Дополнительными слоями оснований являются слои из минеральных материалов, размещаемые непосредственно на земляном полотне. На дополнительном слое строят дорожное основание. Строительство дополнительного слоя производят при необходимости обеспечения требуемой по расчету прочности или морозостойкости дорожной одежды, для осушения верхней части земляного полотна и дорожной одежды, для предохранения земляного полотна от глубокого промерзания. Слои являются связующими между собственно дорожной одеждой, ее основными несущими слоями и верхней частью земляного полотна. Они позволяют в ряде случаев исправлять недостатки в конструкции земляного полотна. Поэтому дополнительные слои основания в любое время года должны противостоять переувлажнению и хорошо сопротивляться сдвигу. В случае строительства дополнительных слоев из минеральных материалов и грунтов, укрепленных органическими или минеральными вяжущими, они должны обладать достаточной сопротивляемостью растяжению при изгибе.
Различают дополнительные слои по назначению - подстилающие, теплоизолирующие и дренирующие. Подстилающие слои располагают на грунте земляного полотна.
Подстилающие слои применяют в целях достижения требуемой прочности или морозостойкости дорожной одежды. В первом случае сокращается расход прочных и дорогостоящих материалов, так как можно использовать местные малопрочные материалы, отвальные шлаки, минеральные отходы промышленности и пески.
Толщину подстилающего слоя определяют из условия, что будет обеспечена заданная прочность всей дорожной одежде. Подстилающий слой строят на ширину земляного полотна, если преследуют цель одновременно использовать его в качестве дренирующего, или только на ширину основания. Подстилающий слой может быть одно- и многослойным, особенно песчаный, если необходимо обеспечить морозостойкость дорожной одежды, конструкция которой достаточна по прочности.
Строительство подстилающего слоя состоит из следующих рабочих операций:
1) подвозка материала;
2) распределение его;
3) уплотнение.
Строительство последующих слоев, если одного недостаточно, состоит из этих же операций. Толщину укладываемого слоя устанавливают в зависимости от средств уплотнения.
Теплоизолирующие слои применяют в целях улучшения воднотеплового режима за счет уменьшения глубины промерзания земляного полотна, чем достигают снижение высоты капиллярного поднятия воды и уменьшения переувлажнения верхней части земляного полотна.
Одновременно со снижением глубины промерзания уменьшается толщина дорожной одежды и получается экономия дорожно-строительных материалов.
В качестве теплоизолирующего слоя могут быть применены как слои дорожных, так и специальных теплоизолирующих материалов. Можно совместить задачу получения прочной и теплоизолирующей одежды. Строительство дорожной одежды из одного слоя асфальтобетона толщиной 30-40 см, обладающего теплоизолирующими свойствами, воднотепловой режим земляного полотна из суглинистого грунта улучшается и не наблюдается переувлажнение его верхнего слоя.
Специальный материал для теплоизолирующих слоев должен обладать низкой теплопроводностью, незначительной сжимаемостью, однородностью, малой водонасыщаемостью (не более 10%), которая не изменяется в течение срока службы дорожных одежд и не подвергается воздействию микроорганизмов. Материал должен быть недорогим и несложным в укладке. Такими материалами могут быть: жесткий пенопласт, изготовленный на основе высокополимерных смол, в частности, полистирол плотностью 30-60 кг/м и водонасыщением до 10% (реже 20%); пено- и газобетон со стальной арматурой; пенослой, получаемый путем вспучивания смол, например, полиуретановых или фенолформальдегидных.
Для теплоизолирующих слоев пригодны легкие цементобетоны (400-450 кг/см) с заполнителем из стиропора, керамзита, вспученного шифера или вулканической пемзы, пеностекла, вспученного полистирола и других заполнителей, а также смеси на основе тех же заполнителей, обработанные органическими вяжущими.
Применимы гранулы вспученного стиропора в смеси с грунтом или вспученная вулканическая пемза, обработанные органическим вяжущим, водостойкие торфоплиты. Жесткие пенопласты, пено-и газобетоны используют в виде готовых плит. Большинство других материалов входит в составы омоноличивающихся смесей на основе цементов и органических вяжущих. Теплоизоляционные слои размещают с учетом их деформативной способности и допустимого прогиба дорожного покрытия.
Стиропоровый гранулированный заполнитель в передвижных бетономешалках перемешивают с цементом и минеральными мелкозернистыми материалами. Полученную смесь укладывают бетоноукладочными машинами на синтетическую пленку и уплотняют легкими катками.
Строительство теплоизоляционных слоев из жесткого пенопласта, из плит легкого бетона, вспученного полистирола, пено- или газобетона производят по спланированному и уплотненному земляному полотну, по которому распределяют слой песка толщиной не более 5 см. Поверх расстилаемой синтетической пленки вплотную друг к другу укладывают листы или плиты на ширину, превышающую ширину основания по 0,5 м в каждую сторону. После этого листы или плиты покрывают той же пленкой, насыпают слой песка не менее 5 см оптимальной влажности, затем устраивают дорожное основание.
При бетонных основаниях слой песка поверх пленки не рассыпают. Прослойки песка с пленкой необходимы для того, чтобы воспрепятствовать диффузии водяных паров и повреждения хрупких листов пенопласта.
При строительстве слоев на месте из полиуретановых и фенолформальдегидных смол их разливают непосредственно по синтетической пленке с применением автогудронатора.
Смола вспучивается, через 2 часа пена затвердевает, тогда сверху расстилают пленку.
Толщина теплоизолирующих слоев зависит от коэффициентов теплопроводности расположенной на них дорожной одежды и теплоизоляционного материала. С уменьшением плотности теплоизоляционного материала снижается теплопроводность и тем меньше может быть толщина слоя. Чем ближе теплоизоляционный слой к поверхности покрытия, тем толще он должен быть. С течением времени некоторые теплоизоляционные материалы насыщаются водой, что сказывается на повышении их тевлодроводности.
Полистирольные твердые пенопласты являются наилучшим материалом для теплоизолирующих. слоев. Другие материалы могут значительно повысить свое водонасыщение, во избежание чего их и укладывают между двумя синтетическими пленками.
Теплоизоляционные слои значительно снижают толщину дорожной одежды и расход материалов.
При строительстве дренирующих слоев устраивают слои трех видов. В тех случаях, когда вся поступающая в дренирующий слой вода может разместиться в его порах, дренирующий слой устраивают по принципу объемного поглощения. Эти слои располагают только под дорожной одеждой без устройства из них выпусков. После наступления жаркой погоды вода просачивается к грунтовым водам. Вода в дренирующем слое с некоторым запасом его по толщине на высоту капиллярного поднятия не оказывает вредного воздействия на дорожную одежду.
Для снижения толщины дренирующего слоя за счет увеличения объема пор и возможного выхода воды из него в типовых проектах для дорог I-III категорий предусмотрены дренирующие слои на всю ширину земляного полотна.
В целях сокращения расхода материала на дренирующий слой, а также для уменьшения его толщины при обеспечении выхода излишков воды применяют дренирующие слои первого типа. с выпуском из них воды трубчатыми воронками.
Наиболее распространенным материалом для дренирующих слоев является песок. Чем крупнее песок и меньше в нем пылеватоглинистых частиц, тем выше его фильтрующие и водоотводящие свойства. Для дренирующих слоев желательны пески с коэффициентом фильтрации не менее 3 м/сут., гравий, шлак, ракушка, щебень обладающие большой прочностью и коэффициентом фильтрации. Из них можно строить слои меньшей толщины с меньшим расходом материалов.
Крупнозернистые материалы особенно целесообразны, потому что имеют больший модуль упругости, чем песок, и слой из них может удовлетворять требованию подстилающего и теплоизолирующего слоев.
Строительство дренирующих слоев состоит из следующих рабочих операций:
1) доставка материалов автомобилями-самосвалами и осыпание их в кучи на определенном расстоянии друг от друга;
2) при применении автогрейдеров разравнивание материала в следующую смену (на другой захватке) путем круговых проходов с выездом для разворота с земляного полотна; при разравни-вании песка бульдозером эту операцию производят немедленно после доставки каждой партии автомобилями-самосвалами;
3) уплотнение дренирующего слоя с поливкой водой (вид и тип катка зависит от материала, подлежащего уплотнению, предпочтительны катки на пневматических шинах).
Необходимо достижение наибольшей плотности песка в дренирующем слое во избежание возможных неоднородных по площади просадок дорожной одежды. Уплотняющие средства выбирают с учетом толщины дренирующего слоя. Нежелательно назначать такую толщину, при которой песок нужно укладывать в два, тем более в три слоя с разравниванием и уплотнением каждого из них. Требуемую плотность песка определяют по методу стандартного уплотнения. Степень плотности песка в дренирующем слое должна быть равной или большей единицы.
Следует учитывать, что чем мельче песок, тем меньше его наибольшая плотность. Оптимальная влажность песка увеличивается у мелких песков по сравнению с крупными. Если влажность песка меньше оптимальной, его уплотнение производят вибрационными машинами. Целесообразно производить поливку песка поливомоечными машинами. В жаркие солнечные дни расход воды увеличивают на 20-25%. Доставка песка автомобилями-самосвалами на большие расстояния приводит к необходимости применять минеральные материалы, позволяющие снизить их расход за счет меньшей толщины слоя.