Korrelverdeling

Zonder een doordachte korrelverdeling mist een bouwstof de nodige interne stabiliteit. Het draait om de gradering. Toeslagmaterialen vormen de ruggengraat van mortels en beton, waarbij de verhouding tussen grove en fijne delen bepaalt hoe nauw de korrels op elkaar aansluiten. Een dichte pakking is het ultieme doel. Hoe minder loze ruimte — ook wel holle ruimte genoemd — er tussen de deeltjes overblijft, hoe minder bindmiddel zoals cementlijm er nodig is om het geheel te fixeren. Dat is economisch gunstig. Bovendien beperkt een goede verdeling de krimp en verhoogt het de uiteindelijke druksterkte van het materiaal. In de wegenbouw is deze verdeling eveneens cruciaal; funderingslagen onder het asfalt moeten zware lasten kunnen dragen zonder te verschuiven, wat alleen lukt als de korrels optimaal in elkaar grijpen.

Mechanische scheiding en zeefanalyse

Het vaststellen van de korrelverdeling start in de kern met mechanische scheiding. Een gedroogd monster van het materiaal wordt op een gestapelde kolom van zeven geplaatst. De mazen van deze zeven variëren van grof bovenin tot uiterst fijn onderin. Door middel van een schudmachine ondergaat de gehele kolom gedefinieerde trillingen. Het materiaal sorteert zich. Grovere delen blijven steken, terwijl fijnere fracties naar beneden zakken. Wegen volgt direct daarna. De massa die op elke individuele zeef achterblijft, wordt nauwkeurig geregistreerd om de restpercentages te bepalen.

Deze data vormen de basis voor de zeefkromme. Het is een grafische weergave van de samenstelling. In een laboratorium worden deze resultaten getoetst aan vooraf vastgestelde grenskrommen, zoals de Fuller-kromme voor betonmortels. Wanneer de gemeten curve afwijkt van de ideale lijn, vindt bijsturing plaats. Dit gebeurt door verschillende fracties — bijvoorbeeld specifiek metselzand of grind van een bepaalde gradering — in de menginstallatie samen te voegen. Het doel blijft een optimale pakking. In de wegenbouw wordt dit proces herhaald om de stabiliteit van funderingslagen te garanderen, waarbij de korrels zo in elkaar moeten grijpen dat er minimale vervorming optreedt onder belasting.

• Uitvoeren van de mechanische zeefproef
• Registreren van de achtergebleven massa per zeeffractie
• Berekenen van cumulatieve doorvalpercentages
• Toetsen van de resultaten aan de gestelde normen of streefcurven

Bij de productie van granulaten voor de betonindustrie is dit een continu proces. Sensoren en periodieke monsters bewaken de consistentie van de aanvoer. Soms is de vorm van de korrel eveneens een factor van belang bij de analyse. Hoekige korrels hebben een andere invloed op de interne wrijving dan ronde korrels. De uiteindelijke verhouding bepaalt niet alleen de sterkte, maar ook de verwerkbaarheid van het uiteindelijke mengsel op de bouwplaats.

In de praktijk maken we een scherp onderscheid tussen verschillende typen verdelingen, afhankelijk van het beoogde eindproduct. Een continue korrelverdeling is de standaard voor constructief beton. Hierbij zijn alle korrelfracties in de juiste verhouding aanwezig. De kleinere deeltjes nestelen zich in de holtes van de grotere, wat resulteert in een dichte structuur met minimale porositeit. Dit bespaart cementpasta.

Soms is die dichte pakking juist ongewenst. Men spreekt dan van een discontinue korrelverdeling of een spronggradering. Bij dit type ontbreken bepaalde tussenliggende fracties bewust. Dit wordt toegepast bij architectonisch beton om een specifieke textuur aan het oppervlak te krijgen, of bij Zeer Open Asfaltbeton (ZOAB). In dat laatste geval dienen de gaten voor de afvoer van regenwater. De stabiliteit komt dan niet voort uit de vulling, maar uit het 'haken' van de hoekige korrels in elkaar.

• Continu mengsel: Alle korrelmaten vertegenwoordigd voor maximale dichtheid.
• Spronggradering: Specifieke maten weggelaten voor esthetiek of drainage.
• Eénkorrelig materiaal: Bestaat uit korrels van vrijwel gelijke grootte, zoals filtergrind.

Termen als korrelverdeling, gradering en granulometrie worden vaak door elkaar gebruikt. Hoewel ze in de dagelijkse bouwtaal hetzelfde betekenen, zit er een nuanceverschil. Granulometrie is de wetenschappelijke discipline die de korrelgrootte bestudeert. Gradering slaat vaker op de grafische weergave, de zeefkromme, die aangeeft hoe de verdeling verloopt.

Verwar korrelverdeling niet met de korrelvorm. Een mengsel kan een perfecte verdeling hebben volgens de Fuller-kromme, maar als de korrels te plat of te langgerekt zijn, verslechtert de verwerkbaarheid van de mortel aanzienlijk. Ronde korrels rollen over elkaar. Hoekige korrels klemmen. Dat beïnvloedt de interne wrijving, ongeacht de theoretische verdeling van de diameters. In bestekken wordt daarom vaak zowel een eis gesteld aan de gradering als aan de vormindex van het toeslagmateriaal.

Bij het storten van een zware funderingsplaat merk je het belang van een continue gradering direct. Grove kiezels vormen de basis. Zandkorrels vullen de tussenliggende ruimtes. De cementlijm hoeft alleen de contactpunten te verbinden. Een compact geheel. Weinig krimp. Zonder deze uitgekiende verdeling zou je liters extra cementpasta nodig hebben om de gaten te dichten, wat de constructie onnodig duur en scheurgevoelig maakt.

Een drainagesleuf rondom een kelder vraagt om een heel andere aanpak. Hier gebruik je filtergrind van één specifieke korrelmaat, bijvoorbeeld fractie 16/32. Geen zand. Geen fijne deeltjes. De afwezigheid van een brede korrelverdeling zorgt voor grote, open holtes. Het water stroomt er ongehinderd doorheen. Zou je hier een gemengd granulaat gebruiken, dan slibt de drainage binnen de kortste keren dicht.

Denk aan de aanleg van een oprit met menggranulaat 0/31,5. Dit materiaal bevat alles: van fijne stofdeeltjes tot grove brokken gebroken puin. Pak een schep en probeer erdoorheen te steken. Onmogelijk na verdichting. De verschillende diameters grijpen zo strak in elkaar dat er een stabiele, onwrikbare laag ontstaat die de druk van een auto moeiteloos verdeelt naar de ondergrond.

Bij het afwerken van een authentieke gevel met schuurwerk speelt de korrelverdeling van het zand de hoofdrol voor de esthetiek. Een zandmengsel met een zeer krappe spreiding geeft die specifieke, gelijkmatige textuur. Eén afwijkende, te grove korrel trekt direct een kras in het natte pleisterwerk. Hier is precisie in de gradering cruciaal voor het visuele resultaat.

Normen bepalen de grens. In de Europese context vormt de NEN-EN 12620 de technische ruggengraat voor toeslagmaterialen in beton. Deze norm stelt strikte eisen aan de gradering, omdat een afwijkende korrelverdeling de constructieve integriteit en duurzaamheid van beton direct ondermijnt. Geen ruimte voor nattevingerwerk. Voor de wegenbouw is de NEN-EN 13242 leidend; deze reguleert de korrelverdeling voor ongebonden en hydraulisch gebonden materialen in civieltechnische werken.

De feitelijke bepaling volgt een vast protocol. NEN-EN 933-1 beschrijft de gestandaardiseerde zeefmethode die laboratoria moeten hanteren om de granulometrische samenstelling vast te stellen. Consistentie is hierbij het sleutelwoord. In de Nederlandse praktijk fungeert de RAW-systematiek vaak als het contractuele bindmiddel. Bestekken schrijven hierin nauwkeurig voor aan welke korrelgroepen en toleranties een mengsel moet voldoen voordat het geaccepteerd wordt op de bouwplaats.

Toepassing	Relevante Norm
Betonmortel	NEN-EN 12620
Wegenbouw / Funderingen	NEN-EN 13242
Bepalingsmethode (zeven)	NEN-EN 933-1
Metselmortel	NEN-EN 13139

De Verordening Bouwproducten (CPR) legt een extra juridische laag over de korrelverdeling. Fabrikanten zijn verplicht een Prestatieverklaring (DoP) op te stellen voor hun granulaten. De korrelverdeling wordt hierin als een essentieel kenmerk gerapporteerd onder de CE-markering. Zonder deze formele onderbouwing is de toepassing van het materiaal in gecertificeerde constructies simpelweg niet toegestaan. Handhaving vindt plaats op basis van deze productcertificatie, waarbij de korrelopbouw een directe indicator is voor de kwaliteit van de levering.

Romeinse bouwmeesters werkten op gevoel. Puur intuïtie en ervaring. Ze begrepen instinctief dat een mengsel van vulkaanas, kalk en verschillende maten steenslag een onverwoestbare massa vormde, maar van een gestandaardiseerde korrelverdeling was nog geen sprake. De basis was simpel: vullen wat er te vullen valt. Pas met de industriële revolutie en de opkomst van Portlandcement in de 19e eeuw ontstond de noodzaak voor een theoretisch kader. Men wilde voorspelbaarheid.

De echte wetenschappelijke doorbraak kwam in 1907. William B. Fuller en Sanford E. Thompson publiceerden hun onderzoek naar de dichtheid van beton. De introductie van de Fuller-curve markeerde het punt waarop betontechnologie transformeerde van een ambacht naar een exacte wetenschap. Ineens was er een wiskundige ideale lijn. Een streefdoel voor de perfecte pakking. Ingenieurs begonnen te begrijpen dat de kleinste fracties de mechanische eigenschappen van het geheel bepaalden. Het was niet langer voldoende om 'wat zand en grind' te mengen; de verhouding tussen de fracties werd meetbaar via gestandaardiseerde zeven.

Gedurende de 20e eeuw verschoof de focus van puur volume naar massa en gewichtspercentages. In Nederland leidde dit tot de opeenvolgende Voorschriften Beton (VBT), waarin de eisen aan toeslagmaterialen steeds strenger werden vastgelegd. Waar men vroeger rekende in scheppen, rekende men nu in grammen per fractie. De laatste decennia heeft de digitalisering dit proces verder versneld. Computergestuurde menginstallaties corrigeren nu in real-time op basis van de vochtigheid en de actuele korrelopbouw van de aangevoerde materialen. De overgang naar Europese normen zoals de NEN-EN 12620 zorgde voor een grensoverschrijdende uniformiteit in hoe we naar granulometrie kijken. Minder cementgebruik door een betere pakking is tegenwoordig niet alleen een economisch streven, maar ook een bittere noodzaak in het kader van CO2-reductie binnen de bouwsector.

• https://www.joostdevree.nl/shtmls/korrelgrootte.shtml
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/korrelverdeling.shtml