近年來我國公路建設高速發展。數據顯示:截至2016年底,我國公路總里程達469.63萬km,其中高速公路里程高達13.10萬km,居世界第一。盡管高速公路總里程已位居世界第一,但以車道里程、路網密度、道路質量等指標衡量,我國同發達國家仍有不小的差距。此外,我國的公路基礎設施養護工作存在明顯不足,養護資金投入比例較低,“重建設、輕養護”觀念依然存在。經過近30a的建設,我國公路路網基本成型,公路發展將逐漸由建設向養護管理過渡。
傳統公路養護流程復雜、時間長、造價高,易造成交通擁堵及揚塵污染。與之相比,冷補材料道路灌封膠快速養護施工時間短,工藝相對簡單,能最大限度地減少交通擁堵和環境污染。在環境污染和交通擁堵日益嚴重的背景下,如何安全、有效的將快速養護技術應用于公路日常養護中,已成為公路基礎設施養護的重要課題。
針對快速養護,國內外學者主要從材料和工藝兩方面開展研究。材料方向,冷補瀝青最早被用作快速修補材料,此后,各國陸續研發出不同的快速修補材料。美國緬因州交通運輸部將研發的Glas-Grid8501玻璃纖維網用于路面中,可有效抑制路面反射裂縫。美國學者以改性瀝青為原料研制出的CRF-PM聚合物改性道路灌封膠具有很好的彈性、流動性、粘結性和施工性能,在路面裂縫養護中起到很好的效果均可在12h甚至更短的時間內完成水泥混凝土路面的快速養護工作并開放交通。
工藝技術方面,薄層SMA、稀漿封層、微表處等技術已經在國際上廣泛應用,具有封水、抗滑、耐磨耗、填充以及恢復路表外觀的功能。對于坑槽修補,冷補瀝青壓力噴射修補和專用材料修補2種技術尚處于推廣階段[8];對于裂縫修補,相比于標準槽非貼封式、淺槽貼封式、簡單無槽貼封式3種方法,標準槽貼封式處理效果最佳,一般采用改性冷補瀝青灌縫材料,配合以熱風鎬、擴縫機等小型設備,機械化水平較高[9,10]。二十世紀末期興起的就地熱再生、冷再生等技術也具有較為廣闊的應用前景[11]。此外,發達國家陸續研發了路面就地熱再生機械以提高養護速度,減少對交通的影響。
相較于發達國家,國內公路快速養護的研究起步較晚,目前仍處于研究和探索階段。上世紀90年代,江蘇省建筑科學研究院研制的JK系列混凝土快速修補劑,具有強度高、粘結力大的優點,但由于含有硅酸鹽、氟鋁酸鹽等特殊添加劑,價格比較昂貴。西安交通大學研發了由硫鋁酸鹽、鋁酸鹽、硅酸鹽及高效表面活性劑復合而成的HW型超早強快硬修補材料,該材料可滿足4~6h通車要求。武漢理工大學材料實驗室將超快硬磷酸鹽膠結料作為混凝土路面修補材料,取得了較好的應用效果。“湘潭紅星公路”生產的道路灌封膠具有快速修補劑在水泥混凝土路面的快速養護中表現出極佳的施工性能及路用性能。本文運用冷補材料快速養護技術對瀝青路面裂縫、坑槽等病害進行現場修補,并在考慮交通延誤成本的基礎上對快速養護和常規養護進行全生命周期的經濟效益分析。