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
- Zniszczenie kanałów w okresie zamarzania.
- Zmniejszenie nośności podbudowy.
- Uszkodzenia i znaczne zniszczenia nawierzchni.
- 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:
- Zapewnienie systemów zapobiegających rozmarzaniu, takich jak system ogrzewania hydraulicznego.
- Wydłużenie fundamentów, takich jak filary, poniżej linii mrozu.
- Zapewnienie materiałów zasypowych, takich jak żwir wokół fundamentów, aby zachęcić do odprowadzania wody.
- Użycie rękawa w celu uniknięcia oblodzenia betonu.
- Wykonaj stopę fundamentową, która wytrzyma ruchy w górę.
- W przypadku budowy dróg zastąp drobnoziarnistą glebę podatną na mróz glebą gruboziarnistą.
- Stosować przerywacz kapilarny, aby zapobiec przemieszczaniu się wody w kierunku frontu zamarzania i w konsekwencji zmniejszyć wpływ fali mrozowej.
- Stabilizować grunt.
.