¿Qué es el levantamiento por helada en los pavimentos?

El levantamiento por helada es el movimiento ascendente de un pavimento cuando crecen lentes de hielo en el suelo congelado debajo de él.

Cómo funciona

Una lente de hielo es una capa de hielo que crece dentro del suelo. El agua se desplaza hacia el frente de congelación, a menudo por capilaridad, y alimenta la lente. La lente crece y empuja hacia arriba el suelo y el pavimento que está encima. La expansión del 9 por ciento que sufre el agua al congelarse es demasiado pequeña para explicar un levantamiento de este tamaño.

La FAA nombra tres condiciones para la acción perjudicial de la helada. Las tres deben darse a la vez.

1. El suelo es susceptible a la helada.
2. Las temperaturas bajo cero penetran en ese suelo.
3. Hay humedad libre en cantidad suficiente para formar lentes de hielo.

Si el suelo está saturado al 70 por ciento o más, la FAA dice que el levantamiento por helada probablemente se producirá. El agua puede venir de la superficie o de los laterales del pavimento, de la condensación, o de gran profundidad por capilaridad.

Suelo susceptible a la helada

La FAA clasifica los suelos en cuatro grupos de helada, FG-1 a FG-4. Usa la clase de suelo y la proporción de material más fino que 0,02 mm en peso. Un número más alto significa un suelo más susceptible. Los suelos con un límite líquido alto y un alto contenido de limo y arcilla son más susceptibles que las gravas o las arenas. La FAA indica que la elección del grupo de helada es subjetiva.

Efecto sobre el pavimento de aeródromo

El levantamiento por helada rara vez es uniforme. La FAA incluye entre los efectos de la acción de la helada el levantamiento no uniforme, la rugosidad, la restricción del drenaje y la fisuración. En un pavimento flexible, un abultamiento por hinchamiento suele deberse a la acción de la helada alrededor de materiales de subrasante distintos. En un pavimento rígido, el levantamiento por helada puede causar un escalón en una junta o en una fisura.

Una pista levantada puede perder la regularidad que la EASA describe como alcanzable para una nueva capa de rodadura. Esto equivale a una desviación de no más de 3 mm bajo una regla de 3 m.

El deshielo es un segundo riesgo. La subrasante pierde resistencia cuando se derrite la helada. La FAA y la EASA indican que deben evitarse las operaciones con sobrecarga en este periodo.

Diseño frente a la helada

La FAA admite tres enfoques en la sección 3.14 de la AC 150/5320-6G.

• Protección completa contra la helada: el pavimento y el material no susceptible a la helada contienen la helada juntos. La FAA lo considera sobre todo para pistas y calles de rodaje de grandes aeropuertos de conexión, o donde la penetración de la helada es pequeña.
• Penetración limitada de la helada en la subrasante: el material no susceptible a la helada cubre el 65 por ciento de la profundidad de helada. El objetivo es menos de 1 pulgada (25 mm) de levantamiento.
• Resistencia reducida de la subrasante: el diseño supone alrededor del 50 por ciento de la resistencia normal de la subrasante durante el periodo de deshielo.

En todos los casos, la FAA aconseja una subrasante uniforme con cambios graduales entre materiales distintos. También aconseja una capa separadora geosintética entre el material no susceptible a la helada y la subrasante, cuando el ingeniero geotécnico la recomiende.