[发明专利]一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置及操作方法

权利要求书

1.一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置，其特征在于，包括双隔间容器(1)、温度调节管(5)、湿度调节器(12)、太阳光模拟器(4)、温湿度及光照强度控制系统(15)、温湿度及光照强度控制面板(16)、温室气体检测仪(6)、试件支撑平台(7)、抽气器(20)和温室气体处理系统(28)；双隔间容器(1)包括密封容器(2)和透气容器(3)；温度调节管(5)安装在密封容器(2)内侧壁；湿度调节器(12)安装在透气容器(3)内；太阳光模拟器(4)安装在密封容器内顶侧中部；温室气体检测仪(6)安装在密闭容器(2)内，密闭容器(2)内底面中部平放试件支撑平台(7)；密封容器(2)分别与湿度调节器(12)和温室气体处理系统(28)连通；抽气器(20)安装在温室气体处理系统内与密封容器(2)连通处；

温湿度及光照强度控制系统(15)通过导线把温度调节管(5)、湿度调节器(12)、温湿度传感器(9)、太阳光模拟器(4)、光照强度传感器(10)和温湿度及光照强度控制面板(16)接入控制电路；温湿度及光照强度控制系统(15)安装在透气容器(3)内；温湿度及光照强度控制面板(16)安装在透气容器(3)外侧璧。

2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置，其特征在于，温室气体处理系统(28)包括进气管(21)、二氧化碳吸收装置(22)、甲烷吸收装置(23)、氧化亚氮吸收装置(24)、出气管(25)、出气管阀门(26)和温室气体处理系统外壳(27)；进气管(21)、二氧化碳吸收装置(22)、甲烷吸收装置(23)、氧化亚氮吸收装置(24)、出气管(25)和出气管阀门(26)均设置在温室气体处理系统外壳(27)内，进气管(21)、二氧化碳吸收装置(22)、甲烷吸收装置(23)、氧化亚氮吸收装置(24)和出气管(25)依次连接，出气管(25)上设置有出气管阀门(26)；密封容器(2)与温室气体处理系统(28)通过排气管(18)连通，排气管(18)的两端均设置有排气管阀门(19)。

3.根据权利要求1所述的一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置，其特征在于，温室气体检测仪(6)包括二氧化碳检测单元、甲烷检测单元和氧化亚氮单元。

4.根据权利要求1所述的一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置，其特征在于，温度调节管(5)包括加热元件和降温元件，加热元件和降温元件均连接到温湿度及光照强度控制系统(15)；湿度调节器(12)包括加湿元件和除湿元件，加湿元件和除湿元件均连接到温湿度及光照强度控制系统(15)，湿度调节器(12)上设置有湿度输气管(13)，湿度输气管(13)的一端连接湿度调节器(12)，另一端与密封容器(2)连通；湿度输气管(13)与密封容器(2)连通的一端安装湿度输气管阀门(14)；太阳光模拟器(4)的光源为白炽灯、日光灯、LED灯或卤素灯。

5.根据权利要求1所述的一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置，其特征在于，试件支撑平台(7)上放置试件(8)，设置有温湿度传感器(9)和光照强度传感器(10)，温湿度传感器(9)和光照强度传感器(10)均通过支架(11)放置在试件(8)上表面中央位置处，并与试件(8)上表面中央位置之间留有间隙；支架(11)安装在试件支撑平台(7)边缘，支架(11)为能够调整高度且能够多方向移动的支架。

6.根据权利要求1所述的一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置，其特征在于，密封容器(2)、透气容器(3)和温室气体处理系统(28)上均设置有拉开门(17)；密封容器(2)上的拉开门(17)上设置有密封层。

7.一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置的操作方法，其特征在于，基于权利要求1至6任意一项所述的一种沥青混合料碳排放量检测与处理装置，包括以下步骤：

1)制作沥青混合料试件或沥青面层试件：

①室内成型试件：采用轮碾成型仪或标准击实仪成型沥青混合料试件；

②现场钻孔取样：采用钻孔机现场钻取沥青面层试件；

上述两种方式所制作试件的体积采用符号V_x表示；

2)对于室内成型试件，沥青混合料试件连同试模一起在常温条件下放置时间不小于12h；对于现场钻孔取样，沥青面层试件采用不透光材质且可拆卸的试模遮住试件侧面；

3)保持密封容器与温室气体处理系统之间排气管上的排气管阀门关闭，打开湿度输气管阀门，将密封容器内的温度、湿度和光照强度按照相应的自然环境条件要求进行设置，之后启动温室气体检测仪记录此时密闭容器内的温室气体量，作为初始碳排放量：其中，二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的量分别记为Q₁(0)、Q₂(0)和Q₃(0)；

4)将带试模的沥青混合料试件或沥青面层试件放置到密封容器内试件支撑平台中部，关闭密封容器前侧设置的拉开门，检测沥青混合料试件或沥青面层试件在不同试验时间和光照强度下的碳排放量，经过试验时间t后，二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的排放量分别记为Q₁(t)、Q₂(t)和Q₃(t)；

5)温室气体的处理：待检测过程结束后，打开密封容器与温室气体处理系统之间排气管上的排气管阀门以及安装在出气管管端上的出气管阀门，启动抽气器，采用进气管使二氧化碳、甲烷和氧化亚氮气体依次通过二氧化碳吸收装置、二氧化碳吸收装置、甲烷吸收装置、氧化亚氮吸收装置进行处理；

6)结合步骤3)和步骤4)，计算单位体积沥青混合料或沥青面层的碳排放量，如下所示：

式中，q₁(t)为单位体积沥青混合料或沥青面层的二氧化碳排放量；q₂(t)为单位体积沥青混合料或沥青面层的甲烷排放量；q₃(t)为单位体积沥青混合料或沥青面层的氧化亚氮排放量。