Frost heave is an upward swelling of soil due to the formation of ice during freezing conditions. Normalmente ocorre quando a temperatura de congelamento penetra no solo e transforma a umidade presente em gelo gerando assim um movimento ascendente no solo.

O tamanho da massa de gelo aumenta devido ao fornecimento contínuo de umidade através da ação capilar. O peso do solo pode conter a influência do gelo e gerar lentes de gelo. No entanto, as lentes de gelo podem mover a camada de solo para cima.

A altura do gelo inflige danos consideráveis às estradas, canais, fundações e, posteriormente, à superestrutura. A fim de evitar os efeitos prejudiciais da geada, é necessário entender como funciona e identificar os elementos básicos que levam à sua ocorrência. Depois disso, podem ser estabelecidas medidas adequadas para prevenir a geada.

Como Funciona?

Como a temperatura de congelamento penetra no solo, ele converte a umidade do solo em gelo. Quando a umidade na área de congelamento se solidifica, a água de outras partes do solo se move em direção à área de congelamento através da ação capilar. Isto leva ao aumento do tamanho da massa de gelo. O peso do solo e outros objetos acima restringiriam o crescimento do tamanho do gelo e, consequentemente, formam-se lentes de gelo.

Quando a temperatura de congelamento penetra mais no solo, ele deixa lentes de gelo para trás. Estas lentes de gelo continuam a crescer em direção à área que perde temperatura, que é em direção à superfície do solo.

As lentes de gelo são capazes de empurrar a camada de solo para cima. Elas criam fissuras no solo e causam danos às fundações e, posteriormente, à superestrutura. É relatado que, quando a umidade se converte em gelo, seu tamanho aumenta em 9%.

Fine grain frost-susceptible soil, moisture that supply continuously water to ice lenses, and freezing temperature are the basic elements of frost heave action.

Quando a temperatura diminui, os icemelts e a estrutura baixa de volta à sua localização sob seu peso. Quando o processo de congelamento e descongelamento se repete, ele se deteriora gravemente e possivelmente colapsa.

Efeitos

1. Destruição dos canais na época de congelamento.
2. Diminuição da capacidade de carga do sub-base.
3. Undulações e danos consideráveis ao pavimento.
4. Fundações e lajes danificadas.

Prevenção

Generalmente, as geadas podem ser evitadas eliminando um dos seus elementos básicos, que inclui grãos finos de solo, temperatura de geada e água. Existem várias medidas que podem ser consideradas para evitar a formação de gelo :

1. Provisão de sistemas de prevenção de formação de gelo, como o sistema de aquecimento hidrónico.
2. Extender as fundações, como pilares abaixo da linha de congelamento.
3. Prover materiais de enchimento de fundo, como cascalho ao redor da fundação, de modo a incentivar a drenagem da água.
4. Utilizar manga para evitar que o gelo agarre o betão.
5. Construir uma base que resista ao movimento ascendente.
6. Para a construção de estradas, substituir o solo susceptível à geada de grão fino por solo granular grosso.
7. Utilizar rompedor capilar de modo a evitar o movimento da água para a frente de congelamento e consequentemente diminuir a influência da geada.
8. Estabilizar o solo.

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