Brede band verdicht bodem dieper

Je hoort het vaak: de verdichting door een band werkt dieper door in de grond naarmate de band breder is. Een broodje aap of een waarheid als een koe? Het is waarheid, en het laat zich door de wetten van de grondmechanica ook eenvoudig verklaren. Dat is nog op te vatten als theorie, maar door de jaren heen zijn in meerdere landen door verschillende onderzoekers metingen gedaan die die theorie ondersteunen. Ook recent onderzoek van de Zwitser Roger Stirnimann van de Hochschule für Agrar-, Forst und Lebensmittelwissenschaft (HAFL) in Zwitserland bevestigt de inmiddels zeventig jaar oude uitleg waarom een brede band dieper verdicht.

Hoe minder druk per vierkante centimeter, hoe minder verdichting. Dat pleit voor brede banden. Dat een bredere band zijn druk op de grond ook dieper de grond in brengt, staat vast.

Stirnimann verrichte metingen aan het effect van moderne banden, inclusief VF-banden en verschillende rupssystemen. Grond trekt zich niks aan van het soort bandoppervlak dat er op drukt. Of het een betontegel is of een soepele rubberband maakt niks uit. De druk per vierkante centimeter en de grootte van het contactvlak zijn bepalend. Op zich geen nieuws onder de zon, want al in 1953 toonde de Duitse professor W. Söhne aan dat een brede band de bodem dieper verdicht dan een smalle.

Söhne stelde vast dat op een diepte van 20 centimeter de gronddruk groter wordt naarmate de breedte van de band toeneemt, ook al kies je de verhouding tussen band en belasting zo dat de bodemdruk aan de oppervlakte, onder het wiel, gelijk blijft. Onder een brede band kan de grond niet zijdelings uitwijken en zal de last zich dus dieper in de grond voortplanten.

Actie = reactie

Situatie 1: aan het oppervlak wordt een druk van 1 kilo op de grond gezet. Die druk verplaatst zich trapeziumvormig in de grond. Het balletje in de bovenste laag draagt 1 kilo. Die kilo wordt op zijn beurt gedragen door de twee balletjes in de tweede laag. Die dragen ieder dus een halve kilo. In de derde laag draagt het middelste balletje de helft van de twee balletjes die bovenop liggen en samen is dat opnieuw een halve kilo. De naast gelegen balletjes dragen ieder nog een kwart kilo. – Illustraties: Profi

Grond bestaat uit bodemdeeltjes, lucht en water. Verdichting ontstaat doordat trekker en machines via de banden het luchtvolume uit de grond persen. De voorheen poreuze grond verandert daardoor in een massieve massa. De mate waarin grond gevoelig is voor verdichting, is afhankelijk van de grondsoort en het vochtgehalte. Vooral kleigrond laat zich makkelijker verdichten wanneer deze vochtig is.

Situatie 2: de band is in dit geval driemaal zo breed en het gewicht driemaal zo hoog. De druk per vierkante centimeter is dan gelijk aan die bij de smalle band in situatie 1. Het gewicht van een kilo per balletje aan de oppervlakte wordt nu drie maal zo diep in de grond nog steeds uitgeoefend: hoe breder de band, hoe dieper de uitgeoefende bodemdruk in de diepte wordt doorgegeven.

Als we ons de opbouw van de bodem voorstellen als een constructie met een fijne honingraatstructuur, dan is de honingraat sterker naarmate deze droger is. Is de grond sterk genoeg om de opgelegde druk te weerstaan, dan wordt deze niet verdicht. Is de druk groter dan dat de structuur van de grond sterk is, dan pers je deze samen.

Onderzoek, onder andere begin jaren zestig door de toenmalige Landbouw Hogeschool Wageningen, toonde al aan dat vanaf een druk van ongeveer 1 kilo per vierkante centimeter (= 1 bar, ofwel 10 ton per vierkante meter) alle lucht uit een vochtige kleigrond wordt geperst. Blijft de druk onder 1 bar dan zal er in de meeste gevallen nog een luchtvolume over blijven, en treedt er geen of geen volledige verdichting op.

Bij dezelfde last is de bodemdruk van een tweemaal zo brede band (midden) slechts de helft van die bij een smalle band (links) en de druk dringt minder diep door in de ondergrond. Wordt een tweemaal zo brede band ook twee keer zo zwaar belast, dan is de druk per vierkante centimeter aan het oppervlak weer dezelfde, maar de druk dringt nu aanzienlijk dieper door in de ondergrond.

Behalve de druk per vierkante centimeter is ook de duur van de belasting van belang. Hoe langer de druk wordt uitgeoefend, hoe meer de grond zal verdichten. Dat is de reden dat de verdichting door rupsbanden, vergeleken met een luchtband, groter is dan je op basis van de druk per vierkante centimeter zou verwachten.

Ook trillingen bevorderen het verdichten. Het is een bekend fenomeen dat wanneer een zware oogstmachine of rupsvoertuig over de kopakker rijdt, het kan gebeuren dat het water in de sloot rimpelt vanwege de trillingen die blijkbaar in de ondergrond worden overgebracht. Kortom, meerdere factoren spelen een rol als het gaat om de vraag of en hoe diep een verdichting optreedt. Hoofdzaak blijft om te voorkomen dat de uitgeoefende druk groter is dan de sterkte van de grond.