張林艷， 趙映琴， 封基良， 李先延， 徐默楠， 封志佼

(1.云南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院， 昆明 650500； 2.云南暢坦科技有限公司， 昆明 650000； 3.云南賓南高速公路有限公司， 大理 671000； 4.云南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司， 昆明 650000)

2019年9月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《交通強國建設(shè)綱要》指出，未來的交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需滿足“科技創(chuàng)新富有活力、智慧引領(lǐng)”的要求[1]。開發(fā)耐久性路面材料是發(fā)展長壽命路面的關(guān)鍵技術(shù)，高模量改性瀝青是中外廣泛選擇的重要長壽命瀝青材料。環(huán)氧瀝青作為高模量改性瀝青膠結(jié)料之一，從根本上改變了普通瀝青的熱塑性，強度高、抗疲勞性能優(yōu)，能有效抵抗輪胎作用產(chǎn)生的表面磨損，并具有較好的阻燃作用，低溫下不易變脆，高溫下不易熔化[2]，甚至在完全固化之前就允許開放早期交通，以其不可比擬的優(yōu)異路用性能被廣泛應(yīng)用于大跨徑鋼橋面、機場跑道、公交車站、人行天橋、防滑路面及排水路面等結(jié)構(gòu)層的鋪裝[3-4]。

環(huán)氧樹脂改性石油瀝青的研究始于20世紀(jì)60年代，最早被應(yīng)用于美國San Mateo-Hayward大橋鋪裝層，距今已服役超半個世紀(jì)，仍表現(xiàn)出良好的路用性能[5]。此后，在美國加州的San Diego Corondo橋等應(yīng)用均取得良好的效果。國產(chǎn)環(huán)氧瀝青的研究于21世紀(jì)推廣開來，并在南京長江二橋、潤揚長江大橋等大跨徑橋梁中取得良好應(yīng)用[6]。中外均相繼涌現(xiàn)出大量環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的成功案例，當(dāng)然也有失敗的案例，如巴西的Rio de Janerio橋和美國路易斯安那州的Lining橋等[7]。環(huán)氧瀝青的推廣應(yīng)用主要受到4個方面的限制[8-9]：①環(huán)氧瀝青短暫的容留時間增加了混合料的質(zhì)量風(fēng)險，同時可能會對拌合設(shè)備造成損害；②相對于常規(guī)瀝青，環(huán)氧瀝青造價昂貴，進一步限制了其推廣和應(yīng)用；③苛刻的施工條件讓眾多路面施工單位對環(huán)氧瀝青望而卻步；④環(huán)氧瀝青混合料落后的質(zhì)量管理體系也是其推廣應(yīng)用的障礙之一。

環(huán)氧瀝青混合料的施工質(zhì)量控制面臨的困難可以概括為兩個方面：一是技術(shù)難題，即材料自身的技術(shù)攻關(guān)，如環(huán)氧樹脂的熱固性能、參配比例、環(huán)氧樹脂與瀝青的相容性等；二是管理問題，即質(zhì)量管控難題，包括施工溫度和施工時間的控制，以及人機的有效調(diào)度等。研究者積極從技術(shù)細(xì)節(jié)上保證其施工質(zhì)量，在材料研發(fā)、混合料性能提升方面取得了顯著成果。但其項目質(zhì)量管理體系的建立和完善還有較大研究空間。

為此，在大量梳理中外環(huán)氧瀝青混凝土研究及應(yīng)用文獻的基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)氧瀝青化學(xué)改性的特點、固化機理、人機配置、施工過程控制及施工技術(shù)要點，以“人、機、料、法”等質(zhì)量影響因素為依托，梳理了環(huán)氧瀝青混合料施工質(zhì)量控制的研究進展，總結(jié)存在的問題并做出展望，可為后續(xù)的環(huán)氧瀝青混合料施工質(zhì)量控制提供建議。

圖1 雙酚A型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)[12]Fig.1 Molecular structure of bisphenol A glycidyl ether epoxy resin[12]

1 環(huán)氧瀝青的固化機理

熱固性環(huán)氧瀝青是實現(xiàn)瀝青作為分散相、環(huán)氧樹脂作為連續(xù)相的物理共混物，形成穩(wěn)定體系后再與固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)直至形成具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化物[10-11]。環(huán)氧樹脂可按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為縮水甘油醚類、縮水甘油脂類、縮水甘油胺類、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、環(huán)氧化烯烴類及新型環(huán)氧樹脂。雙酚A型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂，如圖1[12]所示，是目前最常用的環(huán)氧瀝青制備樹脂。環(huán)氧瀝青各組分按比例混合后，交聯(lián)反應(yīng)隨即發(fā)生，直至形成穩(wěn)定的三維空間體系，但這是一個循序漸進的過程，而非瞬間完成[12-13]。其中，固化劑的作用是打開樹脂中的環(huán)氧基，環(huán)氧瀝青固化劑通常為有機酸酐類，其典型結(jié)構(gòu)如圖2[15]所示。環(huán)氧瀝青的固化過程是不可逆的，且具有較強的時溫依賴性[12,16]。

環(huán)氧瀝青的固化特征是環(huán)氧瀝青及其混合料施工準(zhǔn)備及質(zhì)量控制的重要依據(jù)。1967年，Adhesive工程公司首次鋪裝環(huán)氧瀝青鋼橋面時，就意識到環(huán)氧瀝青及其混合料的固化反應(yīng)特征對工程質(zhì)量管控的重要指導(dǎo)作用[3]。20世紀(jì)90年代，日本的環(huán)氧瀝青制備研發(fā)取得顯著進展，但至今通過固化特征研究來有效指導(dǎo)施工仍是難點[17]。Gallagher等[18]于1997年明確提出了熱固性瀝青的概念，環(huán)氧樹脂改性成為瀝青改性研究的熱點之一。Rosu等[19]在活性釋放劑存在的情況下分析了雙酚A型環(huán)氧樹脂固化機理，并得出較準(zhǔn)確的固化機理函數(shù)。中國于21世紀(jì)初期也開始重視環(huán)氧瀝青固化反應(yīng)的研究。王治流等[20]、曹雪娟等[21]、Yu等[22]先后采用傅里葉紅外光譜分析法、熱力分析動力學(xué)法、差式掃描熱量法(differential scanning calorimetry, DSC)及熱失重分析儀(thermal gravimetric analyzer , TGA)法等對環(huán)氧瀝青的固化行為進行了研究，對環(huán)氧瀝青反應(yīng)前后的基團變化、反應(yīng)類型(自催化)、體系固化時間測量等，這一系列研究實現(xiàn)了環(huán)氧瀝青固化特征研究從定性到定量的跨越，但多針對固化劑的選擇及固化速率的測量，以及對純環(huán)氧改性瀝青的固化特征研究為主導(dǎo)，缺少混合料的固化過程研究。工程實踐表明，集料的酸堿性會影響環(huán)氧瀝青的固化反應(yīng)，推薦采用純環(huán)氧瀝青固化特征的研究與混合料的容留試驗結(jié)合的方式，預(yù)測混合料的固化趨勢，準(zhǔn)確建立固化反應(yīng)模型，并進一步完善二維線性特征分析，進一步開發(fā)和應(yīng)用三維體積特征分析工具。

圖2 有機酸酐固化劑分子結(jié)構(gòu)[15]Fig.2 Molecular structure of organic anhydride curing agent[15]

2 環(huán)氧瀝青混凝土施工質(zhì)量控制要點

2.1 容留時間

容留時間指的是環(huán)氧瀝青各組分發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)直至形成穩(wěn)定強度的結(jié)構(gòu)的時間間隔[23]，文獻[10, 16, 24]通過觀察固化過程中環(huán)氧樹脂的反應(yīng)活性，以及對比不同固化劑與樹脂反應(yīng)后的力學(xué)強度，發(fā)現(xiàn)容留時間與溫度、固化劑的選用有較大關(guān)聯(lián)。環(huán)氧瀝青混合料容留固化后產(chǎn)生的廢料發(fā)干松散，無法壓實，如圖3所示。

圖3 未經(jīng)壓實就固化的環(huán)氧瀝青混合料Fig.3 Epoxy asphalt mixture cured without compaction

黃紅明等[25]采用掃描電子顯微鏡和熒光顯微鏡觀察環(huán)氧瀝青在熱塑性-熱固性轉(zhuǎn)變過程中的固化過程，發(fā)現(xiàn)混合樹脂(環(huán)氧樹脂與固化劑混合物)摻量不同，容留溫度和容留時間均具有一定差異。陳先華等[26]、羅桑等[27]先后開展了環(huán)氧瀝青流變模型及施工容留時間預(yù)測的研究，基于雙Arrhenius公式建立的環(huán)氧瀝青黏度增長模型，將預(yù)測值與實測值進行比較，發(fā)現(xiàn)固化速率、環(huán)氧瀝青活性與溫度具有顯著的相關(guān)性[28-30]。

現(xiàn)主要有兩種環(huán)氧瀝青容留時間測量的主流方法：最常用的方法即用Brookfield旋轉(zhuǎn)黏度計對環(huán)氧瀝青共混物在不同溫度條件下的黏度測量；其次是測量不同保溫時間下的空隙率和穩(wěn)定度曲線，空隙率等于3%的臨界點的時刻即是此溫度下的最大容留時間，兩種方法結(jié)合使用能有效提高容留時間控制的準(zhǔn)確性。容留時間評測的工具主要是環(huán)氧樹脂流變模型，包括凝膠點模型、基于自由體積的模型及經(jīng)驗?zāi)Ｐ蚚31]等，目前的文獻報道多的環(huán)氧瀝青流變模型為基于雙Arrhenius方程的Roller模型，其次是相對自由體積理論的WLF方程(Williams-Landel-Ferry方程)。

調(diào)查顯示，荊岳長江大橋、上海長江大橋、蘇通長江大橋等，分別采用日本環(huán)氧、美國環(huán)氧雙層鋪裝結(jié)構(gòu)，通車后均出現(xiàn)微裂縫、鼓包等病害。深究表明，不同的集料種類、級配下的環(huán)氧瀝青混合料的容留時間存在較大差異。其原因是集料的裹覆、酸堿性會對環(huán)氧瀝青固化反應(yīng)的速率產(chǎn)生影響。因此，在集料來源相對穩(wěn)定時，純環(huán)氧瀝青和混合料的容留測評結(jié)果差異在允許范圍內(nèi)時可以采用布氏旋轉(zhuǎn)黏度儀測量結(jié)果為主，孔隙率表征為輔的形式。否則，除采用電鏡掃描和布氏旋轉(zhuǎn)黏度儀測純環(huán)氧瀝青的容留時間外，還需測定成型并完全固化的馬歇爾試件的穩(wěn)定度及空隙率，綜合測定環(huán)氧瀝青混合料的容留時間。

2.2 組分拌合均勻性

研究者基于流變特性及和易性對瀝青混合料拌合均勻性評價進行了長期探索，但將二者關(guān)聯(lián)后評價拌合和易性的方法很少，評價標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一。Gudimettla等[32]通過定速拌合扭矩法測量扭矩，并以其倒數(shù)作為拌合和易性指數(shù)；Hou[33]通過測量不同級配、溫拌及熱拌條件下的轉(zhuǎn)速來評價不同條件下的混合料和易性；劉國柱[34]通過分析集料的幾何特性對混合料拌合流變行為，得出了較精確的扭矩值，但均未闡明以扭矩為倒數(shù)的實質(zhì)意義。延西利等[35]通過變速拌合功率法測量拌合功，以拌和流動直線對拌和速率之面積的倒數(shù)百分率重新定義了拌和和易性指數(shù)。焦生杰等[36]通過拌合溫度及馬歇爾強度變異系數(shù)間接評價拌合和易性。雖然針對環(huán)氧瀝青混合料拌合均勻性的研究結(jié)果較少，但常規(guī)瀝青混合料的評價方法為其提供了重要參考。

已有研究方法缺乏環(huán)氧瀝青各組分比例的準(zhǔn)確性與拌合均勻性的聯(lián)合分析，針對各組分拌合均勻性的研究還需進一步加強，對應(yīng)的組分拌合均勻性規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并不全面。環(huán)氧瀝青混合料拌合，如圖4所示，除需考慮集料與膠結(jié)料的均勻性外，還需重點考慮膠結(jié)料各組分相容性及拌合均勻性。研究者通過優(yōu)化拌合工藝、設(shè)備，保證環(huán)氧瀝青混合料的拌合均勻性。封基良等[37-38]結(jié)合環(huán)氧瀝青的固化機理及實際工程的條件要求，提出了“后摻法”環(huán)氧瀝青混合料施工工藝，如圖5所示，通過改裝攤鋪機及配套設(shè)備研發(fā)進行工程實踐，從工藝上有效減少了環(huán)氧瀝青混合料在運輸過程中容留的風(fēng)險，在云南省昭通市等多雨潮濕的地區(qū)取得良好的應(yīng)用效果。

圖4 常規(guī)環(huán)氧瀝青混合料施工工藝Fig.4 Construction technology of conventional epoxy asphalt mixture

圖5 “后摻法”環(huán)氧瀝青混合料施工工藝[37-38]Fig.5 Construction technology of “post mixing method” epoxy asphalt mixture[37-38]

2.3 壓實度控制

碾壓環(huán)節(jié)可有效控制路面具有良好的平整度、耐久性、行車舒適性及安全性[39]。過早卸料、攤鋪和碾壓會導(dǎo)致粘度過低而產(chǎn)生離析，反之則會因黏度過大，碾壓不密實進而影響平整度[40]。環(huán)氧瀝青混合料的碾壓過程就是減少混合料中空隙率的過程，目的是為了使集料在瀝青介質(zhì)中重新填實及定位，以形成更密實有效的顆粒排列。

傳統(tǒng)的碾壓機械組合存在漏壓、平整度低、溫度離析嚴(yán)重等諸多問題[41]，究其原因，傳統(tǒng)的碾壓工藝為單臺鋼輪壓路機與膠輪壓路機分別碾壓，易導(dǎo)致碾壓時間長而使碾壓溫度喪失過快，不能有效保證碾壓溫度。針對傳統(tǒng)碾壓工藝存在的這系列問題，國內(nèi)逐步推行的組合式碾壓新技術(shù)[42]。即通過控制壓路機選型、雙鋼輪壓路機振幅和頻率、壓實遍數(shù)等方面，同時融入碾壓過程控制理念，結(jié)合道路等級和寬度進行機械組合配置，如表1[32]所示。

環(huán)氧瀝青在國內(nèi)各大著名橋梁的碾壓機械配置、碾壓溫度及碾壓遍數(shù)的統(tǒng)計如表2所示。各環(huán)氧瀝青用混凝土橋梁路面的應(yīng)用對碾壓設(shè)備組合、壓實溫度及“碾壓一遍”的定義趨同，其中，寧波大榭二橋?qū)δ雺簻囟茸罡?，碾壓溫度達110 ℃，但相應(yīng)地減少了碾壓的遍數(shù)，以保證壓實度。但目前施工規(guī)范對“碾壓一遍”的定義并不清晰，高希敏[41]基于傳統(tǒng)碾壓遍數(shù)的計量方式對“碾壓一遍”進行新的界定：即由于第一趟碾壓和最后一趟沒有疊輪，需要增加一趟，并以輪跡完全消除為準(zhǔn)。

王澤勇等[43]在對比兩種拌合方式的馬歇爾試件孔隙率發(fā)現(xiàn)，壓實效果與壓實功和環(huán)氧瀝青混合料的黏度有關(guān)；天津富民鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝混合料碾壓緊跟攤鋪機進行，全部采取靜壓，取得了良好的性能效果[44]；王勤福等[45]在京杭運河鋼橋面的鋪裝研究中發(fā)現(xiàn)，空氣和鋼板會較快吸收薄層環(huán)氧瀝青混合料的溫度，提出要實現(xiàn)高溫快速施工。結(jié)合上海閔浦大橋[6]、西堠門大橋[46]以及南京長江第三大橋等工程實踐，總結(jié)出環(huán)氧瀝青混合料碾壓過程中的特殊要求有：①溫度控制是碾壓過程需首要關(guān)注的問題，其對混合料黏度影響較大。具體表現(xiàn)：黏度隨著時間漸增，且周圍溫度越高其強度增長越快；②拌合方式對碾壓效果影響不大，但會通過影響固化效果進而影響壓實度；③每層碾壓需采用膠輪-鋼輪-膠輪-鋼輪的組合方式，頻率由低到高，依次碾壓；④因混凝土孔隙率較小，水分滲入會導(dǎo)致嚴(yán)重的鼓包病害，且水分會參與組分固化的化學(xué)反應(yīng)而對混合料強度造成影響，防止黏輪可噴灑植物油而非噴水；⑤有效統(tǒng)籌交通阻隔，避免施工面污染及強度破壞。

表1 一個作業(yè)面的壓路機配置[32]Table 1 Roller configuration for one working face[32]

表2 中國環(huán)氧瀝青用混凝土橋梁碾壓設(shè)備及碾壓工藝統(tǒng)計Table 2 Statistics of rolling equipment and rolling process of epoxy asphalt concrete bridge in China

2.4 養(yǎng)生及開放交通

環(huán)氧瀝青以其優(yōu)異的路用性能成為大跨徑鋼橋面鋪裝的理想材料，但也面臨強度增長緩慢、養(yǎng)護時間長以及開放交通慢等缺點[3, 47-48]。中國鋼橋面施工規(guī)范規(guī)定馬歇爾穩(wěn)定度大于40 kN，實際施工也以此作為開放交通的臨界值。大量研究數(shù)據(jù)顯示[49-53]，美國環(huán)氧瀝青及國產(chǎn)環(huán)氧瀝青鋪裝30～45 d可開放交通；而日本環(huán)氧瀝青鋪裝約7 d就可開放交通[54-55]，但由于技術(shù)封鎖且價格昂貴，其應(yīng)用受限。

李笑塵[56]通過對優(yōu)化環(huán)氧瀝青混合料的組成設(shè)計，研制出養(yǎng)生周期為5 d的短期固化環(huán)氧瀝青混合料，但由于該材料具有快速固化的特點，也進一步增加了施工容留風(fēng)險；李悅等[57]通過自制以胺類為固化劑的短期養(yǎng)生環(huán)氧瀝青混合料，常溫養(yǎng)護下，將養(yǎng)生周期縮短至4 d，室內(nèi)馬歇爾穩(wěn)定度可達72 kN，但尚未投入工程實踐驗證。目前，環(huán)氧瀝青快速開放交通的研究主要集中在固化機理和力學(xué)性能兩個方面，缺少對實際應(yīng)用養(yǎng)護條件的控制研究：①在晴朗的天氣、空氣含水量少且溫度較高條件下施工；②加強交通封閉的協(xié)調(diào)管控，養(yǎng)生期間限制重車通行，或派專人看護等；③養(yǎng)護過程注意防水以免干擾固化反應(yīng)。

3 環(huán)氧瀝青原材料質(zhì)量控制

環(huán)氧瀝青組分相容性較差、級配設(shè)計復(fù)雜、室內(nèi)性能評價結(jié)果與工程實踐差異較大，制備工藝又從熱拌、溫拌到冷拌各異[58]，不同國家、地區(qū)生產(chǎn)的環(huán)氧瀝青混合料對施工溫度、時間要求也不盡相同[3, 13, 59]。大量的工程實踐也意識到精細(xì)化施工和人員組織策劃對環(huán)氧瀝青混合料施工的重要性[60-61]。從“人、機、料、法”等質(zhì)量管理因素尋求突破成為根本上優(yōu)化環(huán)氧瀝青混合料的大規(guī)模應(yīng)用質(zhì)量的有效途徑[50]。

3.1 原材料的選擇

目前，美國環(huán)氧瀝青、日本環(huán)氧瀝青及部分國產(chǎn)瀝青成為國內(nèi)環(huán)氧瀝青應(yīng)用的主流產(chǎn)品[59]。美國環(huán)氧瀝青由A組分(環(huán)氧樹脂)與B組分(石油瀝青和固化劑混合物)按100∶585比例混合，國產(chǎn)環(huán)氧瀝青生產(chǎn)工藝與美國環(huán)氧瀝青較相似；日本環(huán)氧瀝青由環(huán)氧樹脂(主劑)、基質(zhì)瀝青和固化劑三組分構(gòu)成，主劑和固化劑按61∶39混合后，再與基質(zhì)瀝青按照40∶60的比例混合[62]。不同國家、地區(qū)的環(huán)氧瀝青施工工藝及材料組成差別較大，性能特點各異。現(xiàn)選擇較有代表性的美國ChemCo Systems環(huán)氧瀝青(類型Ⅴ)、日本TAF環(huán)氧瀝青及云南某國產(chǎn)環(huán)氧瀝青進行技術(shù)指標(biāo)的比較，如表3所示。

表3 美國、日本及中國產(chǎn)環(huán)氧瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)比較Table 3 Comparison of technical indexes of epoxy asphalt mixture in the United States, Japan and China

不同國家生產(chǎn)的環(huán)氧瀝青在原材料、制備工藝及性能等方面差異較大，應(yīng)根據(jù)工程實際有針對性地選擇。美國環(huán)氧瀝青、日本環(huán)氧瀝青及國產(chǎn)環(huán)氧瀝青均為熱固性材料，軟化點均大于150 ℃，均具有較好的高溫穩(wěn)定性；但從現(xiàn)有的蠕變試驗來看，美國產(chǎn)和國產(chǎn)環(huán)氧瀝青相較于日產(chǎn)環(huán)氧瀝青具有較好的低溫性能；美國雙組分環(huán)氧瀝青為溫拌型環(huán)氧瀝青，A、B組分在混合過程中對溫度和時間的控制要求比日本三組分環(huán)氧瀝青更嚴(yán)格，日本環(huán)氧瀝青則多采用熱拌。相對于美國ChemCoSystems環(huán)氧瀝青，日本熱拌環(huán)氧瀝青黏結(jié)層固化時間較快、養(yǎng)生周期短，甚至只需封閉當(dāng)前施工車道，開放交通迅速。經(jīng)對比試驗[50]發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)環(huán)氧瀝青在10 ℃時仍能具有較好的碾壓效果，當(dāng)混合料溫度為120 ℃時，容留時間可保持在30～70 min。美國溫拌環(huán)氧瀝青混凝土施工溫度應(yīng)高于20 ℃，相比之下，國產(chǎn)溫拌環(huán)氧瀝青的施工溫度要求相對寬松。

環(huán)氧樹脂的選擇應(yīng)綜合考慮混合料生產(chǎn)工藝、溫度控制、固化時間、項目所在地氣候條件、開放交通的要求及經(jīng)濟性等因素[63-64]。項目所在地氣溫相對較低應(yīng)優(yōu)先考慮國產(chǎn)和美國產(chǎn)環(huán)氧瀝青，反之則考慮日產(chǎn)環(huán)氧瀝青；經(jīng)濟條件允許并要求快速開放交通，如修復(fù)工程等，可考慮日本環(huán)氧瀝青；對施工溫度控制要求相對嚴(yán)格則推薦優(yōu)選美國環(huán)氧瀝青或國產(chǎn)環(huán)氧瀝青。

3.2 原材料的儲備

原材料質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定了環(huán)氧瀝青混合料質(zhì)量的優(yōu)劣[65]?；诃h(huán)氧瀝青特殊的材料特性，要做好環(huán)氧瀝青混合料的儲存工作。原材料的選擇和生產(chǎn)需要嚴(yán)格的質(zhì)量管理，即集料的各項指標(biāo)需符合技術(shù)規(guī)定，以保持不同粒級礦料的顆粒組成變化??；材料進場時需做好嚴(yán)格的檢測，做到“不達標(biāo)，不進場”。

曹雪娟等[66]根據(jù)3種常見的儲存方式進行儲存方案比選：將環(huán)氧樹脂作為組分A，將固化劑、瀝青以及介質(zhì)作為組分B儲存，通過傅里葉紅外光譜法測定發(fā)現(xiàn)混合后的固化劑、瀝青、介質(zhì)在高溫下有一定的離析,但由于整個體系黏度較低, 容易攪拌,所以建議采用方案三作為儲存方法, 使用前務(wù)必進行攪拌。集料是混合料占比最多的材料，料場質(zhì)量管理具有重要意義，大宗集料管理失控會導(dǎo)致較大的路面質(zhì)量風(fēng)險，對料場的規(guī)劃管理充分體現(xiàn)“源頭治理”的理念[67]。整體上，應(yīng)制定有效的備料計劃，控制過程中建議使用砂當(dāng)量表征，細(xì)節(jié)上，應(yīng)保證集料篩分的充分性，集料堆放高度不宜過高，使用過程中可通過斜鏟避免離析[68]。

4 環(huán)氧瀝青混合料施工質(zhì)量控制

4.1 設(shè)備配置

4.1.1 攤鋪設(shè)備

攤鋪機結(jié)構(gòu)參數(shù)、穩(wěn)定性、攤鋪寬度、攤鋪速度以及攤鋪機手的技術(shù)水平等均會對路面平整度、密實度、密實度均勻性及混合料的離析程度造成影響[36]。進行環(huán)氧瀝青混合料攤鋪設(shè)備的選型時，熨平板組合寬度的對稱性，保證混合料攤鋪厚度均勻；選擇最佳振搗頻率防止熨平板共振造成混合料離析。

4.1.2 碾壓設(shè)備

壓路機選型是碾壓環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容。目前，中國輪胎壓路機品牌中，徐工(品牌指數(shù)51665)及柳工(品牌指數(shù)33317)壓路機品牌位居榜首。其中XP303 K、XP203、XP163、XP203在整機平臺中的評分較高，具體技術(shù)參數(shù)如表4所示。

目前市場最常用的還有雙鋼輪振動壓路機，建議高速公路及一級公路采用進口型設(shè)備，國產(chǎn)雙鋼輪振動型壓路機因穩(wěn)定性差、故障率高、振動頻率較進口壓路機小及激振率較進口壓路機大而導(dǎo)致壓實不夠均勻，整體性能與寶馬格、戴納派克等進口產(chǎn)品還有一定差距[41]。根據(jù)目前的公路等級需求及建設(shè)現(xiàn)狀，推薦如表5[32]所示的雙鋼輪振動壓路機選擇參數(shù)。

表4 4種膠輪壓路機性能參數(shù)對比Table 4 Comparison of performance parameters of four kinds of rubber tyred rollers

表5 雙鋼輪壓路機選型參數(shù)[32]Table 5 Selection parameters of double drum roller[32]

4.2 人員組織

環(huán)氧瀝青混凝土技術(shù)、施工人員較少成為其推廣應(yīng)用的限制之一，鞠杰等[69]研究認(rèn)為，在路面施工質(zhì)量控制過程中，要積極開展質(zhì)量控制小組研討，牢固工程質(zhì)量控制的群眾基礎(chǔ)，避免在施工過程中出現(xiàn)“消防式”的單靠經(jīng)理和少數(shù)技術(shù)人員開展的質(zhì)量管理模式。

中外現(xiàn)有文獻對環(huán)氧瀝青混合料施工組織設(shè)計、人員調(diào)度的理論性文章極少。而實際施工又存在 “先進的設(shè)計理論, 落后的設(shè)計參數(shù)、落后的管理模式”的現(xiàn)狀[70]。環(huán)氧瀝青混合料施工涉及新材料的應(yīng)用，進一步增加了施工組織調(diào)度的難度[15, 71-72]。與美國、日本相比，環(huán)氧瀝青混合料的應(yīng)用在中國起步較晚，工程實踐表明，除小部分技術(shù)人員以外，實際施工操作人員大部分缺乏環(huán)氧瀝青材料學(xué)知識，甚至意識不到其生產(chǎn)施工的苛刻條件，從而放松警惕，造成難以挽回的質(zhì)量損失。環(huán)氧瀝青混合料施工前應(yīng)充分分析其施工特點，并以此為基礎(chǔ)進行組織調(diào)度。一般來說，環(huán)氧瀝青混合料的施工組織宜比常規(guī)瀝青混合料更為嚴(yán)格，才能減少廢料的產(chǎn)生[73]。具體應(yīng)做到：提高環(huán)氧瀝青混合料生產(chǎn)、施工崗位人員的技術(shù)水平；積極開展參與人員培訓(xùn)工作，提升參與人員的危機意識；保證技術(shù)人員、管理人員、試驗人員及施工工人的配備，做到“不漏崗、不脫崗”。

4.3 過程控制

施工動態(tài)技術(shù)的應(yīng)用及過程及細(xì)化管理是保證環(huán)氧瀝青混合料質(zhì)量的有效途徑[70]。動態(tài)管理技術(shù)以最早由貝爾實驗室休哈特博士提出的統(tǒng)計過程控制(statistical process control，SPC)控制技術(shù)為代表[9]。控制圖的應(yīng)用是瀝青混凝土路面質(zhì)量動態(tài)控制的核心，旨在提供一種肉眼可判斷的警告機制[74]。核心是借助數(shù)理統(tǒng)計方法中的過程控制工具。經(jīng)過中外同行對大數(shù)據(jù)進行檢驗研究表明，瀝青混合料路面鋪裝的各關(guān)鍵因素符合正態(tài)分布，即利用經(jīng)驗分布函數(shù)，通過樣本估計和推斷總體實質(zhì)即將瀝青路面視為一種產(chǎn)品, 對瀝青路面施工過程進行“實時監(jiān)控”。當(dāng)工、機、料、環(huán)、測五大質(zhì)量影響因素處于受控狀態(tài)時, 路面質(zhì)量形成典型分布,而質(zhì)量影響因素處于失控狀態(tài)時, 將偏離典型分布。具體通過科學(xué)地區(qū)分生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的偶然波動與異常波動對生產(chǎn)過程的異常及時告警，以便及時采取措施，消除異常，恢復(fù)過程的穩(wěn)態(tài)。選用級配、路面壓實度、理論壓實度、厚度等作為控制指標(biāo)，以以往的施工數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，分析施工變異性，得到各試驗指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，進而判斷施工是否在可控范圍內(nèi)。但目前存在以下可改善的問題：①控制圖的的應(yīng)用在同類型項目較少的情況下受限，需進一步開展同類道路建設(shè)工作的施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作；②環(huán)氧瀝青混凝土相對于常規(guī)瀝青混凝土存在更細(xì)微的技術(shù)環(huán)節(jié)，“零缺陷”的精細(xì)化管理思想在工程實踐中的應(yīng)用具有重要意義。但現(xiàn)有文獻及實例對環(huán)氧瀝青混凝土的精細(xì)化施工介紹幾乎沒有，是未來環(huán)氧瀝青路面規(guī)?；瘧?yīng)用的一個研發(fā)方向。

5 結(jié)論與展望

通過剖析環(huán)氧瀝青的固化機理，將其材料特性與施工過程相結(jié)合，在綜述大量環(huán)氧瀝青混合料施工質(zhì)量控制文獻及實際工程案例的基礎(chǔ)上，梳理了環(huán)氧瀝青混合料施工質(zhì)量的控制要點，以及目前在環(huán)氧瀝青材料選擇、人機配置以及過程控制方面存在的不足及發(fā)展方向，為環(huán)氧瀝青混合料的材料研發(fā)及實際施工應(yīng)用提供參考和保障。

經(jīng)過中外長期研究，環(huán)氧瀝青混合料的材料研發(fā)及實際施工應(yīng)用取得顯著進展，在施工設(shè)備及工藝的改良創(chuàng)新方面有了很大提升，但是，施工質(zhì)量管理的理念還處于相對落后的情況。我國路面建設(shè)已進入品質(zhì)工程建設(shè)階段，要求環(huán)氧瀝青混合料的規(guī)?；瘧?yīng)用不僅只滿足實驗室中表現(xiàn)出的優(yōu)良的路用性能，還需關(guān)注施工質(zhì)量的過程控制，使其耐久性達到較高的標(biāo)準(zhǔn)。因此，未來的環(huán)氧瀝青混合料的質(zhì)量控制可從以下方面進行更深入的探索。

(1)研發(fā)高性能的環(huán)氧瀝青材料。區(qū)別于傳統(tǒng)瀝青，環(huán)氧瀝青具有以固化反應(yīng)為代表的特殊的化學(xué)特性，盡管材料性能優(yōu)異，但是快速且環(huán)境敏感性高的反應(yīng)過程導(dǎo)致其施工過程要求嚴(yán)格，限制了路面用環(huán)氧瀝青的推廣和應(yīng)用。因此，進一步加強環(huán)氧瀝青的材料研發(fā)力度，利用先進的儀器設(shè)備，探索容留時間更可控，材料組分相容性更好，以及開放交通更快的環(huán)氧瀝青材料是提高環(huán)氧瀝青路面質(zhì)量的首要研究熱點。

(2)改良環(huán)氧瀝青施工設(shè)備及配套設(shè)施，創(chuàng)新環(huán)氧瀝青施工工藝。環(huán)氧瀝青混合料施工質(zhì)量與施工機械設(shè)備息息相關(guān)，而機械設(shè)備的研發(fā)、操作與施工工藝緊密關(guān)聯(lián)。目前，已有部分同行通過改良設(shè)備，創(chuàng)新工藝讓環(huán)氧瀝青混合料的規(guī)?；茝V應(yīng)用走向現(xiàn)實，但仍是未來環(huán)氧瀝青混合料施工質(zhì)量保證需要繼續(xù)攻克的難點和重點。

(3)提高環(huán)氧瀝青混合料施工隊伍的綜合素質(zhì)。環(huán)氧瀝青混合料施工對事前控制、精細(xì)化程度的要求較高，同時，其施工的環(huán)境敏感性強，因此，加強管理人員、施工隊伍的事前控制、精細(xì)化管理理念，加強施工環(huán)境調(diào)研與監(jiān)測，結(jié)合模型信息管理系統(tǒng)及數(shù)理統(tǒng)計學(xué)知識，對環(huán)氧瀝青混合料精細(xì)化施工及動態(tài)控制是今后進一步實踐的方向之一。