Во время эксплуатации дороги в районах с сезонным промерзанием происходит круглогодичный процесс изменения плотности и влажности пучинистых грунтов. Этот процесс состоит из четырех основных периодов: набухание осенью, пучение зимой, осадка грунта при оттаивании весной и усадка при высыхании летом. Круглогодичные изменения плотности и влажности повторяются в течение всего срока службы сооружения. При этом в результате осадки и усадки грунтов в весенне-летний период может происходить или не происходить восстановление их начальной плотности, достигнутой при строительстве дороги. В последнем случае имеет место разуплотнение грунтов при многократном пучении в течение целого ряда лет, пока их плотность в летний период не станет равной «бытовой плотности» [3].

Указанные процессы поднятия и опускания дорожной одежды происходят неравномерно по площади проезжей части. Особенно это имеет место весной, когда под действием транспорта усиливается неравномерность осадки разуплотненного и водонасыщенного грунта. При этом, чем больше размер пучения грунта, тем более неравномерно происходит поднятие и опускание проезжей части. Такое ежегодное воздействие на дорожную одежду влияет на ее долговечность и ровность покрытия.

Устранить морозное пучение - это значит увеличить долговечность и ровность покрытия. Теоретически этого можно добиться заменой пучинистых грунтов на всю глубину промерзания кондиционным песком, песчано-гравийной смесью, гравием, укрепленным грунтом и другими непучинистыми материалами. Практически сделать это невозможно в районах, где глубина промерзания достигает 3,0 м и более.

Устройство теплоизолирующих слоев из пенопласта позволяет предотвратить промерзание пучинистых грунтов под дорожной одеждой. В результате этого устраняется основной фактор разуплотнения грунтов рабочего слоя земляного полотна. Плотность ненабухающих и слабонабухающих грунтов почти не меняется в процессе эксплуатации дороги. Влажность грунтов, уплотненных до нормативных значений, также меняется мало. При таких условиях несущая способность грунтов рабочего слоя не меняется по сезонам года. Только благодаря этому фактору долговечность покрытия увеличивается примерно на 30 % по сравнению с традиционным решением дорожной конструкции. Продолжительность срока службы конструкции с пенопластом значительно больше указанного значения, так как не происходит ежегодного неравномерного поднятия и опускания дорожной одежды, которое во многом определяет долговечность сооружения.

Рис. 6. Показатели долговечности и ровности покрытия при устройстве традиционной конструкции дорожной одежды (тип А) и дорожной одежды с пенопластом (тип В):

1 - покрытие и основание дорожной одежды; 2 - песок; 3 - грунт; 4 - пенопласт Styrofoam; 5 - геотекстиль

На рис. 6 приведены данные о соотношении между сроками службы покрытия (Т, лет) при традиционном решении дорожной одежды (тип А) и устройстве конструкции с пенопластом, предотвращающим промерзание грунтов рабочего слоя земляного полотна (тип В). Приведены данные о ровности покрытия на дороге Омск - Новосибирск. Замеры проводились после 12 лет эксплуатации дороги [4].