Co je mrazový zdvih ve vozovkách?

Mrazový zdvih je pohyb vozovky směrem nahoru, když v zmrzlé zemině pod ní rostou ledové čočky.

Jak to funguje

Ledová čočka je vrstva ledu, která roste uvnitř zeminy. Voda se pohybuje směrem k mrazové frontě, často kapilárním vzlínáním, a živí čočku. Čočka roste a tlačí zeminu a vozovku nad ní nahoru. Roztažnost vody o 9 % při zamrznutí je příliš malá na to, aby vysvětlila zdvih takové velikosti.

FAA uvádí tři podmínky nepříznivého působení mrazu. Musí být splněny všechny tři zároveň.

1. Zemina je citlivá k mrazu.
2. Mrazové teploty pronikají do této zeminy.
3. Volné vlhkosti je dost na to, aby vznikly ledové čočky.

Je-li zemina nasycena ze 70 % nebo více, FAA uvádí, že mrazový zdvih pravděpodobně nastane. Voda může přicházet z povrchu nebo boků vozovky, z kondenzace, nebo z velké hloubky kapilárním vzlínáním.

Zemina citlivá k mrazu

FAA třídí zeminy do čtyř mrazových skupin, FG-1 až FG-4. Používá třídu zeminy a podíl částic menších než 0,02 mm podle hmotnosti. Čím vyšší číslo, tím citlivější zemina. Zeminy s vysokou mezí tekutosti a vysokým obsahem prachu a jílu jsou citlivější než štěrky nebo písky. FAA uvádí, že volba mrazové skupiny je subjektivní.

Účinek na letištní vozovku

Mrazový zdvih bývá zřídka rovnoměrný. FAA mezi účinky mrazové činnosti uvádí nerovnoměrný zdvih, nerovnost, omezení odvodnění a trhliny. U netuhé vozovky bývá vyboulení způsobeno mrazovou činností kolem rozdílných materiálů podloží. U tuhé vozovky může mrazový zdvih způsobit schod v dilatační spáře nebo trhlině.

Zdvižená dráha může ztratit rovnost, kterou EASA popisuje jako dosažitelnou u nové obrusné vrstvy. Ta připouští odchylku nejvýše 3 mm pod 3metrovou latí.

Druhé riziko je tání. Podloží ztrácí pevnost, když mráz roztaje. FAA i EASA uvádějí, že v tomto období je třeba vyhnout se provozu s přetížením.

Návrh proti mrazu

FAA v oddílu 3.14 AC 150/5320-6G připouští tři přístupy.

• Úplná ochrana proti promrzání: vozovka a materiál necitlivý k mrazu společně zadržují mráz. FAA ji zvažuje hlavně pro dráhy a pojezdové dráhy velkých uzlových letišť nebo tam, kde je hloubka promrznutí malá.
• Omezené promrzání podloží: materiál necitlivý k mrazu pokrývá 65 % hloubky promrznutí. Cílem je zdvih menší než 1 palec (25 mm).
• Snížená pevnost podloží: návrh počítá pro období tání s přibližně 50 % běžné pevnosti podloží.

Ve všech případech FAA doporučuje rovnoměrné podloží s plynulými přechody mezi různými materiály. Doporučuje také geosyntetickou oddělovací vrstvu mezi materiálem necitlivým k mrazu a podložím, pokud ji geotechnický inženýr doporučí.