高含水量建筑渣土的分解系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种建筑渣土资源化利用过程中的分解处治系统，尤其是涉及一种高含水量建筑渣土的分解系统。


背景技术：

2.随着我国国民经济的快速发展，城市建设步伐的加快，使得工程建设中产生发大量建筑渣土，这些建筑渣土主要来源于建筑工地的土方、废渣、泥浆，其处置方式主要采用场地消纳或外海倾倒等。目前，大部分建筑渣土所采用的堆放或填埋的场地消纳处理方式不仅侵占大量土地，而且对周围环境也造成了极大污染，且由于路途距离的关系以及渣土消纳需要缴纳政府规定的费用，随意倾倒的现象就此产生。随意将建筑垃圾和工程渣土倾倒在道路、绿地等公共场所或其它未经审核同意处置消纳建筑渣土的地方，直接导致城市尘土飞扬，环境质量的恶化，直接影响着城市的市容环境面貌，进而影响到城市居民日常生活和生活质量，而更为严重的是造成城市交通事故的频繁发生，直接影响了城市形象的提升，不利于社会的和谐建设。建筑渣土的排放占用大量土地，污染土壤和地下水源，影响市容等诸多社会问题，已经成为建筑垃圾管理部门和环境保护部门面临的一个重要课题。
3.由此，建筑渣土资源化利用已成必然趋势，当前对工程渣土的处置更多的是采用回填、填埋的措施，较少在处置终端进行循环再生利用，且对建筑渣土的处置科技含量较低。建筑渣土的处置应当向循环再生利用环保产业方向发展，扩大建筑渣土的利用范围，例如建筑渣土砖、道路路基填料等，其将具有明显的经济效益与社会效益。在建筑渣土利用过程，主要以施工现场利用挖掘机或固定的拌和站将建筑渣土与粉煤灰、水泥、石灰及其他固化材料进行搅拌、摊铺、填筑，这对砂土、粉土和一般黏性土是可行的，但尚未开展大规模的工厂化、工业化处治方面的应用。然而，在东南沿海地区，广泛分布着滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。该类建筑渣土含水量高、黏性大，分解较为困难，现场利用挖掘机和拌和站难以将其与固化材料搅拌均匀，且一般需要经过晾晒脱水后再进行分解、拌和施工，受天气影响较大，工效较低。
4.由于翻抛机是一种基于动态堆肥而研发生产的机械设备，最早由德国的backhus公司研制出了用于改善好氧发酵堆肥中供氧和改善物料形状的机械设备，称之为翻抛机，也叫翻堆机。近年来，国内翻抛机得到不断完善和推广应用，例如申请号201821899456.6的一种土壤翻抛装置旨在解决原有的翻抛装置，由于升降动力不足，导致翻抛滚筒下地深度较浅，不能使土壤有效翻起的问题；申请号201821899456.6的实用新型专利提供了一种土壤翻抛装置 (包括主干支撑组件、升降机组件、翻抛支撑组件、翻抛组件和驱动机组件)，申请号 201811170730.0的发明专利公开了一种有机垃圾发酵用智能翻抛设备，以提高设备自动化程度，减小人员的劳动强度，依据生物学发酵原理，对整个翻抛过程中温度、湿度、含氧量进行控制并搅拌，并提高翻抛效率；申请号201922002158.3的一种链板式可移行换槽
的翻抛设备提供一种链板式可移行换槽的翻抛设备，解决了现有技术存在的问题，通过在坑槽墙上面的轨道以及翻抛机底部设置转向机构，加上占用空间更小的移动支架，就可以实现移行换槽，节省了占地空间，提高了工作效率；申请号201820367337的专利提供了一种大跨度轨道式有机废弃物生物发酵床垫料翻抛机，采用轨道式大跨度设计，发酵床摒弃多槽式结构，去除混凝土基建的中间墙体，发酵床容积更大，投资更省。然而现有技术仍难以解决含水量高黏性土质的建筑渣土的分解、翻抛、搅拌问题。
5.为解决含水量高、黏性大建筑渣土的分解问题，需要提出一种高含水量建筑渣土的分解系统，使之适应含水量高黏性土质的建筑渣土的分解、翻抛、搅拌问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种高含水量建筑渣土的分解系统，用于解决或部分解决建筑渣土含水量高、黏性大，分解较为困难，现场利用挖掘机和搅拌站拌和难以将其与固化材料搅拌均匀，需要通过晾晒脱水再进行分解、拌和施工，受天气影响较大，工效较低等问题。
7.这种高含水量建筑渣土的分解系统，包括翻抛机主机、翻抛装置、自动撒料系统、吸尘系统、喷雾系统和控制系统。
8.所述的翻抛机主机包括翻抛机支架和行走驱动电机；所述翻抛机支架包括横梁和竖梁，横梁和竖梁由螺栓连接，横梁和竖梁之间设置一系列连接杆件，使翻抛机支架稳固，并具备较大的承载性能；翻抛机支架两侧呈前后布置的两组行走滚轮设置于支撑结构上的轨道，行走滚轮支撑在轨道上带动支架沿着轨道做来回运动，翻抛机支架架设在建筑渣土的上方，建筑渣土位于支撑结构内。
9.所述翻抛装置包括翻抛机支架下部的传动机构和水平方向的翻抛轴，所述翻抛轴通过传动机构与翻抛驱动电机连接，翻抛驱动电机位于翻抛机支架上；所述翻抛轴表面设有翻抛滚筒，翻抛滚筒上设有螺旋翻抛叶片，所述翻抛滚筒中部还设置有直立翻抛叶片，直立翻抛叶片端部设有翻抛钩；翻抛驱动电机带动翻抛轴和翻抛滚筒联动，对建筑渣土和储料斗中的固化材料进行翻抛、分解和混合搅拌，同时建筑渣土和固化材料被滚筒向后翻抛并松散堆置。
10.所述的自动撒料系统包括储料斗、伺服电机、震动器、缓冲弹簧、导料板、旋转辊轴、导料孔、导料槽、上传动轮、下传动轮和传动带；自动撒料系统安装在安装板上，安装板与横梁和竖梁相连接；储料斗位于翻抛机支架上部，储料斗中存放粉体状固化材料；伺服电机位于安装板上，伺服电机按一定的速度带动旋转辊轴转动，旋转辊轴上设有导料孔，旋转辊轴下方设有导料板，导料板上设有导料槽，其间粉体状固化材料由导料孔均匀的流出，再进入导料板上各自对应的导料槽，粉体状固化材料从导料槽滑下后均匀地施撒在建筑渣土表面。导料板由缓冲弹簧支撑在安装板上，导料板下方布设有震动器，以通过适当的振动，使粉体状固化材料能顺利的流出，施撒在建筑渣土表面。为了防止翻抛过程中粉体状固化材料过多的扬起飘洒在空气中，在翻抛机支架前后部分别设置有挡板，并配合吸尘系统将粉尘控制，减小扩散到翻抛机外的量。旋转辊轴和伺服电机分别连接上传动轮和下传动轮，上传动轮和下传动轮之间通过传动带连接。
11.所述的吸尘系统包括吸尘系统主机、吸尘头和回料管；吸尘系统主机位于储料斗
一侧，吸尘系统主机包括电机、真空泵、除尘器、消声器和卸灰阀，吸尘头位于支撑结构上方，吸尘头通过软管与吸尘系统主机相连，吸尘系统主机通过回料管连接至储料斗，真空泵抽吸足够的含尘空气，并输送至除尘器中，再打开卸灰阀将除尘器中的粉尘通过回料管输送至储料斗中。
12.所述的喷雾系统包括水箱、喷雾主杆、喷头和喷杆，水箱安装在翻抛机支架上，水箱通过喷雾主杆与喷杆连接，在喷杆上布设有若干个喷头，喷杆搁置在位于翻抛机支架后部的支杆上，支杆与翻抛机支架相连；喷雾过程中，喷雾端会喷出雾化液体随着翻抛机的不断向前行走，大部分含有雾化液体的空气均会位于翻抛机的身后位置，使得飘出的粉尘得到喷雾除尘。在翻抛机主机反向运行时，可以将其调整到相反方向。
13.所述的控制系统包括工控机、plc控制器、交换机和数据采集卡，数据采集卡通过以太网和交换机连接plc控制器，plc控制器通过以太网连接工控机；数据采集卡通过以太网、交换机将数据发送到plc控制器；plc控制器将处理后的数据通过以太网发送给工控机；所述的工控机、plc控制器、交换机和数据采集卡均位于远程操作台。
14.作为优选：翻抛机主机可以是现有的槽式翻抛机或行走式翻堆机，翻抛滚筒直径30
‑
50cm。
15.作为优选：翻抛机由微电脑操控，无返程、双向工作，单槽工作幅宽涵盖3
‑
6m，可无限并列多槽，随时扩增生产容量。
16.作为优选：直立翻抛叶片与翻抛轴之间通过螺栓紧固，采用错位方式排列，间距5
‑
10cm，叶片长度20
‑
40cm。
17.作为优选：翻抛深度可达0.5m
‑
0.8m，建筑渣土松铺高度不宜超过1m。
18.作为优选：粉体状固化材料可以是粉煤灰、中细砂或生石灰中的一种或几种的混合料，掺量5％
‑
10％。
19.作为优选：旋转辊轴的转速应根据建筑渣土摊铺高度、宽度，翻抛机的运行速度以及粉体状固化材料的掺量，由控制系统控制伺服电机按一定的速度带动旋转辊轴转动，使粉体状固化材料均速流入导料槽，进而施撒在建筑渣土表面。
20.作为优选：导料孔孔径宜为0.3
‑
0.6mm。
21.作为优选：吸尘系统真空压力200
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260mbar，马达风量300
‑
380m3/h，并应根据所掺粉体状固化材料的粒度综合确定。
22.本实用新型的有益效果是：
23.1、相较于利用挖掘机或拌和站将建筑渣土与固化材料分解，并经过晾晒脱水后再进行分解、拌和施工，本实用新型利用翻抛机及分解系统对含水量高、黏性大的建筑渣土分解，可以实现建筑渣土处治的工业化，受天气影响小，工效高，减少了人工的劳动强度。
24.2、本实用新型利用微电脑操作控制翻抛机、撒料系统，翻抛分解系统无返程、双向工作，可无限并列多槽，随时扩增生产容量，自动撒料系统可精确布撒粉体固化材料，翻抛滚筒上设置螺旋翻抛叶片和直立翻抛叶片能对建筑渣土和固化材料进行充分的翻起、分解和混合搅拌，达到预期效果。
25.3、本实用新型设置吸尘系统和喷雾系统，将翻抛系统内部扬起的粉尘抽吸控制，减小扩散到翻抛机外的量，并利用喷雾系统将扩散到翻抛系统外的粉尘除去，改善作业现场环境质量。
26.4、本实用新型的翻抛机及分解系统具有结构合理、安装方便、翻抛均匀、动力消耗低、设备成本低的特点，且能节省劳动力成本。
附图说明
27.图1为建筑渣土分解系统(翻抛机)立面图；
28.图2为建筑渣土分解系统(翻抛机)剖面图；
29.图3为自动撒料系统示意图；
30.图4为控制系统示意图；
31.图5为混合搅拌成型制成的椭球颗粒示意图；
32.图6为固化后的土抗压强度曲线图；
33.图7为浸水后的土抗压强度曲线图。
34.附图标记说明：1
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翻抛机支架；2
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翻抛驱动电机；3
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行走驱动电机；4
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传动机构；5
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翻抛轴；6
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螺旋翻抛叶片；7
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直立翻抛叶片；8
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翻抛钩；9
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行走滚轮；10
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支撑结构；11
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储料斗；12
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回料管；13
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吸尘系统主机；14
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吸尘头；15
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水箱；16
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喷雾主杆；17
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喷头；18
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喷杆； 19
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支杆；20
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挡板；21
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震动器；22
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缓冲弹簧；23
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导料板；24
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旋转辊轴；25
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建筑渣土；26
‑ꢀ
安装板；27
‑
上传动轮；28
‑
下传动轮；29
‑
传动带；30
‑
伺服电机；31
‑
导料孔；32
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导料槽； 33
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轨道；34
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翻抛滚筒；35
‑
横梁；36
‑
竖梁。
具体实施方式
35.下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
36.为解决含水量高、黏性大建筑渣土的分解问题，本实用新型在有机废弃物生物发酵领域的翻抛机技术的基础上，通过对其进行增大电机功率、增设自动撒料系统、吸尘系统和喷雾系统，改进螺旋翻抛叶片和直立翻抛叶片的结构和布设方式，使之适应含水量高黏性土质的建筑渣土的分解、翻抛、搅拌问题，进而提出一种高含水量建筑渣土的分解系统及分解方法。相较于传统的利用挖掘机现场或拌和站将建筑渣土与固化材料分解，本实用新型利用微电脑操作翻抛机及分解系统对含水量高、黏性大的建筑渣土分解，翻抛滚筒上设置的螺旋翻抛叶片和直立翻抛叶片能对建筑渣土和固化材料进行充分的翻起、分解、搅拌及混合均匀，达到预期效果；吸尘系统和喷雾系统可将翻抛系统内部扬起的粉尘抽吸控制，减小扩散到翻抛机外的量，并利用喷雾系统将扩散到翻抛系统外的粉尘除去，改善作业现场环境质量。本实用新型可以实现建筑渣土处治的工业化，减少人工的劳动强度，工效高，可无限并列多槽，随时扩增生产容量。本实用新型的翻抛机及分解系统具有结构合理、安装方便、翻抛均匀、动力消耗低、设备成本低的特点，且能自动化控制运行，节省劳动力成本。
37.实施例一
38.如图1
‑
4所示，所述的高含水量建筑渣土的分解系统，包括翻抛机主机、翻抛装置、自动撒料系统、吸尘系统、喷雾系统和控制系统组成。
39.如图1
‑
3所示的翻抛机主机包括翻抛机支架1和行走驱动电机3；所述翻抛机支架
包括横梁35和竖梁36，横梁和竖梁由螺栓连接，横梁和竖梁之间设置一系列连接杆件，使翻抛机支架1稳固，并具备较大的承载性能；翻抛机支架1两侧呈前后布置的两组行走滚轮9设置于支撑结构10上的轨道33，行走滚轮9支撑在轨道上带动支架沿着轨道做来回运动，翻抛机支架1架设在建筑渣土25的上方，建筑渣土25位于支撑结构10内。
40.如图1
‑
3所示的翻抛装置包括翻抛机支架1下部的传动机构4和水平方向的翻抛轴5，所述翻抛轴5通过传动机构4与翻抛驱动电机2联动，翻抛驱动电机2位于翻抛机支架1上；所述翻抛轴5表面设有翻抛滚筒34，翻抛滚筒34上设有螺旋翻抛叶片6，所述翻抛滚筒34 中部还设置有直立翻抛叶片7，直立翻抛叶片7端部设有翻抛钩8；翻抛驱动电机2带动翻抛轴5和翻抛滚筒34联动，对建筑渣土25和储料斗11中的固化材料进行翻抛、分解和混合搅拌，同时建筑渣土和固化材料被滚筒向后翻抛并松散堆置。
41.如图1
‑
3所示的自动撒料系统包括储料斗11、伺服电机30、震动器21、缓冲弹簧22、导料板23、旋转辊轴24、导料孔31、导料槽32、上传动轮27、下传动轮28和传动带29；自动撒料系统安装在安装板26上，安装板26与横梁35和竖梁36相连接；储料斗11位于翻抛机支架1上部，储料斗11中存放粉体状固化材料；伺服电机30位于安装板26上，伺服电机30按一定的速度带动旋转辊轴24转动，旋转辊轴24上设有导料孔31，旋转辊轴24下方设有导料板23，导料板23上设有导料槽32，其间粉体状固化材料由导料孔31均匀的流出，再进入导料板23上各自对应的导料槽32，粉体状固化材料从导料槽32滑下后均匀地施撒在建筑渣土25表面。导料板23由缓冲弹簧22支撑在安装板26上，导料板23下方布设有震动器21，以通过适当的振动，使粉体状固化材料能顺利的流出，施撒在建筑渣土25表面。为了防止翻抛过程中粉体状固化材料过多的扬起飘洒在空气中，在翻抛机支架1前后部分别设置有挡板20，并配合吸尘系统将粉尘控制，减小扩散到翻抛机外的量。
42.如图1
‑
3所示的吸尘系统包括吸尘系统主机13、吸尘头14和回料管12；吸尘系统主机 13位于储料斗11一侧，吸尘系统主机13包括电机、真空泵、除尘器、消声器、卸灰阀等部件，吸尘头14位于支撑结构10上方，吸尘头14通过软管与吸尘系统主机13相连，吸尘系统主机13通过回料管12连接至储料斗11，真空泵抽吸足够的含尘空气，并输送至除尘器中，再打开卸灰阀将除尘器中的粉尘通过回料管12输送至储料斗11中。
43.如图1
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3所示的喷雾系统包括水箱15、喷雾主杆16、喷头17和喷杆18，水箱15安装在翻抛机支架1上，水箱15通过喷雾主杆16与喷杆18连接，在喷杆18上布设有若干个喷头17，喷杆18搁置在位于翻抛机支架1后部的支杆19上，支杆19与翻抛机支架相连；喷雾过程中，喷雾端会喷出雾化液体随着翻抛机的不断向前行走，大部分含有雾化液体的空气均会位于翻抛机的身后位置，使得飘出的粉尘得到喷雾除尘。在翻抛机主机反向运行时，可以将其调整到相反方向。
44.如图4所示的控制系统包括工控机、plc控制器、交换机和数据采集卡，数据采集卡通过以太网和交换机连接plc控制器，plc控制器通过以太网连接工控机；数据采集卡通过以太网、交换机将数据发送到plc控制器；plc控制器将处理后的数据通过以太网发送给工控机；所述的工控机、plc控制器、交换机和数据采集卡均位于远程操作台。
45.本实施例中，翻抛机主机1可以是现有的槽式翻抛机、行走式翻堆机，翻抛滚筒直径 30
‑
50cm，由微电脑操控，无返程、双向工作，单槽工作幅宽涵盖3
‑
6m，可无限并列多槽，随时扩增生产容量。
46.本实施例中，直立翻抛叶片与翻抛轴之间采用螺栓紧固，采用错位方式排列，采用间距 5
‑
10cm，叶片长度20
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40cm，不漏土。翻抛深度可达0.5m
‑
0.8m。
47.本实施例中，粉体状固化材料可以是粉煤灰、中细砂、生石灰等，或以上几种材料的混合料，掺量5％
‑
10％。
48.本实施例中，旋转辊轴24的转速应根据建筑渣土摊铺高度、宽度，翻抛机的运行速度以及粉体状固化材料的掺量，由控制系统控制伺服电机按一定的速度带动旋转辊轴转动，使粉体状固化材料均速流入导料槽，进而施撒在建筑渣土表面。
49.本实施例中，吸尘系统真空压力200
‑
260mbar，马达风量300
‑
380m3/h，并应根据所掺粉体状固化材料的粒度综合确定。
50.本实施例中，导料孔31孔径宜为0.3
‑
0.6mm。
51.本实施例中，旋转辊轴24和伺服电机30分别连接上传动轮27和下传动轮28，上传动轮27和下传动轮28之间通过传动带29连接。
52.实施例二
53.所述高含水量建筑渣土的分解系统的分解方法，其主要步骤包括：
54.s1、建筑渣土摊铺。在建筑渣土运到处置场地之后，渣土车沿着翻抛机及分解系统行进方向在槽幅范围内进行倒车卸土，土体堆放成条垛状，再利用挖掘设备整平渣土表面，使得其松铺高度不超过0.8m。在此过程中，翻抛机及分解系统应移到远离卸土的方向。
55.s2、粉体固化料配比。根据整平后的建筑渣土高度以及槽幅宽度，计算单位面积建筑渣土的方量，并根据该类型建筑渣土中粉体固化料的掺量百分比，确定单位面积上建筑渣土表面粉体固化料的施撒量。
56.s3、粉体固化料施撒。在计算确定单位面积上建筑渣土表面粉体固化料的施撒量后，设定好翻抛机前移、后移运行参数和撒料旋转辊轴运行参数，使两者配合条件下的运行和出料速度能够满足单位面积上建筑渣土表面粉体固化料的施撒量的要求。启动翻抛机及分解系统的控制系统，使翻抛机的行走滚轮开始运行，并开启自动撒料系统的伺服电机，使旋转辊轴转动，储料斗中的粉体固化料沿辊轴上的导料孔流出，再沿着导料板上的导料槽施撒到建筑渣土表面。
57.为了防止翻抛过程中粉体状固化材料过多的扬起飘洒在空气中，借助翻抛机前后的挡板，并启动吸尘系统，在低档下将翻抛分解系统内部扬起的粉尘抽吸控制，减小扩散到翻抛机外的量。扩散到翻抛机外的粉尘，则采用喷雾系统进行除尘。
58.s4、建筑渣土翻抛分解。在粉体固化料施撒完成后，设定好工控机上翻抛机前移、后移运行参数，翻抛轴的转速参数，启动翻抛机、吸尘系统和喷雾系统，由行走驱动电机驱动翻抛机及分解系统在轨道上来回运动，由翻抛驱动电机驱动翻抛轴转动，并带动翻抛滚筒转动，其上的螺旋翻抛叶片和直立翻抛叶片对建筑渣土和粉体固化材料进行破碎、分解和混合搅拌，同时建筑渣土和固化材料被滚筒向后翻抛并松散堆置。在翻抛分解过程，吸尘系统在高档位下运行，将翻抛系统内部扬起的粉尘抽吸控制，减小扩散到翻抛机外的量，并利用喷雾系统将扩散到翻抛系统外的粉尘除去。建筑渣土的翻抛次数为3
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4遍/槽，并应根据建筑渣土的含水量和粉体固化材料的掺量适当调整。
59.s5、分解系统自动控制。建筑渣土翻抛分解过程的翻抛机前移、后移运行参数，撒料旋转辊轴运行参数和翻抛轴的转速参数在远程操作台的工控机界面上进行设定，通过以
太网、交换机，由plc控制翻抛机的运行参数、撒料旋转辊轴运行参数和翻抛轴的转速参数，相关参数设定好后，选择确定，启动建筑渣土翻抛分解系统；翻抛完成后，选择停止，关闭建筑渣土翻抛分解系统。
60.实施例三
61.本实施例依托宁波奉化区未来城科普中心项目，该项目是集规划展示、学术研究、文化交流、教育实践、商务休闲等多功能为一体的城市综合性公共服务项目，占地56777平方米，建筑面积约1.9万平方米。工程中大型基坑的开挖将产生大量工程渣土，根据前期的取样、试验结果表明，该场地渣土主要为软土，含水率达40％以上。因此，以该工程的建筑渣土为例开展了分解试验。步骤如下：
62.(1)建筑渣土摊铺。试验用的建筑渣土两车，约40m3，建筑渣土运到处置试验场地之后，卸土堆放成条垛状，再利用挖掘整平渣土表面，使得其松铺高度0.6m。
63.(2)测定土体的水量42.1％，采用粉煤灰作为分解固化料，掺量10％。设定翻抛机运行速度5km/h进行撒料，分铺到建筑渣土表面。开启吸尘系统，在低档下将翻抛分解系统内部扬起的粉尘抽吸控制。
64.(3)在粉体固化料施撒完成后，同样按运行5km/h设定翻抛机前移、后移速度，翻抛轴的转速1000转/分钟，同时开启吸尘系统和喷雾系统，翻抛次数为4遍。
65.在翻抛完成后，将建筑渣土、粉煤灰混合土静置2天，再将其与固化剂混合搅拌，成型制成椭球颗粒，如图5所示。取样试验结果如图6、7所示：由图6可以看出，固化后的土7 天抗压强度在2.7
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3.4mpa之间；而在浸水24h之后其强度有较大幅度的下降，如图7所示。