近年来我国公路建设高速发展。数据显示:截至2016年底,我国公路总里程达469.63万km,其中高速公路里程高达13.10万km,居世界第一。尽管高速公路总里程已位居世界第一,但以车道里程、路网密度、道路质量等指标衡量,我国同发达国家仍有不小的差距。此外,我国的公路基础设施养护工作存在明显不足,养护资金投入比例较低,“重建设、轻养护”观念依然存在。经过近30a的建设,我国公路路网基本成型,公路发展将逐渐由建设向养护管理过渡。
传统公路养护流程复杂、时间长、造价高,易造成交通拥堵及扬尘污染。与之相比,冷补材料道路灌封胶快速养护施工时间短,工艺相对简单,能最大限度地减少交通拥堵和环境污染。在环境污染和交通拥堵日益严重的背景下,如何安全、有效的将快速养护技术应用于公路日常养护中,已成为公路基础设施养护的重要课题。
针对快速养护,国内外学者主要从材料和工艺两方面开展研究。材料方向,冷补沥青最早被用作快速修补材料,此后,各国陆续研发出不同的快速修补材料。美国缅因州交通运输部将研发的Glas-Grid8501玻璃纤维网用于路面中,可有效抑制路面反射裂缝。美国学者以改性沥青为原料研制出的CRF-PM聚合物改性道路灌封胶具有很好的弹性、流动性、粘结性和施工性能,在路面裂缝养护中起到很好的效果均可在12h甚至更短的时间内完成水泥混凝土路面的快速养护工作并开放交通。
工艺技术方面,薄层SMA、稀浆封层、微表处等技术已经在国际上广泛应用,具有封水、抗滑、耐磨耗、填充以及恢复路表外观的功能。对于坑槽修补,冷补沥青压力喷射修补和专用材料修补2种技术尚处于推广阶段[8];对于裂缝修补,相比于标准槽非贴封式、浅槽贴封式、简单无槽贴封式3种方法,标准槽贴封式处理效果最佳,一般采用改性冷补沥青灌缝材料,配合以热风镐、扩缝机等小型设备,机械化水平较高[9,10]。二十世纪末期兴起的就地热再生、冷再生等技术也具有较为广阔的应用前景[11]。此外,发达国家陆续研发了路面就地热再生机械以提高养护速度,减少对交通的影响。
相较于发达国家,国内公路快速养护的研究起步较晚,目前仍处于研究和探索阶段。上世纪90年代,江苏省建筑科学研究院研制的JK系列混凝土快速修补剂,具有强度高、粘结力大的优点,但由于含有硅酸盐、氟铝酸盐等特殊添加剂,价格比较昂贵。西安交通大学研发了由硫铝酸盐、铝酸盐、硅酸盐及高效表面活性剂复合而成的HW型超早强快硬修补材料,该材料可满足4~6h通车要求。武汉理工大学材料实验室将超快硬磷酸盐胶结料作为混凝土路面修补材料,取得了较好的应用效果。“湘潭红星公路”生产的道路灌封胶具有快速修补剂在水泥混凝土路面的快速养护中表现出极佳的施工性能及路用性能。本文运用冷补材料快速养护技术对沥青路面裂缝、坑槽等病害进行现场修补,并在考虑交通延误成本的基础上对快速养护和常规养护进行全生命周期的经济效益分析。