强制式搅拌机是随着混凝土及其施工工艺的发展而逐渐发展起来的机型,具有搅拌质量好、生产效率高的优点,因此在目前的混凝土搅拌设备中得到了广泛应用。搅拌低效区是该类机型的固有缺陷,严重地影响了混凝土的搅拌质量和效率。但目前国内外普遍对这一问题缺乏认识,没有进行过专门的研究。本文针对强制式搅拌机的低效区问题,对其产生原因及消除方法进行了系统的研究。 论文首先从混凝土的搅拌理论出发,分析了传统搅拌概念的片面性,通过对混凝土形成过程中混合料运动规律及搅拌装置与混合料间相互作用关系的研究,提出了新的搅拌概念,认为一个完善的搅拌过程,物料的位移必须由良好配合的对流运动和扩散运动来完成;并在此基础上,提出了以均匀度和强度为检验指标的搅拌设备性能评价的新的指标体系。 从搅拌机结构和混凝土的流变特性出发,分析了强制式搅拌机低效区产生的原因,揭示了搅拌装置存在的速度梯度问题;同时根据新的搅拌概念,提出了3种消除或减弱低效区的方法,并对各自的消除机理和效果分别进行了阐述,指出要有效地消除低效区,必须采用其它辅助方式或对现有结构进行改进。 根据提出的振动搅拌和双排搅拌叶片结构,本文以普遍使用的双卧轴搅拌机为应用目标,分别研制了双卧轴振动搅拌和双排叶片搅拌的试验样机,通过理论分析和试验研究相结合的方法,研究了相应搅拌机的工作机构参数对搅拌质量的影响,确定了各参数的合理取值范围及相互匹配关系,测定了样机的工作性能并与普通强制搅拌进行了对比试验。试验结果表明,振动搅拌法和双排搅拌叶片结构能有效地消除搅拌低效区,提高混凝土的搅拌质量和效率。 论文最后还对消除低效区的工业化应用进行了研究,分别设计了双卧轴振动搅拌和双排叶片搅拌的工业样机,并且初步完成了双排叶片搅拌机的工业化试验,证明了这种消除方法的可行性和有效性。