摘 要：为进一步提升水性环氧沥青开普封层使用品质，针对水性环氧沥青开普封层施工现存问题，借助有机玻璃界面状态图像观测与层间剪切试验，研究了不同固化状态下碎石封层黏结性能，提出了水性环氧沥青碎石封层两阶段分步式压实方法；系统分析了微表处摊铺时机对碎石封层沥青-碎石黏附与层间黏结性能的影响程度，探究了微表处开放交通时间与交通荷载对开普封层结构强度与表面功能的影响规律，确定了水性环氧沥青微表处最佳摊铺时机与开放交通条件；最终优化了水性环氧沥青开普封层施工方法，推荐了最佳施工参数与时机。结果表明：有机玻璃界面状态图像观测方法可快速、准确评价水性环氧沥青碎石封层的黏结防水状态，其结果与宏观试验一致；两阶段分步式压实方法能够有效提高水性环氧沥青开普封层层间黏结性能，增幅达14.29%以上，具体流程为：碎石封层摊铺后，立即采用前期轻微压实工艺进行碾压1次，待碎石封层养生至表干与实干之间时，采用后期标准压实工艺再次碾压1次；基于碎石封层性能演变规律，微表处最佳摊铺时机为：碎石封层处于表干与实干状态之间；基于开普封层性能演变规律及交通荷载影响，最佳开放交通条件为：微表处摊铺后常温（25 ℃）持续养生1~1.5 h，适度开放交通，约2 h后完全开放。从而为水性环氧沥青开普封层品质管控提供了科学依据与理论支持。关键词：道路工程; 开普封层; 水性环氧沥青; 施工方法; 性能演变;开普封层以碎石封层为下承层、微表处（或稀浆封层）作为上封层，形成整体式复合结构[1]，兼具二者优势，具有较好的路用性能与耐久性能。近年来，水性环氧改性乳化沥青（以下简称“水性环氧沥青”）凭借其良好的黏结、渗透性能和常温快速施工、节能环保等优点[2]，在道路养护领域中得到了广泛关注，国内外专家学者们开展了一系列研究[3,4,5]。张庆、Li等先后研究了水性环氧沥青的适用条件及黏附性[6,7]；周启伟等研究了水性环氧树脂-乳化沥青混合体系的凝胶特性与共混机理[8]；Yang等研究了养生温度与材料组成对水性环氧沥青封层结构强度的影响 [9,10]；周卫峰等基于动态剪切流变和多应力蠕变恢复等试验，研究了不同水性环氧树脂掺量的改性乳化沥青的高温性能 [11]；Zhang、Liu等先后研究了水性环氧沥青的高、低温和浸水黏结等路用性能[12,13,14]；Souaya等研究了不同养护时间和固化剂掺量下水性环氧沥青混合料强度[15]；常艳婷等研究了不同应力水平下水性环氧沥青黏结层的剪切疲劳寿命[16]；季节等研究了水性环氧沥青微表处的抗滑、抗车辙和抗磨损等性能 [17]；李秀君等研究了水性环氧沥青微表处路用耐久性能 [18]。综上所述，目前国内外关于水性环氧沥青在道路养护领域的研究主要集中在组成与配比优化、路用性能提升等方面，鲜有涉及水性环氧沥青碎石封层、微表处及开普封层技术的施工方法与工艺改善优化。科学合理的施工方法是水性环氧沥青开普封层使用品质与服役寿命的重要保障。常规开普封层采用普通乳化沥青，沥青破乳后即可工作，施工方法与工序较为简单，现阶段已基本成熟[19]。而对于水性环氧沥青来说，由于树脂的掺入，水性环氧与乳化沥青构成了全新固化体系，需要综合考虑固化时间、养生温度、拌和速率等多重因素[20]，这就导致水性环氧沥青开普封层的施工方法完全不同于常规开普封层。但目前国内外关于水性环氧沥青开普封层施工方法的系统研究与优化鲜有涉及，存在着以下问题亟需攻关与解决：①对于水性环氧沥青碎石封层，水性环氧沥青和碎石是同步洒（撒）布的，那么碎石能否有效嵌入沥青膜中？是否需要立即轻微碾压碎石？②水性环氧沥青破乳后，碎石可能与沥青膜接触面积减少、黏结性能下降。此时，是否需要对碎石进行再次碾压？且何时碾压合适？从而增加界面接触面积、提升黏结性能；③碎石封层铺筑完成后，水性环氧沥青微表处何时进行摊铺？对下承层（即碎石封层）服役性能的影响如何？④水性环氧沥青微表处摊铺完成后，何时开放交通？通车早期，适量交通量是否会促进水性环氧沥青开普封层整体路用性能的提升？基于上述问题，研究不同固化状态下碎石封层黏结性能，提出水性环氧沥青碎石封层两阶段分步式压实方法，系统分析微表处摊铺时机对碎石封层沥青-碎石黏附与层间黏结性能的影响程度，以及微表处开放交通时间与交通荷载对开普封层结构强度与表面功能的影响规律，确定水性环氧沥青微表处最佳摊铺时机与开放交通条件，最终实现水性环氧沥青开普封层施工方法的优化，为水性环氧沥青开普封层进一步推广应用奠定坚实基础。水性环氧沥青开普封层采用“上封层+下承层”复合结构，其中，下承层为水性环氧沥青碎石封层，采用Ⅰ型水性环氧沥青+5~10 mm玄武岩碎石同步洒布；上封层为水性环氧沥青微表处，采用Ⅱ型水性环氧沥青制备微表处混合料进行摊铺。材料技术指标见表1~3。
表1 黏结料技术指标
|
材料
|
蒸发残留物/%
|
干燥性（25 ℃）/h
|
柔韧性
|
耐热性
|
不透水性
|
拉伸强度/MPa
|
|
Ⅰ型水性环氧沥青
|
50
|
表干时间<1，
实干时间<2
|
-20 ℃，无裂纹
|
160 ℃不流淌、滑动
|
0.6 MPa、15 min不渗水
|
>1.0
|
|
Ⅱ型水性环氧沥青
|
50
|
表干时间<1，
实干时间<4
|
-20 ℃，无裂纹
|
160 ℃不流淌、滑动
|
0.3 MPa、15 min不渗水
|
>0.5
|
表2 集料技术指标
|
项目
|
压碎值/%
|
洛杉矶磨耗值/%
|
磨光值/BPN
|
坚固性/%
|
针片状含/%
|
|
测试值
|
12
|
13
|
53
|
3
|
5
|
|
技术要求
|
≤26（T 0316）
|
≤28（T 0317）
|
≥42（T 0321）
|
≤12（T 0314）
|
≤15（T 0312）
|
表3 微表处级配
|
筛孔尺寸/mm
|
9.5
|
4.75
|
2.36
|
1.18
|
0.6
|
0.3
|
0.15
|
0.075
|
|
通过率/%
|
上限
|
100
|
90
|
70
|
50
|
34
|
25
|
18
|
15
|
|
下限
|
100
|
70
|
45
|
28
|
19
|
12
|
7
|
5
|
|
推荐
|
100
|
75
|
51
|
32
|
21
|
16
|
12
|
9
|
水性环氧沥青开普封层制备主要分为两部分：（1）水性环氧沥青碎石封层。制备常规AC-13沥青混合料车辙板试件，尺寸为30cm×30cm×3.5 cm；同步洒（撒）布水性环氧沥青和碎石，其中，Ⅰ型水性环氧沥青洒布量为1.2 kg/m2，碎石采用5~10 mm单一粒径玄武岩，覆盖率60%；碎石撒布后，立即采用刮板将碎石封层轻微压实；控制固化时间与失水率，将试件常温（指25 ℃，下同）养生至一定固化状态后，采用轮碾仪再次压实（常规碾压1次即可），制得水性环氧沥青碎石封层。（2）水性环氧沥青微表处。采用表3微表处级配，制备水性环氧沥青混合料，其中，Ⅱ型水性环氧沥青油石比7.0%，外加水量8.0%，水泥1.5%；待水性环氧沥青碎石封层经压实、固化至一定状态后，在其上方铺筑1.5 cm水性环氧沥青微表处；养生7 d，结构强度基本形成。施工过程中，水性环氧沥青碎石封层压实工艺和时机如果管控欠妥，会造成集料刺破沥青膜，导致碎石封层失效破坏。因此，从界面黏结防水状态和剪切破坏强度两方面，系统研究压实工艺对水性环氧沥青碎石封层黏结性能的影响，提出并完善两阶段分步式压实方法该方法具体包括：①前期轻微压实工艺，指水性环氧沥青碎石封层刚摊铺完后，立即采用刮板将碎石封层轻微压实；②后期标准压实工艺，指水性环氧沥青碎石封层摊铺完一段时间后，采用轮碾仪进行再次压实。2.1 基于有机玻璃界面状态的碎石封层压实方法评价
通常情况下，水性环氧沥青碎石封层黏结、防水性能需要通过层间拉拔、剪切以及渗透等试验来确定，试验量大、耗时长。基于此，引入有机玻璃界面状态图像观测方法，根据沥青膜刺破点数量、粒径分布来表征水性环氧沥青碎石封层界面黏结防水状态，从而快速、便捷评判水性环氧沥青碎石封层工作性能优劣。试验流程如下：常温条件下，在透明有机玻璃板上摊铺水性环氧沥青碎石封层，采用轮碾仪模拟压路机对其进行压实，系统研究不同固化状态下水性环氧沥青碎石封层被压实后的黏结防水状态（见图1），以便初步确定适宜压实时机。
图1 不同固化状态下沥青膜压实情况
为便于观测，将原始照片进行颜色处理，图1中白点为沥青膜刺破点（或沥青膜极薄处，即将被刺破）。水性环氧沥青碎石封层摊铺后，表干之前立即压实与表干之后压实的沥青膜刺破情况较为一致，均是：沥青膜在压实前后差异较小，基本无刺破现象；而实干状态时，沥青膜在压实后出现众多刺破点，严重损坏，丧失部分层间黏结、防水等功能。为更直观表征沥青膜刺破情况，采用Photoshop图像软件，根据图像灰度值差异，计算图1中不同颜色区域的面积比；并采用Nano Measurer图像软件，统计上述图像中刺破点数量及粒径分布，明确不同固化状态下压实时机对水性环氧沥青碎石封层黏结状态的影响，见图2~3。
图2 沥青膜刺破面积
图2可知，随着压实时机的不断后移，沥青膜刺破面积先增大后减小；立即压实效果最佳，而实干后压实效果普遍较差，当实干3 h后压实，效果最差，刺破面积比可达9.58%；表明水性环氧沥青碎石封层的压实时机适宜选在水性环氧沥青实干之前。
图3 沥青膜刺破点粒径分布
立即压实、表干与实干之间压实这两种状态下沥青膜刺破点较少，且两者压实效果直观，不做统计。结合图1,3，经过Nano Measurer图像软件统计分析可知，实干状态时压实，刺破点数量为60，粒径范围为1.21~14.62 mm，平均粒径为3.96 mm；其中，63.3%以上刺破点粒径位于1~3.8 mm，但也有较大粒径存在，超过10 mm的刺破点占总体6.7%；随着实干后持续养生时间增长，刺破点数量基本维持在60~70，但平均粒径及大粒径（>10 mm）占比均提高，分别由3.96 mm、6.7%提高到11.75 mm、47.4%，其增幅分别为196.72%、607.46%；实干12 h后压实，刺破现象则出现改善。上述现象主要是因为水性环氧沥青在实干之前，其内部游离的环氧树脂与水性固化剂分子之间的聚合反应仍在持续进行，水性环氧树脂尚未被完全固化于乳化沥青中，导致沥青层强度并未完全形成，只是在其表面形成了一层沥青膜，虽然碾压碎石会将其刺破，但沥青膜表面以下的乳化沥青仍处于流动状态，可迅速填补刺破处，愈合破损；随着养生时间增长，水性环氧树脂的聚合反应趋向成熟，乳液逐渐减少，且同时乳化沥青流动性降低；实干后，试件表面水分完全蒸发，相应位置处的水性环氧树脂的聚合反应也基本完成，沥青层表面强度已形成，此时进行压实，碎石会造成沥青膜破坏，而流动乳化沥青已不能及时、充分愈合破损；实干后养生时间越久，水性环氧树脂及沥青固化程度越充分，流动乳化沥青越少，刺破点愈合效果就越差；但达到一定时间后，水性环氧树脂聚合反应基本完成，同时也表示着水性环氧沥青的完全固化，沥青膜强度与硬度均已发展较为成熟，碎石不易刺破沥青膜，压实工艺对水性环氧沥青碎石封层的影响将会越来越小。因此，水性环氧沥青碎石封层压实时机确定为：水性环氧沥青表干与实干之间。在此基础上，补做试验：水性环氧沥青碎石封层在表干与实干之间压实2次，结果见图4。
图4可知，水性环氧沥青碎石封层在表干与实干之间压实1次后，沥青膜刺破现象较少，但压实2次后，沥青膜刺破现象较为严重；这是因为二次压实会导致压实功增大，超过此时水性环氧沥青固化形成的黏结强度，造成沥青膜大面积破损，此时的碎石穿透沥青膜，严重影响碎石封层的黏结、防水性能；同时，二次压实对碎石的破坏也较大，会将部分碎石挤碎，使碎石整体粒径变小。因此，水性环氧沥青碎石封层表干与实干之间的压实次数确定为1次。
通过综合考虑界面黏结防水状态及层间黏结强度，进一步完善水性环氧沥青碎石封层两阶段分步式压实方法，推荐最佳压实工艺与时机。
（1）压实工艺组合对层间黏结性能的影响
基于剪切试验，分析不同压实工艺组合搭配下水性环氧沥青碎石封层层间黏结强度，明确两阶段分步式压实方法对水性环氧沥青开普封层层间黏结性能的影响，方案见表4，结果见图5。
| 序号 |
类型 |
前期轻微压实工艺（是/否） |
后期标准压实工艺 |
| 时间 |
是/否 |
| 1 |
试验组 |
是 |
表干与实干之间 |
是 |
| 2 |
对照组1 |
否 |
表干与实干之间 |
否 |
| 3 |
对照组2 |
是 |
表干与实干之间 |
否 |
| 4 |
对照组3 |
否 |
表干与实干之间 |
是 |
图5可知，前期轻微压实工艺和后期标准压实工艺，均能够提高水性环氧沥青开普封层层间黏结性能；两者提升幅度相近，为5%~6%；而两者协同作用时，增幅将提高到14.29%以上。随着温度上升到40 ℃，增幅将更加明显，单项工艺提升幅度、两项工艺协同提升幅度分别达到9.38%、25%以上，表明温度越高，压实工艺对水性环氧沥青开普封层层间黏结性能的影响程度越大。上述现象主要是由于碎石封层刚摊铺时，水性环氧沥青处于流动状态，此时采用轻微压实工艺，将碎石挤向水性环氧沥青中，使碎石沾染、黏附更多乳化沥青，同时由于力度较小，还可有效避免碎石被碾碎，这一措施使原本相互独立的碎石与乳化沥青在一定程度上形成了更为紧密的“碎石-沥青”交联网络，提升了碎石封层整体黏结性能；而当水性环氧沥青处于表干与实干状态之间时，其流动性减小，碎石封层黏结强度逐渐形成，此时采用标准压实工艺将碎石向沥青膜中挤压，同样增大了碎石与水性环氧沥青的接触面积，提升了两者之间黏附性能，随之提高了开普封层层间黏结性能。而关于温度因素的影响，则是因为养生温度的升高会促进水性环氧树脂聚合反应的进行，从而缩短水性环氧树脂在沥青中的固化时间、加快其进程，这样就导致性能的改变幅度增大，致使40 ℃时，压实工艺对开普封层层间黏结性能的影响更显著。系统研究后期标准压实工艺中压实时机对水性环氧沥青开普封层层间黏结强度的影响，结合界面黏结防水状态，推荐后期标准压实工艺的最佳时机，方案见表5，结果见图6。
| 序号 |
前期轻微压实工艺（是/否） |
后期标准碾压工艺 |
| 固化状态及时间 |
是/否 |
| 1 |
是 |
立即碾压 |
是 |
| 2 |
是 |
表干 |
是 |
| 3 |
是 |
表干与实干之间 |
是 |
| 4 |
是 |
实干 |
是 |
| 5 |
是 |
实干后3 h |
是 |
| 6 |
是 |
实干后6 h |
是 |
| 7 |
是 |
实干后12 h |
是 |
| 8 |
是 |
实干后24 h |
是 |
图6可知，随着实干后养生时间增长，水性环氧沥青开普封层层间剪切强度呈现先增、后减、再增、之后平缓的趋势，以“表干与实干之间”这一时间状态为分水岭；当“表干与实干之间”之前，剪切强度随养生时间增加而提高，“表干与实干之间”时的剪切强度比立即压实时的高出7.69%；而“表干与实干之间”之后，剪切强度随养生时间增加而先降低再提高，变化幅度维持在6.12%~14.29%；这一现象与2.1节中试验结果一致，其原因已在之前的表述中阐释，此处不再赘述。综上所述，水性环氧沥青碎石封层两阶段分步式压实方法最终确定为：①水性环氧沥青碎石封层摊铺后，立即采用前期轻微压实工艺，对碎石封层进行碾压，1次；②常温养生固化一段时间，待水性环氧沥青处于表干与实干之间时，采用后期标准压实工艺，对碎石封层进行再次碾压，1次。水性环氧沥青开普封层上封层（微表处）摊铺时会对下承层（碎石封层）产生二次扰动，影响其结构强度的形成与发展。因此，探究不同微表处摊铺时机下碎石封层沥青-碎石黏附性能与层间黏结性能的演变，确定水性环氧沥青微表处最佳摊铺时机。
3.1 基于碎石封层沥青-碎石黏附性能的微表处摊铺时机确定
水性环氧沥青碎石封层沥青-碎石黏附性能不足，最直接表现就是集料将会逐渐剥落。因此，基于湿轮磨耗试验，采用磨耗质量损失量及损失率来评价不同微表处摊铺时机对水性环氧沥青碎石封层沥青-碎石黏附性能的影响。试验流程如下：水性环氧沥青碎石封层进行两阶段分步式压实，养生一段时间后，将橡胶垫（替代微表处）置于碎石封层上，轮碾仪碾压2次，模拟微表处施工对碎石封层的扰动影响；常温养生7 d，进行湿轮磨耗试验，结果见图7。其中，采用橡胶垫模拟微表处的原因：碎石封层试件在“微表处施工扰动”后，需要进行湿轮磨耗试验，这就导致微表处不能与碎石封层相黏结；而微表处试件较薄，若不直接上覆黏结于碎石封层，则在碾压过程中极易破碎，影响试验进程，因此，考虑到试验本身目的是横向对比不同方案的影响情况，所以设计了特制橡胶垫替代微表处试件。此外，为加快试验进程，采用40 ℃进行养生；水性环氧沥青碎石封层摊铺后的养生时间分别为0.5 h（表干与实干之间）、1 h（实干）、3~24 h（实干后）。
图7可知，随着微表处摊铺时间点后延，水性环氧沥青碎石封层沥青-碎石黏附性能先降低后提升，其中，碎石封层摊铺后的养生时间为0.5 h时，其磨耗质量损失率最低，为5.12%，比其他方案低35.19%~85.54%。这是因为碎石封层中水性环氧沥青实干前，内部的水性环氧树脂与固化剂未充分反应，呈现乳液流动状态，致使碎石封层强度尚未完全形成，此时微表处摊铺虽然会扰动碎石与层间水性环氧沥青的原有接触排布，但流动乳化沥青能迅速填充界面缝隙，维持碎石与层间水性环氧沥青原有接触状态，从而保证沥青与碎石间的黏附性能，抵抗集料的剥落；水性环氧沥青实干之后，碎石封层强度逐渐形成，此时微表处摊铺将造成碎石封层中碎石颗粒的扰动，但由于水性环氧树脂固化程度较高，沥青不再以乳液状态来填充缝隙，导致碎石封层黏附性能无法正常发展；养生9 h后，水性环氧树脂固化完全，碎石封层强度已基本成熟，微表处摊铺虽仍会对其造成扰动，但影响程度随养生时间的延长而逐渐减小。因此，基于碎石封层沥青-碎石黏附性能，推荐在水性环氧沥青碎石封层处于表干与实干之间时进行微表处摊铺，有效降低上封层施工对下承层使用性能的影响。3.2 基于碎石封层层间黏结性能的微表处摊铺时机确定基于层间剪切试验，评价不同微表处摊铺时机对水性环氧沥青碎石封层层间黏结性能的影响，结果见图8。
图8可知，相比于40 ℃，25 ℃条件下的水性环氧沥青碎石封层层间剪切强度较大，高出55%~65%，但不同温度下强度变化规律一致。水性环氧沥青碎石封层与微表处同步施工时，层间水分难以蒸发，强度形成较慢，剪切强度较小，比其他方案低5%~15%；随着微表处摊铺时间点的后延，水性环氧沥青碎石封层层间黏结性能先降低后提升；其中，25 ℃，碎石封层摊铺后的养生时间为0.8 h时，其层间剪切强度最大，为0.58 MPa，比其他方案高出5.45%~18.37%。这是因为在0.5~3 h之内，碎石封层强度逐渐形成，此时微表处摊铺将破坏碎石封层已形成的黏结强度，使碎石脱离黏结料，且时间越长，脱离程度越严重，将导致层间缺少足够的碎石黏结与嵌挤作用，随之剪切强度逐渐减小；而在3 h以后，碎石封层强度基本形成，微表处摊铺对其影响逐渐减弱，层间剪切强度逐渐随之增大。因此，基于碎石封层层间黏结性能，同样推荐在水性环氧沥青碎石封层处于表干与实干之间时，进行微表处摊铺。综上所述，以尽量减少封闭交通时间为目标，考虑水性环氧沥青碎石封层性能演变规律，推荐微表处摊铺时机为：水性环氧沥青碎石封层处于表干与实干状态之间。为避免完工后过早开放交通对水性环氧沥青开普封层路用性能产生不利影响，系统研究不同养生条件下水性环氧沥青微表处与碎石封层强度演变规律，确定水性环氧沥青微表处（即开普封层）开放交通时间；在此基础上，全面评价不同行车荷载条件下水性环氧沥青开普封层结构强度及表面功能，从而确定水性环氧沥青微表处最佳开放交通条件。基于微表处与碎石封层强度形成及发展规律，确定微表处开放交通时间参考范围，为下一步微表处开放交通条件的系统研究提供依据。采用粘聚力试验，基于粘聚力、试样破损状态等指标，系统分析不同养生温度及时间下水性环氧沥青微表处混合料的抗剪强度，结果见图9与表6。
|
养生时间/h
|
15 ℃
|
25 ℃
|
40 ℃
|
|
破坏状态
|
粘聚力/(N∙m)
|
破坏状态
|
粘聚力/(N∙m)
|
破坏状态
|
粘聚力/(N∙m)
|
|
0.5
|
碾散，未成型
|
<1.2
|
碾散，未成型
|
<1.2
|
仅一条裂纹，初级成型
|
2.0
|
|
1
|
碾散，未成型
|
<1.2
|
仅一条裂纹，初级成型
|
2.0
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
|
2
|
碾散，未成型
|
<1.2
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
|
4
|
碾散，未成型
|
<1.2
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
|
6
|
碾散，未成型
|
<1.2
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
|
12
|
仅一条裂纹，初级成型
|
2.0
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
|
24
|
仅一条裂纹，初级成型
|
2.0
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
|
无破损或裂纹，完全成型
|
2.6
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表6可知，随着养生时间延长，微表处试件一般会经历“未成型-初级成型-完全成型”三个阶段，其粘聚力分别达到1.2 N∙m（初凝时间）、2.0 N∙m（开放交通时间）和2.6 N∙m。25 ℃时，试件养生1 h后即初级成型，达到开放交通条件；养生时间延长至2 h后，试件无任何破损或裂纹、无集料散落情况，表明试件已完全成型，此时粘聚力达2.6 N∙m；随后养生至12 h后，试件质量不再变化，说明水分蒸发完全，微表处混合料抗剪强度基本形成。随着温度升高，微表处试件会加快成型、缩短开放交通时间。这实质上是受到水性环氧树脂在乳化沥青中的固化行为的影响，原因同上。因此，初步推荐水性环氧沥青微表处养生时间：常温养生，至少1~2 h。前期进行“3.2 基于碎石封层层间黏结性能的微表处摊铺时机确定”时，实质已测试了不同养生条件下水性环氧沥青碎石封层层间剪切强度，见上图8。分析可知：将碎石封层养生到处于表干与实干状态之间时，其层间剪切强度最大。因此，结合碎石封层固化状态（25 ℃时，养生1~1.5 h实干），初步推荐水性环氧沥青碎石封层养生时间：常温养生，至少1~1.5 h。综上所述，基于水性环氧沥青微表处与碎石封层的最佳养生时间，确定水性环氧沥青微表处开放交通时间的参考范围：常温养生1~1.5 h后开放交通。设计无荷载自然养生和荷载持续作用养生两组平行试验，采用车辙仪模拟行车荷载，探究交通荷载作用下水性环氧沥青开普封层体系整体结构强度和表面功能的演变规律（图10~11），从而确定水性环氧沥青微表处最佳开放交通条件。其中，养生温度为25 ℃，养生时间采用前述研究结果中推荐范围的中值1.25 h。
图10 不同荷载作用下结构强度
图11 不同荷载作用下表面功能
图10可知，随着碾压时间增长，水性环氧沥青开普封层的动稳定度、剪切强度均先增长，然后逐渐平缓甚至略有降低，表明在通车初期，适宜交通荷载能够进一步提升水性环氧沥青开普封层结构强度，但行车荷载一直持续作用的话，会导致路面结构开始损坏。这是因为水性环氧沥青开普封层刚铺筑完成时，还并未与旧路面完全嵌挤形成整体，而随着行车荷载对路面作用，水性环氧沥青开普封层能够与旧路面更好的“贴合”在一起，从而增加了路面整体结构强度。但此后，行车荷载就开始直接作用于该整体结构，上述有益效果消失。因此，基于结构强度，建议水性环氧沥青开普封层开放交通后，初期适当管控交通，保持轻度交通量，约2 h后再完全开放。图11可知，随着碾压时间增长，水性环氧沥青开普封层抗滑性能逐渐降低。此外，4种方案的抗渗性能一致，渗水仪打开后第1 min内液面均略有下降，但降到一定高度后保持不动，表明此时各方案均为基本不透水状态。因此，基于表面功能，建议水性环氧沥青开普封层尽快开放交通。综上所述，推荐微表处最佳通车条件为：①开放交通时间：常温养生1~1.5 h后开放交通；②交通荷载：开放交通初期，应适当管控交通，保持轻度交通量，约2 h后再完全开放交通。不同养生温度条件下，水性环氧沥青固化状态各异，随之影响水性环氧沥青开普封层施工时机与参数的匹配。因此，当养生温度改变时，养生时间需要相应调整。以常温（25 ℃）为例，梳理上述研究内容，提出优化后的水性环氧沥青开普封层施工方法，推荐最佳施工参数与时机，见图12。
6 结语
（1）有机玻璃界面状态图像观测方法可快速、准确评价水性环氧沥青碎石封层的黏结防水状态及性能变化趋势，其结果与宏观性能试验一致。（2）两阶段分步式压实方法提高了水性环氧沥青开普封层层间黏结性能，增幅达14.29%以上，具体为：水性环氧沥青碎石封层摊铺后，立即采用前期轻微压实工艺进行碾压1次，待水性环氧沥青碎石封层养生至表干与实干之间时，采用后期标准压实工艺再次碾压1次。（3）基于水性环氧沥青碎石封层性能演变规律，推荐水性环氧沥青微表处最佳摊铺时机为：水性环氧沥青碎石封层处于表干与实干状态之间。（4）基于水性环氧沥青开普封层性能演变规律及交通荷载影响，水性环氧沥青微表处最佳开放交通条件为：水性环氧沥青微表处摊铺后常温（25 ℃）持续养生1~1.5 h，适度开放交通，约2 h后完全开放交通。（5）本研究主要基于室内模拟与宏观工作性能测试，对水性环氧沥青开普封层施工方法与工艺进行了优化，缺乏工程实际的检验，今后应追踪观测水性环氧沥青开普封层长期路用性能，同时，应进一步深入探索水性环氧沥青固化行为及其碎石封层与微表处性能演变机理，明确施工方法对水性环氧沥青开普封层性能演变的影响规律。[1]王朝辉,张廉,韩晓霞.中国道路预防性养护封层材料应用进展及评价[J]. 筑路机械与施工机械化,2018, 35(3): 31-48.[2] XIANG Q, XIAO F. Applications of Epoxy Materials in Pavement Engineering[J]. Construction and Building Materials, 2020, 235: 117529.[3] ROBATI M, CARTER A, PERRATON D. Evaluation of a Modification of Current Microsurfacing Mix Design Procedures[J]. Canadian Journal of Civil Engineering, 2015, 42(5): 319-328.[4] WANG C, XIAO X, LU Y, et al. Utilization and Properties of Modified Epoxy Resin for Colorful Anti-Slip Pavements[J]. Construction and Building Materials, 2019, 227: 116801.[5] HU C, ZHAO J, LENG Z, et al. Laboratory Evaluation of Waterborne Epoxy Bitumen Emulsion for Pavement Preventative Maintenance Application[J]. Construction and Building Materials, 2019, 197:220-227.[6] 张庆, 郝培文, 白正宇. 水性环氧树脂改性乳化沥青制备及其黏附性研究[J]. 公路交通科技, 2015, 32(9):9-14.[7] LI R, LENG Z, ZHANG Y, et al. Preparation and Characterization of Waterborne Epoxy Modified Bitumen Emulsion As A Potential High-Performance Cold Binder[J]. Journal of Cleaner Production, 2019, 235: 1265-1275.[8] 周启伟, 凌天清, 郝增恒, 等. 水性环氧树脂-乳化沥青共混物特性分析[J].建筑材料学报, 2018, 21(3): 414-419.[9] YANG G, WANG C, FU H, et al. Waterborne Epoxy Resin/Polyurethane/Emulsified Asphalt: Preparation and Properties[J].Journal of Materials in Civil Engineering, 2019, 31(11): 04019265.[10] YANG G, WANG C, WEN P, et al. Performance Characteristics of Cold-Mixed Porous Friction Course with Composite Modified Emulsified Asphalt[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2020, 32(3): 04019372.[11] 周卫峰, 董利伟, 宋晓燕, 等. 水性环氧树脂改性乳化沥青高温性能试验研究[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版), 2019, 38(4): 55-59.[12] ZHANG Q, XU Y, WEN Z. Influence of Water-Borne Epoxy Resin Content on Performance of Waterborne Epoxy Resin Compound SBR Modified Emulsified Asphalt for Tack Coat[J]. Construction and Building Materials, 2017, 153: 774-782.[13] LIU M, HAN S, PAN J, et al. Study on Cohesion Performance of Waterborne Epoxy Resin Emulsified Asphalt as Interlayer Materials[J]. Construction and Building Materials, 2018, 177: 72-82.[14] LIU M, HAN S, WANG Z, et al. Performance Evaluation of New Waterborne Epoxy Resin Modified Emulsified Asphalt Micro-Surfacing[J]. Construction and Building Materials, 2019, 214: 93-100.[15] SOUAYA E, ELKHOLY S, EL-RAHMAN A, et al. Partial Substitution of Asphalt Pavement with Modified Sulfur[J]. Egyptian Journal of Petroleum, 2015, 24(4):483-491.[16] 常艳婷,陈忠达,张震, 等. 环氧乳化沥青粘层剪切疲劳性能[J]. 江苏大学学报(自然科学版), 2016, 37(3): 342-346.[17]季节,刘禄厚,索智,等.水性环氧树脂改性乳化沥青微表处性能[J]. 长安大学学报(自然科学版), 2017, 37(5): 23-30.[18]李秀君,惠致富,严慧忠,等.水性环氧树脂改性乳化沥青黏结性能试验分析[J]. 建筑材料学报,2019, 22(1): 160-166.[19] Han S, Yao T, Han X, et al. Performance Evaluation of Waterborne Epoxy Resin Modified Hydrophobic Emulsified Asphalt Micro-Surfacing Mixture[J]. Construction and Building Materials, 2020, 249: 118835.[20] ZHANG Z, WANG S, LU G. Properties of New Cold Patch Asphalt Liquid and Mixture Modified with Waterborne Epoxy Resin[J]. International Journal of Pavement Engineering, 2019, DOI: 10.1080/10298436.2018.1559314.
