Il ciclo ripetuto di congelamento e di scongelamento crea forze che molti metodi di costruzione standard non sono progettati per resistere. Nel tempo, queste forze causano crepe, spalling, inclinazione, e anche guasto catastrofico se non adeguatamente affrontato. Questo articolo fornisce una guida completa per la costruzione di muri di drenaggio che rimangono durevoli e funzionali in regioni con una significativa selezione di contratti.

La scienza dei cicli di congelamento-taw e la caccia al gelo

In un clima geloso-squadra, l'acqua che infiltra il terreno dietro una parete di contenimento o il materiale da parete stesso subisce questa espansione ripetutamente. Il processo non è solo un'espansione statica e contrazione del terreno; coinvolge la migrazione dell'acqua verso il fronte di congelamento, formando lenti di ghiaccio che possono esercitare una pressione enorme. Questo fenomeno, noto come heave di gelo, è la causa principale di danni strutturali nelle regioni fredde.

I codici di base del suolo e le condizioni di isolamento del suolo sono spesso in contrasto con le esigenze di protezione del suolo. Il sistema di raffreddamento è in grado di fornire un'adeguata protezione del suolo.

Valutazione del sito e Preparazione del suolo

Prima di iniziare la costruzione, è essenziale una valutazione approfondita del sito. Il tipo di terreno determina sia le caratteristiche di drenaggio e il potenziale per l'alveare gelata. Suoli coesi come l'argilla e il limo sono altamente inclini a gelare l'acqua e permettono l'azione capillare per attirare l'umidità verso il fronte di congelamento.

Un'indagine geotecnica può anche includere un test di percolazione per valutare i tassi di drenaggio. Dove il potenziale di esasperamento del gelo è alto, considerare l'installazione di una coperta di drenaggio o uno scarico della french dietro la parete per intercettare l'acqua prima che raggiunga la zona di congelamento. Il terreno di fondazione deve essere compattato almeno il 95 per cento della sua densità massima secca per il test di Proctor modificato.

Considerazioni sulla profondità di gelo

In zone più miti di congelamento-scuote, può essere solo 12 a 18 pollici. La fondazione di una parete di contenimento in un clima di congelamento-sforzo dovrebbe estendersi sotto la linea di gelo per evitare il bloccaggio del gelo. La base della parete deve sedersi su terreno stabile che non subisce il congelamento-profondità del piede.

Selezione dei materiali per la durata di Freeze-Thaw

Non tutti i materiali da costruzione si esibiscono in condizioni di gelo-sforzo. La selezione dei materiali influisce direttamente sulla resistenza della parete a crepe, spalling e degradazione a lungo termine. Ogni materiale ha proprietà specifiche che devono essere abbinate al clima e al design della parete.

Calcestruzzo rinforzato

Il cemento è ampiamente usato per mantenere le pareti in climi freddi a causa della sua resistenza e della durata quando correttamente progettato. Tuttavia, il cemento standard è vulnerabile a danni di congelamento-sottile a meno che non sia in ingresso aria.

Pietra naturale

Le pareti di pietra naturale offrono un'eccellente resistenza estetica nei climi gelati, ma la selezione è importante. Le pietre dense, basse porosità come il granito, la basalto e la quarzite resistano bene al congelamento-la frantumazione. Le pietre più morbide, porose come la pietra arenaria e il calcare sono più sensibili al distacco.

Unità murarie in calcestruzzo (CMU) e pareti di contenimento segmentali

I muri di sostegno segmentali realizzati con blocchi di cemento a secco sono diventati popolari perché tollerano bene il movimento. Ogni blocco è lanciato con un sistema di labbro o pin che permette la parete di flettere leggermente durante cicli di congelamento-squadra senza cracking.

Timber

Le pareti di contenimento della timbratura sono comuni in ambienti residenziali ma hanno una durata limitata in climi congelati, a meno che il legno non sia adeguatamente trattato. Il legname trattato a pressione è essenziale per il contatto a terra. Tuttavia, anche il legno trattato può soffrire di danni congelati-dilago se l'acqua penetra i controlli e le crepe. Le pareti del timbro devono essere sostenute con uno strato di drenaggio di ghiaia e un tessuto geotessile per mantenere il terreno da intatura.

Sistemi di drenaggio: il fattore più critico

Senza drenaggio efficace, l'acqua si accumula dietro la parete, si blocca, si espande, e applica la pressione idrostatica e ghiaccio che può superare la forza di progettazione della parete. Un sistema di drenaggio ben progettato non è facoltativo; è il singolo fattore più importante nelle prestazioni a lungo termine.

Fori di pecore

I fori per il pianto sono aperture nella parete che permettono all'acqua di drenare dalla parte posteriore alla parte anteriore. Essi devono essere posizionati a intervalli regolari, tipicamente 4 a 8 piedi separati orizzontalmente, e alla base della parete. Il diametro dei fori per il tep dovrebbe essere di almeno 4 pollici per resistere a intasamento.

Compositi di riempimento e drenaggio del tesoro

La superficie di drenaggio è molto bassa, con un basso contenuto di finezza. La parte posteriore deve estendersi dalla base della parete a 12 pollici della superficie. Un tessuto geotessile posto tra la ghiaia e il terreno nativo impedisce che le multe migrano nella ghiaia e riducono la sua percompibilità.

Subdrain e Tubi di drenaggio

Per pareti alte quattro piedi o in terreni con scarso drenaggio, è consigliato un tubo di scarico perforato alla base della parete. Il tubo, tipicamente 4 a 6 pollici di diametro, dovrebbe essere avvolto in tessuto filtrante e posato in una trincea di ghiaia che pendii a uno sbocco. L'uscita deve scaricare almeno 10 piedi dalla parete per evitare che l'acqua si risaturi la backfill.

Fondazione e progettazione di rinforzo

La base deve resistere alle forze di copertura e fornire una base stabile per la parete. Un approccio comune è quello di scavare un trincea sotto la linea di gelo e riempirlo con materiale granulare compattato. La larghezza della base dipende dall'altezza della parete e dalla capacità di cuscinetto del suolo. Per le pareti di base, la larghezza di base è di solito 50-75 per cento dell'altezza della parete.

Rinforzo geogriglia

I geogriglieri sono materiali di rete sintetici che rinforzano la massa del suolo dietro la parete, permettendogli di agire come struttura composita. In pareti di tenuta segmentale e pareti di terra stabilizzate meccanicamente (MSE), gli strati geogridici si estendono orizzontalmente nella backfill, legando la parete a un blocco del suolo più grande. Questo disegno aumenta significativamente la resistenza al rovesciamento e allo scorrimento.

Giunti di espansione e Sistemazione Movimento

Nelle pareti rigide come il cemento in calce o la pietra morta, le articolazioni sono necessarie per consentire l'espansione termica e la contrazione, così come il movimento di congelamento-squadra. Le articolazioni devono essere poste ad intervalli di 20 a 30 piedi, e ad angoli e cambiamenti nell'altezza della parete. Le articolazioni devono essere riempite con un sigillante flessibile che può ospitare il movimento senza lacerare.

Tecnica di costruzione del freddo

La costruzione di una parete di tenuta durante il freddo presenta ulteriori sfide. La protezione di cemento e malta deve essere protetta dal congelamento durante la polimerizzazione e la compattazione del suolo è più difficile quando il terreno è congelato. Se la costruzione si verifica in autunno o in primavera precoce, anticipare potenziali cadute di temperatura.

Il materiale di riempimento deve essere privo di ghiaccio e neve. L'attrezzatura di compattazione deve lavorare il materiale mentre è ancora funzionante. Se la discarica si blocca prima di compattazione, deve essere rimosso e sostituito. Molti appaltatori programmano la costruzione della parete in tarda primavera o in anticipo per evitare complicazioni di freddo, ma quando il programma richiede lavoro invernale, queste precauzioni sono non negoziabili.

Manutenzione e monitoraggio a lungo termine

Anche la parete di contenimento meglio costruita in un clima di congelamento-salto richiede ispezione periodica e manutenzione. Ispezioni annuali in primavera dopo l'ultimo congelamento e in autunno prima che il primo congelamento sia raccomandato. Verificare per crepe, spalling, bulging, o inclinazione. Misurare eventuali cambiamenti di allineamento o di elevazione.

Le piccole fessure nelle pareti di cemento possono essere sigillate con un sigillante flessibile epossidico o poliuretano per evitare l'ingresso dell'acqua. Le aree di spalled possono essere patchate, ma se il danno è esteso, la sezione della parete può essere sostituita. Per le pareti segmentali, i blocchi dislocati o crepati devono essere ripristinati o sostituiti prontamente.

Studi di casi e variazioni regionali

Le differenze regionali nel suolo, nelle precipitazioni e negli estremi della temperatura richiedono approcci adattativi. Nel nord-ovest del Pacifico, dove i cicli di congelamento-sbagliato sono frequenti ma meno gravi, l'attenzione è sul drenaggio e la gestione dell'umidità. Nelle praterie canadesi e nell'Alto Midwest, dove gli inverni sono lunghi e freddi con penetrazione profonda del gelo, profondità della fondazione e isolamento diventano preoccupazioni primarie.

Ad esempio, a Minneapolis, dove la profondità del gelo raggiunge i 42 pollici, una fondazione di parete di mantenimento deve essere almeno 42 pollici di profondità, con un sistema di drenaggio che si estende sotto la linea di gelo per prevenire l'accumulo di ghiaccio alla base.

Conclusioni

Il successo dipende dal controllo dell'acqua attraverso il drenaggio, dalla selezione di materiali che resistano al congelamento-dipoco, e dalla fornitura di fondazioni e rinforzi che ospitano il movimento senza guasto.