Frost heave is een opwaartse zwelling van de bodem als gevolg van de vorming van ijs tijdens bevriezingsomstandigheden. Het treedt meestal op wanneer de vriestemperatuur de grond binnendringt en het aanwezige vocht in ijs verandert, waardoor een opwaartse beweging in de grond ontstaat.

De omvang van de ijsmassa neemt toe door de voortdurende toevoer van vocht via capillaire werking. Het gewicht van de bodem kan de invloed van het ijs afremmen en ijslenzen doen ontstaan. Niettemin kunnen ijslenzen de bodemlaag naar boven verplaatsen.

Vriesdooi brengt aanzienlijke schade toe aan wegen, kanalen, funderingen en vervolgens aan de bovenbouw. Om de schadelijke gevolgen van vorstverlet te voorkomen, is het noodzakelijk te begrijpen hoe het werkt en de basiselementen te identificeren die tot het ontstaan ervan leiden. Daarna kunnen de juiste maatregelen worden genomen om vorstverlet te voorkomen.

Hoe werkt het?

Als de vriestemperatuur in de bodem doordringt, wordt het vocht in de bodem omgezet in ijs. Wanneer het vocht in het vriesgedeelte stolt, verplaatst het water uit andere delen van de bodem zich via capillaire werking naar het vriesgedeelte. Hierdoor neemt de omvang van de ijsmassa toe. Het gewicht van de bodem en andere voorwerpen die zich boven de bodem bevinden, remmen de groei van de ijsmassa en als gevolg daarvan worden ijslenzen gevormd.

Wanneer de vriestemperatuur verder in de bodem doordringt, blijven er ijslenzen achter. Deze ijslenzen blijven groeien in de richting van het gebied dat temperatuur verliest, dat wil zeggen in de richting van het bodemoppervlak.

De ijslenzen zijn in staat om de bodemlaag naar boven te stuwen. Hierdoor ontstaan scheuren in de bodem en ontstaat schade aan funderingen en vervolgens aan de bovenbouw. Wanneer vocht wordt omgezet in ijs, neemt de omvang ervan naar verluidt met 9% toe.

Fijne korrel vorstgevoelige grond, vocht dat voortdurend water levert aan ijslenzen, en vriestemperatuur zijn de basiselementen van de vorstgolfwerking.

Wanneer de temperatuur daalt, smelt het ijs en zakt de structuur onder zijn gewicht terug naar zijn locatie. Wanneer het vries- en dooiproces zich herhaalt, zou de constructie ernstig verslechteren en mogelijk instorten.

Effecten

1. Vernieling van kanalen in het vriesseizoen.
2. Afname van het draagvermogen van de ondergrond.
3. Undulaties en aanzienlijke schade aan het wegdek.
4. Aantasting van funderingen en platen.

Preventie

In het algemeen kan vorstverharding worden voorkomen door een van de basiselementen, zoals fijne grondkorrels, vorsttemperatuur en water, te elimineren. Er zijn verschillende maatregelen die kunnen worden overwogen om vorstverlet te voorkomen:

1. Voorziening van systemen ter voorkoming van vorstverlet zoals hydronisch verwarmingssysteem.
2. Breik funderingen zoals pijlers uit tot onder de vorstgrens.
3. Zorg voor opvulmaterialen zoals grind rond funderingen om waterafvoer te bevorderen.
4. Gebruik mantels om te voorkomen dat ijs het beton vastgrijpt.
5. Bouw een fundering die bestand is tegen opwaartse beweging.
6. Voor de aanleg van wegen moet fijnkorrelige vorstgevoelige grond worden vervangen door grove korrelige grond.
7. Gebruik een capillaire breker om te voorkomen dat het water zich naar het vriesfront verplaatst en zo de invloed van vorstschade vermindert.
8. Stabiliseer de grond.