Frost Heave to pęcznienie gleby w górę spowodowane tworzeniem się lodu podczas zamarzania. Zazwyczaj występuje, gdy temperatura zamarzania przenika do gleby i zamienia obecną w niej wilgoć w lód, powodując tym samym ruch gleby ku górze.

Rozmiar masy lodu zwiększa się z powodu ciągłego dostarczania wilgoci przez działanie kapilarne. Ciężar gleby może ograniczyć wpływ lodu i doprowadzić do powstania soczewek lodowych. Niemniej jednak soczewki lodowe mogą przesuwać warstwę gleby do góry.

Rozwój lodu powoduje znaczne uszkodzenia dróg, kanałów, fundamentów, a następnie konstrukcji nośnej. Aby zapobiec szkodliwym skutkom fali mrozowej, należy zrozumieć jej działanie i zidentyfikować podstawowe elementy, które prowadzą do jej wystąpienia. Następnie można podjąć odpowiednie działania, aby temu zapobiec.

Jak to działa?

Jak temperatura zamarzania przenika do gleby, przekształca wilgoć zawartą w glebie w lód. Gdy wilgoć w miejscu zamarzania zestala się, woda z innych części gleby przesuwa się w kierunku miejsca zamarzania poprzez działanie kapilarne. Prowadzi to do zwiększenia rozmiarów masy lodu. Masa gleby i inne obiekty znajdujące się powyżej ograniczają wzrost wielkości lodu i w konsekwencji tworzą się soczewki lodowe.

Gdy temperatura zamarzania dalej wnika w glebę, pozostawia za sobą soczewki lodowe. Soczewki te rosną w kierunku obszaru, który traci temperaturę, czyli w kierunku powierzchni gleby.

Szczewki lodowe są w stanie podnieść warstwę gleby do góry. Tworzy to pęknięcia w glebie i powoduje uszkodzenia fundamentów, a następnie konstrukcji nośnej. Podaje się, że gdy wilgoć przekształca się w lód, jego rozmiar wzrasta o 9%.

Drobnoziarnista gleba podatna na zamarzanie, wilgoć stale dostarczająca wodę do soczewek lodowych oraz temperatura zamarzania to podstawowe elementy działania falowania mrozowego.

Gdy temperatura spada, lód topi się, a konstrukcja pod jego ciężarem obniża się z powrotem na swoje miejsce. Gdy proces zamarzania i rozmarzania powtarza się, konstrukcja ulega znacznemu pogorszeniu i może się zawalić.

Skutki

1. Zniszczenie kanałów w okresie zamarzania.
2. Zmniejszenie nośności podbudowy.
3. Uszkodzenia i znaczne zniszczenia nawierzchni.
4. Uszkodzenia fundamentów i płyt.

Prewencja

Ogólnie rzecz biorąc, obrywom mrozowym można zapobiec poprzez wyeliminowanie jednego z ich podstawowych elementów, do których należą: drobnoziarnisty grunt, temperatura mrozu i woda. Istnieje kilka środków, które można rozważyć w celu uniknięcia rozmarzania:

1. Zapewnienie systemów zapobiegających rozmarzaniu, takich jak system ogrzewania hydraulicznego.
2. Wydłużenie fundamentów, takich jak filary, poniżej linii mrozu.
3. Zapewnienie materiałów zasypowych, takich jak żwir wokół fundamentów, aby zachęcić do odprowadzania wody.
4. Użycie rękawa w celu uniknięcia oblodzenia betonu.
5. Wykonaj stopę fundamentową, która wytrzyma ruchy w górę.
6. W przypadku budowy dróg zastąp drobnoziarnistą glebę podatną na mróz glebą gruboziarnistą.
7. Stosować przerywacz kapilarny, aby zapobiec przemieszczaniu się wody w kierunku frontu zamarzania i w konsekwencji zmniejszyć wpływ fali mrozowej.
8. Stabilizować grunt.

.