN ENKELE ZANDEN EN TOPLAAGGRONDEN IN NEDERLAND
In de loop der jaren is door diverse instellingen (NSF, KNHM, Grontmij, IB) de fractieverdeling van zand van verschillende win- en opslagplaatsen bepaald. Een overzicht van de resultaten is gegeven
~n
tabel II en III,
waarbij de gehalten aan humus en leem ( < 0,05 rom), de fractieverdeling van het zand, het MSO cijfer en de gradatie-index D90/DIO zijn vermeld.
lABEL II. Simenstelling van zanden, verschillend van aard en herkomst (IB, Grontmij en K N H M ). TABLE II. Composition of sands with differoent natures and origins"" Aard of herkomst
Humus
Leem
zand
geh.
geh.
Fractieverdel ing in % van de hoeveeHieid > 0.05 mm
0,05 0,075 Duinzand
1,4
2,2
Rivierzand Blokzijl zand Zuidlaren 1
0,1
0,1
20,3
BO,2
Kropswolde
0,210 -
0,300 -
0,420 -
0,210
0,300
0,420
0,600
19,0
0,600 1,400
>1,400
MSO In
090/
1/1000 mm
DID
3,0
37,2
28,0
4,4
1,0
0,4
0,1
182
0,1 * 7,4
0,5
4,1
24,0
25,8
23,5
17,1
2,2
400
2,7
3,1
3,9
3,4
0,6
0,4
2,8
0,6
62 199
2,8 2,9 4,4
2,8
4,6 *
13,8
35,1
32,0
],1
D,S
0,5 * 1,1"
3,1
11,2
44,1
13,0
18,0
7,5
2,1
300
2,2
4,4
22,2
12,2
24,4
22,2
11,1
515
5,4
19,9 * 19,3 >,
30,5
26,4
11,8
2,8
I,D
1,0
0,3
136
3,1
1,6
0,4
0,4 O,S
5,5
6,2 7,7
Roden
0,4 0,8
"
0,150 -
1,1
13,2
Drachten Kolham 1
0,09 of 0,105 OJ50
0,2
7,2
Gieten/Gassel te Midwolda I
8,1 *
•
0,2
5,4
Klazienaveen Onstwedde 1
O,n9 of 0,105
1,0 8,9
Eelde Smil de Winschoten 1
0,075 -
*
23,9
28,1
15,8
2,6
38,2
8,9
1,6
1,2
0, I
37,6 * 0,6
0,1
143
3,5
o
104
1,3
23,3
51,3
16,9
4,9
2,3
1,4
0,2
252
6,7
5,3
7,9
4]'5
22,1
II,S
3,1
2,4
1,2
D,S
0,1
135
1,2
7,5
5,6
8,6
40,3
24,0
10,0
2,5
2,8
0,8
0,3
0,2
130
2,8
1,5
5,6
7,4
7,6
36,0
25,1
14,4
2,5
0,6
2,2
1,1
4,3
28,6
22,3
9,3
0,9
0,5
o
142
3,0
1,8
0,3
175
1,0
4,2
3,8
9,6
44,0
25,9 26,7
8,2
1,8
4,2 I,D
0,5
0,2
130
3,6 2,8
0,6
12,3
12,2
7,2
30,3
21,6
12,8
2,7
0,6
0,2
0,1
125
4,0
3,1
5,9
15,2
29,0
29,6
10,4
4,8
1,1
0,8
0,1
147
3,4
2,0
3,8
9,0
31,0
34,1
12,1
5,0
1,9
I,D
0,1
159
3,3
3,8
3,0
6,8
21,4
31,6
3,6
6,0
20,2 13,4
33,4 39,6
26,0 27,6
1,8 1,6
4,0 0,6 0,6
2,4 0,4 0,8
I,D 0,2 1,0
170
7,2
17,2 4,4 5,8
8,8
5,8
132 126
4,2 2,S 2,6
0,4
2
Heegermeer
1,8
1,8
5,2
29,0
37,8
18,8
3,8
1,2
0,6
0,0
170
3,0
Stadskanaal Bellingwolde
6,2
8,4
16,8
33,8
24,4
6,6
2,0
0,6
1,2
0,0
134
2,8
1,8
4,2
11,8
35,2
30,8
7,8
5,4
0,4
147
3,4
1,2
1,6
6,0
31,6
42,0
12,4
3,8
1,6 I,D
I,D
Meeden/Scheemda
0,2
0,2
165
2,8
10,1
11,6
8,2
33,0
21,2
10,8
2,0
0,7
0,6
0,9
125
3,6
GasseJternijveen
0,8
Uit dat overzicht blijkt een grate verscheidenheid van zand, uiteenlopend In korrelgrootte,waarbij elk zand in het algemeen vrij uniform is. Volgens de NSF-normen zouden er slechts enkele van deze serie geschikt zijn VOor gebruik op grassportvelden. Door menglng van enkele zanden bv. van Eelde en Roden, waarvan de een te fijn en de ander te grof is zou een redelijk
32 goed resultaat kunnen worden verkregen, met een MSO van ongeveer 200 en een gradatie-index van ongeveer 3,5. Ret lijkt de moeite waard om het effect van menging op dichtheid en stevigheid eens nader te onderzoeken.
TABEL Ill. Samenstellinq van zanden, verschillend van aard en herkamst (NSF). TABLE III. Conrpo8ition Of sands with diffePent natures ongina. Aard of he rkams t zand
HlInus-
Leem-
geh.
geh.
Fractieverdeling in % "an de hoelleelheid 0,05 0,105
NSF
0,105 0,150
':>
0,05
tmI
0,150 0,210
0,210 0,350
0,350 0,600
0,600 1,000
1,000 2,000
>
2,000
M50
090/ 010
L9358
0,6
3
10
63
20
260
2,5
L9375
0,6
7
14
47
21
280
3,1
13
280
3,3
21
54 38
22
24 21
20
43
180 200
3.6 3,4
13
22
23
36
19
18
45
4
19
12
51
11
50
L9393
0,7
L9394
1,1
L9395
0,6
13 12 2 II II
L9396 L9397
0,7
L9398
1,2
L9497
0,3
".
290
4,2
0
210
3,2
0
220
3,4
190
3,0
.22
Ook van een aantal grassportvelden werd de sarnenstelling van de toplaag, waarbij de fractieverdeling van het zand,bepaald. In de meeste gevallen zijn hier de gehalten aan humus en leem hoger dan bij het zand van de winplaatse~vermoedelijk
als gevolg van menging met de oorspronkelijke
bovengrond. De MSO cijfers lopen sterk uiteen, waarbij opvalt dat in vele gevallen die waarden vrij laag zlJn. En die fijnzandigheid gaat vaak sarnen met een hoog leemgehalte (fig. 19), wat voor de eigenschappen van de toplaag niet
20
gunstig lijkt.
Ook zijn een groot aantal gegevens over de sarnenstelling van de toplaag verzameld bij het door Boekel verrichte onderzoek op sportvelden In Haren en Groningen. Voor de uitersten zijn de sommatiecurven met de bijbehorende gradatie-indices weergegeven in fig. 20. Daaruit blijkt dat de meeste MSO cijfers liggen tussen de 0,140 en 0.170 rom en de gradatieindices om en nabij de 3!
a 4.
In de omgeving van Haren en Groningen
lopen de fijnheid en de uniformiteit van het zand dus niet zoveel uiteen.
33 leemgehalte silt contentfporticlesL.50 f'mJ 30 . • grassportvelden x oorspr. zand
•
•• 20
•
, •
10
••
•
1:
•• •
• ••
• x x
100
x
200
300
400
M50-cijfer meon porticle diom. (flmJ
~
Figuur 19. Combinatie van leemgehalte en MSO cijfer van zanden en toplagen van sportvelden in Haren en Groningen. Figure 19. Combination of silt content and mean particle diameter of
sands and topZayers of sports fields in Haren and Groningen.
fijn zond fine sand zeer uiterst fijn fijn
grof zond coarse sand mollg fijI)
motlg grot
100
Mns,09''Ov V -'
80
~
zeer grot
-
_..-f-
----
./-
./
./ -M'190, 090/010= I. 2
/
/
t60
,
t-M 160 Og0/010=
1.0
20
_-' t~
~/v / I
/
/
V----- /
o
0.50
0075
/
0105
0150
0210
0300
01.20
0 .600
OB50
1200
17002.000 micron
Figuur 20. Uitersten van leem- en zandfracties in de toplaag van sportvelden in Haren en Groningen.
Figure 20. Extreme amounts and size distribution of sands in the topZayer of sports fields in Haren and Groningen.
34
7. SAMENVATTING EN CONCLUSIES BETREFFENDE NOG GEWENST ONDERZOEK OVER DE BRUIKBAARHEID VAN ZAND VOOR TOPLAAGVERBETERING Ret beschreven literatuuronderzoek leert dat het gebruik van zand, niet aIleen 1n ons land, maar ook elders een belangrijk element vormt bij de aanleg en het onderhoud van grassportvelden. De eigenschappen van zand kunnen echter zeer uiteenlopen. Daardoor zal ook het effect zeer verschillend kunnen zijn. Belangrijk daarbij is het goed karakteriseren van het zand. Daarvoor zijn er enkele methoden bepaling van MSO en gradatie-index - die geen problemen opleveren. Er worden ook methoden voor bepaling van de ruimtelijke opbouw van het zand vOlumegewicht, porienvolume, volume grote en kleine pori en - beschreven, waarbij het resultaat nogal sterk afhangt van de voorbehandeling. Standarisatie en afstemming daarvan op de situatie op het veld wat samendruk-
,
king betreft zal moeten plaatsvinden:-
.~
Over de invloed van verschillende soorten zand - uiteenlopend in korrelgrootte en gradatie - op de voor de toplaag belangrijke eigenschappen als stevigheid en waterdoorlatendheid, die voor bespeling belangrijk zijn, en vochthoudendheid en aeratietoestand, die bij de grasgroei een rol spelen, zijn weI wat gegevens bekend, maar niet voldoende om tot een betrouwbare uitspraak over het meest geschikte zand te komen. Ook op dit terrein zal nog onderzoek nodig zijn, waarbij eveneens aansluiting bij de situatie op normaal gebruikte grassportvelden moet worden gezocht. Veel van het in ons land beschikbare zand voldoet niet aan de tot nu toe door de NSF gehanteerde normen. Toch worden vele met redelijk succes gebruikt, hetgeen kennelijk betekent dat de normen aanpassing behoeven. Ook de literatuurgegevens wijzen in die richting. Ook dit zal nader moeten worden uitgezocht. Een ander punt is dat zand meestal niet schoon in de toplaag wordt aangebracht of aanwezig blijft, maar direct bij aanleg langs mechanische weg of later door biologische aktiviteit met ander materiaal vermengd wordt. In een dergelijke situatie zullen andere eisen aan het zand moeten worden gesteld. Vaak zal menging nodig zijn wanneer zand wordt gebruikt dat niet aan de normen voldoet. Roe echter de voor een sportveld belangrijke eigenschappen veranderen door vermenging met andere materialen zal eveneens moeten worden nagegaan.
35
8. SUMMARY AND CONCLUSIONS CONCERNING RESEARCH STILL REQUIRED
This reV1ew of literature shows that the use of sand plays a very important part in construction, maintenance and improvement of sports fields. The properties of sands used for this purpose differ greatly, resulting in different effects on the properties of the toplayer. The possibility of making a good characterisation of sands is therefore important. Some methods - determination of the mean particle diameter and the gradation I
index - present no problems. Other methods, like determination
of the
spatial arrangement - bulk denSity, pore space, pore size distribution are more difficult because the results depend on the pretreatment of the samples. Standarisation and correlation to the situation in the field should be carri~d out. _---- Insufficient information is available about the effect of different types of sand - varying in size and gradation of the particles - on the properties of the topsoil like stability and water permeability (important for the playability of the field) and water content and aeration (important for grass growth), to formulate guidelines for the suitability of sands. More research is therefore needed. This research must be carried out under circumstances corresponding with the situation on normally used sports fields. Most sands available 1n the Netherlands do not meet the standards set by the Netherlands Sports Federation.
Nevertheless, some are used succes-
fully. Therefore, the current standards need some modification. Data from the literature also point
into that direction. More research into this
matter is needed. Sand added to the toplayer does not always remain clean, but it will be mixed with other material, mechanically during the construction of the sportsfield or biologically at a later stage. In some situations, suitable sand is not available. In such cases, mixing with other materials might offer a solution. More research is also required in this area.
36 9. LITERATUUR (GECITEERD EN GERAADPLEEGD)
Adams, W.A., 1976. The effect of fine sand fractions on the hydraulic conductivity of compacted sand/soil mixes used for sports turf root zones. Rasen 4/76: 92-94. Adams, W.A., Stewart, V.I. and Thornton, D.J., 1971. The assessment of sands suitable for use in sportsfields. J. Sports Turf Res. lnst. 47: 77-85. Adams, W.A., Stewart, V.I. and Thornton, D.J., 1971 a. The construction and drainage of sportsfields for
~inter
Disc. Grp. Rpt. No. 12: 85-95.
games in Britain. Welsh Soil
"
Beier, H.E., 1975. Bodemmechanische Prufungsmoglichkeiten der Materialund Bauqualitat bei Spiel- und Sportflachen. Rasen 4/75: 129-137. Bingaman, E. and Kohnke, H., 1970. Evaluating sands for athletic turf. Agron. J. 62: 464-468. Boeke I , P., 1972. Onderzoek naar de stevigheid van de toplaag van de sportvelden in de gemeente Haren in de winter 1970/71. lnst. Bodemvruchtbaarheid, Rapp. 4-72, 49 pp. Boekel, P., 1975. Het fysisch milieu van grasvelden voor recreatief gebruik en de doeleinden van grondverbetering. In: Grasveldkunde (ed. Hoogerkamp, M., Minderhoud, J.W.) Pudoc, Wageningen 1975: 71-91. Boekel, P., 1978. De stevigheid van de toplaag van sportvelden in de herfst en winter. lnst. Bodemvruchtbaarheid, Rapp. 17-78, 43 pp. Boekel, P., ]979. Verbetering van de stevigheid van grassportvelden, Landbouwkd. Tijdschrift/Pt 91: 92-98. . rd Boekel, P., 1980. Some phys~cal aspects of turfs. Proc. of the 3 Int. Turfgrass Research Conference, Munich 1977: 437-443. Brown, K.W. and Dubble, R.L., 1975. Physical characteristics of soil mixtures used for golfgreen construction. Agron. J. 67: 647-652. Daniel, W.H., 1969. Vertical drainage for compacted turf areas. J. Sports Turf. Res. Inst. 45: 49-54. Daniel, W.H., 1970. Ten ways to construct root zones for turf areas. Rasen 4/70: 106-107.
37
Daniel, W.H., 1978. Nine ways to construct root zones for turf areas. Midwest Turf Leaflet no. 39. Deutsche Normen 1971. Sportplatze, Rasenflachen, Anforderungen, Prufung, Pflege. DIN 18035 Blatt 4. Entwurf Dezember 1971. Dolveck, J., 1977. Le comportement des pelouses de sport. Rev. Hortic. 176: 29-38. Elliot, J.B., 1971. Preliminary studies on sand amelioration of soil under Sports Turf used in winter. J. Sports Turf Res. lnst. 47: 66-76. Fahmy, M.I., 1961. The influence of clay particles on the hydraulic conductivity of sandy soils. Thesis, Pudoc Wageningen. Horn, G.C., 1969. Modification of sandy soils. Proc. First Int. Turfgrass Res. Conf.: 151-158.
"
Jong, K.G. de, 1979. Het zanddikte-p~oefveld R45 1970-1976 - opzet, uitvoering, verzamelgegevens - ten behoeve van sportveldenonderzoek, Rijksdienst IJsselmeerpolders, Lelystad, Rapp. 21 Abw. Koenigs, F.F.R., 1964. Vochtgehalte bij de bewerking en de doorlatendheid van zandgronden. Tijdschr. Kon. Ned. Heidemij 75: 617-627. Loos, P., Segeren, W.A. en Voortman, B., 1967. lnrichting, aanleg en onderhoud van sportvelden in de lJsselmeerpolders. Flevo Ber. 53. Petersen, M., 1973. Construction of sportgrounds based on physical soil characteristics. Proc. 2nd Int. Turfgrass Res. Conf.: 270-276. Petersen, M., 1978. Technisch oder biologisch-technisch aufgebaute Rasensportplatze. X Int. Rasenkolloquium, Giessen, september 1978. Riem Vis, F., 1975. De organische-stofhuishouding van grassportvelden. lnst. Bodemvruchtbaarheid, Rapp. 3-75, 26 pp. Segeberg, H., 1957. Bodenphysikalische Untersuchungen uber den Wasserhausshalt einiger Sandmischkulturen. Z. Pflanzenernahr. Dung. Bodenkd. 79: 50-62. Segeren, W.A. en Sprokholt, W., 1968. De waterhuishouding van kampeerterreinen. Cultuurt. Tijdschr. 8, 2: 45-60. Skirde, W., 1971. Verbesserung von Rasentragschichten beim Bau von Rasensportplatzen. Rasen 3/71: 80-83. Skirde, W., 1973. Bodenmodifikation fur Rasensportflachen. Rasen 2/73: 21-24. Skirde, W., 1973. Soil modification for athletic fields. Proc. 2nd Int. Turfgrass Res. Conf. ASA, CSSA, Madison, 1974: 261-269.
38 Skirde, W., 1976. Bodenphysikalische und vegetationstechnische Untersuchungen an Sanden. Rasen 2/76: 36-42. Stakman, W.P., 1969. The relation between particle size, pore
s~ze
and
hydraulic conductivity of sand separates. Water in the unsaturated zone. Syrnp. 1966, Proc. Unesco/lASH: 373-384. Stuurrnan~
F.J., 1970. Dikke bezanding van grassportvelden: Berging van
water en doorlatendheid van de toplaag. Tijdschr. Kon. Ned. Heidemij 3: 70-75. Stuurrnan, F.J., ]97]. Dikke bezanding van sportvelden. De soort zand en de stabiliteit van de bovenlaag. Cultuurt. Tijdschr. 11.1: 28-38. Swartz, W.E. and Kardos, L.T., 1963. Effects of compaction on physical properties of sand-soil-peat Agron. J. 55: 7-10.
mix~ures
at various moisture contents.
"
Werkgroep zand voor sportvelden, 1972. Beknopt verslag over het rapport van de werkgroep zand voor sportvelden. Techn. Med. NSF nr. 7, juli 1972: ]-5.
~
Wilson, C.G., 1968. The correct sand for putting greens. USGA Green Section Record., sept. Wijk, A.L.M van, ]973. De extra bezandingsdikte nodig voor tijdelijke berging van water in de toplaag van sport- en recreatieterreinen. Cultuurt. Tijdschr. 13.3: 120-133. Wijk, A.L.M. van, and Beuving, J., 1975. Relation between playability and some soil physical aspects of the toplayer of grass sportsfields. Rasen 3/75: 77-83. Wijk, A.L.M.
va~
Verhagen, W.B., and Beuving, J., ]977. Grass sports-
fields: toplayer compaction and soil aeration. Rasen 2/77: 8-47. Wijk, A.L.M. van, and Beuving, J., 1978. Relation between soil strength, bulk density and soil water pressure head of sandy toplayers of grass sportsfields. Z. Vegetationstechnik I. 2: 53-58.
/
