Čo je mrazové dvíhanie vozoviek?

Mrazové dvíhanie je pohyb vozovky nahor, keď v zamrznutej pôde pod ňou rastú ľadové šošovky.

Ako to funguje

Ľadová šošovka je vrstva ľadu, ktorá rastie vnútri pôdy. Voda sa pohybuje smerom k mraziacemu čelu, často kapilárnym vzlínaním, a napája šošovku. Šošovka rastie a tlačí pôdu a vozovku nad ňou nahor. Rozpínanie vody o 9 % pri zamŕzaní je príliš malé na to, aby vysvetlilo dvíhanie takej veľkosti.

FAA uvádza tri podmienky nepriaznivého účinku mrazu. Všetky tri musia existovať súčasne.

1. Pôda je náchylná na mráz.
2. Mrazivé teploty prenikajú do tejto pôdy.
3. Voľnej vlhkosti je dostatok na tvorbu ľadových šošoviek.

Ak je pôda nasýtená na 70 % alebo viac, FAA uvádza, že mrazové dvíhanie pravdepodobne nastane. Voda môže prichádzať z povrchu alebo bokov vozovky, z kondenzácie alebo z veľkej hĺbky kapilárnym vzlínaním.

Pôda náchylná na mráz

FAA zaraďuje pôdu do štyroch mrazových skupín FG-1 až FG-4. Používa triedu pôdy a podiel materiálu jemnejšieho ako 0,02 mm podľa hmotnosti. Vyššie číslo znamená náchylnejšiu pôdu. Pôdy s vysokou medzou tekutosti a vysokým obsahom prachu a ílu sú náchylnejšie ako štrky alebo piesky. FAA uvádza, že výber mrazovej skupiny je subjektívny.

Účinok na letiskovú vozovku

Mrazové dvíhanie je zriedka rovnomerné. FAA medzi účinky mrazu radí nerovnomerné dvíhanie, nerovnosti, obmedzenie odvodnenia a trhliny. V ohybnej vozovke je vypuklina zvyčajne spôsobená mrazovým účinkom okolo nerovnakých materiálov zemnej pláne. V tuhej vozovke môže mrazové dvíhanie spôsobiť schod pri škáre alebo trhline.

Zdvihnutá dráha môže stratiť rovnosť, ktorú EASA opisuje ako dosiahnuteľnú pre novú obrusnú vrstvu. Ide o odchýlku najviac 3 mm pod 3 m dlhým pravítkom.

Rozmŕzanie je druhé riziko. Zemná pláň stráca pevnosť, keď mráz roztaje. FAA aj EASA uvádzajú, že v tomto období sa treba vyhnúť prevádzke s preťažením.

Návrh proti mrazu

FAA pripúšťa tri prístupy v oddiele 3.14 AC 150/5320-6G.

• Úplná ochrana pred mrazom: vozovka a materiál, ktorý nie je náchylný na mráz, spolu zadržia mráz. FAA ju zvažuje hlavne pre dráhy a rolovacie dráhy na veľkých uzlových letiskách alebo tam, kde je prenikanie mrazu malé.
• Obmedzené prenikanie mrazu do zemnej pláne: materiál, ktorý nie je náchylný na mráz, pokrýva 65 % hĺbky mrazu. Cieľom je menej ako 1 palec (25 mm) dvíhania.
• Znížená pevnosť zemnej pláne: návrh počíta s asi 50 % bežnej pevnosti zemnej pláne v období rozmŕzania.

Vo všetkých prípadoch FAA odporúča rovnomernú zemnú pláň s postupnými prechodmi medzi rôznymi materiálmi. Tiež odporúča geosyntetickú oddeľovaciu vrstvu medzi materiálom, ktorý nie je náchylný na mráz, a zemnou pláňou, keď ju geotechnik odporučí.