一种沥青混合料碳排放行为及衰减规律评价方法及装置与流程

本发明涉及道路建设工程碳排放核算，特别涉及一种热拌沥青混合料碳排放行为及衰减规律评价及装置。

背景技术：

1、随着全球温室气体排放量的与日俱增，产生的冰川融化、极端天气频发等问题已引起世界各国的密切关注。公路交通行业是温室气体排放的“重灾区”。因此，开展公路工程在节能减排方面的探索迫在眉睫。

2、沥青混合料以较好的路用性能和成熟的施工工艺多作为沥青路面面层材料，但在其生产、运输和施工过程中会产生大量的温室气体。热拌沥青混合料的各生产应用环节对温度要求较高，其生产和运输均处于一个较高的温度(通常不低于135℃)，这就会导致能源的大量消耗，温室气体的排放量居高不下,对环境产生诸多不利影响。温拌相比于热拌沥青混合料，拌和温度降低30～40℃以上，但是，温拌沥青混合料的制造温度仍然需要在100～130℃之间，这代表着，温拌沥青混合料仍然产生较大体量的温室气体。

3、现有研究主要集中在通过技术措施减少路面建设的碳排放量，但忽略了高温环境下不同类型沥青混合料自身挥发产生的碳排放，也缺乏能够准确评价沥青混合料排放行为及其特征的指标体系及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种沥青混合料碳排放行为及衰减规律评价方案，适用于道路工程中不同类型热拌或温拌沥青混合料的碳排放行为评价，能够实现对沥青混合料拌和后其碳排放量及衰减规律的准确评价和预估，同时还可作为碳排放测评的有效依据，可有效提高道路工程建设的碳排放核算准确性。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种热拌沥青混合料碳排放行为及衰减规律评价，包括如下步骤：

3、s1，测试环境的构建和预运行，安装好密封箱，测试密封箱的气密性、保温性以及传感器的准确性；

4、s2，沥青混合料的制备与储存，依据规范进行沥青混合料的拌和，将制备好的沥青混合料放入恒温烘箱中按预设温度储存预设时间，保证沥青混合料的温度恒定；

5、s3，碳排放测试试验准备，将密封箱放入恒温烤箱内，将拌和的沥青混合料分多次装入密封箱底部，每次装填完成后采用捣棍进行插捣，确保沥青混合料内部无空隙，装填完毕后关闭密封箱；

6、s4，试验测试数据的读取与采集，将密封后的测试箱静置一段时间，待传感器温度稳定后开始碳排放数据记录，将测试箱内部空间划分为多个高度区域，每个高度区域采用中心位置处高度h作为空间几何标定参数，而碳排放数据以标定位置的数据为准进行获取，获取数据包含气体浓度p、环境温度t及测试时间t；

7、s5，基于获取的数据绘制不同碳排放数据与测试时间及环境温度的相关关系图，计算基准排放差异数包络面积及评价指标，确定碳排放行为及衰减规律。

8、进一步地，s1中将密封箱放置至实验室通风处，保证箱体周围一定空间范围内无遮挡物；在密封箱内部安装气体传感器、温度传感器及对应读取设备；关闭密封箱上盖，通过上盖的充气孔充入一定量的co2，然后关闭充气孔；待co2浓度读取数据稳定后记录初始数据，一段时间后再次记录co2浓度，浓度数据差异低于0.5％确认密封箱的气密性；通过密封箱保温的方式检测温度传感器的测试准确性以及密封箱的保温性。

9、进一步地，s2中沥青混合料拌和温度范围为150℃-170℃，拌和时间控制范围为90s-120s；将制备好的沥青混合料放入温度范围为150℃-170℃的恒温烘箱中储存5min-10min。

10、进一步地，s3中将密封箱放入恒温烤箱内保温，与沥青混合料拌和同步进行；将拌和的沥青混合料分3-5次，装入密封箱底部。

11、进一步地，s4中将密封箱静置5min-10min，待传感器温度稳定后开始碳排放数据记录；测试时间t以沥青混合料的温度变化范围为依据确定，沥青混合料的温度变化范围为90℃-160℃，测试时间为沥青混合料温度由160℃下降至90℃所经历的时间；在该时间范围内，每5min-10min记录不同测试位置的气体浓度、环境温度数据；当达到测试温度下限、记录最终数据后进行记录数据整理和后续碳排放行为评价；每组碳排放试验进行多次平行试验，试验数据进行汇总整理。

12、进一步地，s5中碳排放数据与测试时间相关关系图以测试时间t作为自变量x，气体浓度p作为因变量y，绘制x-y折线图，在同一坐标体系下绘制n条关系曲线，每条曲线对应测试高度标准值hn；碳排放数据与环境温度相关关系图以测试高度标准值环境温度t作为自变量x，气体浓度p作为因变量y，绘制x-y折线图，在独立坐标体系下绘制n条关系曲线，每个坐标体系下的独立曲线分别对应测试高度标准值hn。

13、进一步地，s5中碳排放数据与测试时间t的基准排放差异数包络面积st-h计算，以同坐标系下的碳排放数据与测试时间t的关系折线图为基础，针对每个测试高度标准值h对应的折线，以测试起点作为第一基准点，绘制平行于x轴的第一基准线，然后以测试终点作为第二基准点，绘制垂直于第一基准线的第二基准线，第一基准线、第二基准线及相关关系折线围成的图形面积为对应测试高度标准值h条件下的基准排放差异数包络面积st-h；

14、碳排放数据与环境温度的基准排放差异数包络面积st-h计算，以独立坐标体系下的碳排放数据与环境温度t的关系折线图为基础，针对每个测试时间t对应的折线，以测试起点作为第一基准点，绘制平行于x轴的第一基准线，然后以测试终点作为第二基准点，绘制垂直于第第一基准线的第二基准线，第一基准线、第二基准线及相关关系折线围成的图形面积为对应测试高度标准值h条件下的基准排放差异数包络面积st-h。

15、进一步地，碳排放数据与测试时间t的基准排放差异数包络面积st-h具体计算方式为：对碳排放数据与测试时间t的关系折线进行线性回归，获取相关性系数大于0.96的回归曲线及回归公式，对回归公式在[0,t]区间进行定积分计算，获取定积分值sd，然后用定积分值sd减去测试起点纵坐标yq与测试总时间t的乘积获得基准排放差异数包络面积st-h。

16、进一步地，碳排放行为及衰减规律的评价指标包含基准排放差异数包络面积sh、包络面积标准值so、偏差度w、最大扩散速率k及极限扩散浓度pmax；含义及计算方式为：

17、so＝(sh1+sh2+sh3+……+shn)/n，其中n为测试高度分区数量；

18、w＝max{|shi-so|}，i＝1,2,3,4,……,n；

19、pmax为排放气体最大扩散浓度值。

20、本发明还提供了一种热拌沥青混合料碳排放行为及衰减规律评价装置，采用如前所述的一种热拌沥青混合料碳排放行为及衰减规律评价，包括采用有机玻璃制成的密封箱，所述密封箱的外表面设置有隔温层，所述密封箱设置有能够开启或关闭的上盖，所述上盖设置有充气孔用于对内部进行充气，所述密封箱内部安装有气体传感器、温度传感器以及气体读取设备、温度读取设备，所述气体传感器采用能够检测cox和nox的传感器，所述温度传感器采用热敏电阻的传感器，所述气体读取设备、所述温度读取设备分别用于读取所述气体传感器、所述温度传感器的温度；

21、所述气体传感器、所述温度传感器设置有多组，分别通过传感器连接杆连接在所述密封箱内部的不同高度位置，以获取所述密封箱内各个高度h处的数据。

22、本发明的上述方案有如下的有益效果：

23、本发明提供的热拌沥青混合料碳排放行为及衰减规律评价方案，适用于道路工程中不同类型热拌或温拌沥青混合料的碳排放行为评价，能够实现对沥青混合料拌和后其碳排放量及衰减规律的准确评价和预估，同时还可作为碳排放测评的有效依据，可有效提高道路工程建设的碳排放核算准确性，从而为道路工程建设碳排放的有效控制提供相关依据；

24、本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。