立轴搅拌是一种常见的搅拌形式,因其对物料搅拌作用强烈、剪切分散彻底,在建筑、化工、生物制药等领域有着广泛运用。复式搅拌工艺将水泥裹覆后的粗骨料和水泥砂浆先分步搅拌制备再混合为混凝土,在改善混凝土界面和水泥团聚现象上有显著效果。工艺中水泥裹覆粗骨料的造壳可以用卧轴搅拌机完成,对水泥砂浆的搅拌则需要使用立轴搅拌机来实现水泥均匀分散。考虑到作为复式搅拌中间产物的水泥砂浆水灰比低,与标准砂浆相比流动性更差,因此对搅拌机的要求也与生产混凝土所用的立轴搅拌机不同。国内外用于中高速混合的搅拌设备多用于混合粉末、膏体或液体材料,未针对建筑材料如水泥砂浆进行专门研究开发。本文通过开展仿真与实际试验,探究了立轴砂浆搅拌的机理及搅拌机合理结构和参数,对实现和推动复式分步搅拌工艺及设备具有重要意义。论文首先从混凝土复式搅拌和立轴搅拌的机理研究出发,分析了复式搅拌改善混凝土微观界面和立轴搅拌实现不同搅拌作用效果的方式,提出当表面润湿的石头均匀覆上水泥后,加入先拌的水泥砂浆,搅拌一定时间后混凝土的强度指标显著提升,证明微观上混凝土原先存在的界面断层和气孔等缺陷得到了明显改善;通过仿真试验验证了立轴砂浆搅拌时料流运动形态,改变搅拌机的结构参数和运动参数获得了颗粒搅拌的均匀性与搅拌筒内壁受压值数据,发现立轴搅拌机的高速搅拌装置搅拌半径、低速搬运翻料装置转速、高速搅拌轴偏心程度等参数均会对搅拌均匀性和物料受力产生一定程度影响。根据理论分析及仿真试验数据,设计了实际试验的正交、对比试验方案,两组正交试验分别从高速搅拌及低速搅拌装置结构及参数对搅拌效果的影响切入,研究了立轴砂浆搅拌机的不同结构与参数对搅拌质量的影响,选定了较优参数组合。试验结果证明,在搅拌流动性差的水泥砂浆时,搅拌装置结构参数宜优先使用较小高度、较短高速搅拌叶片和较大的侧刮叶片长度,更快的高速叶片搅拌转速和低速搅拌叶片转速会提升搅拌效果,搅拌不需更长时间以保证砂浆的工作性能,通过试验选定的搅拌参数可以提升砂浆拌合均匀性和混凝土成品的强度。试验选定的立轴砂浆搅拌较优参数组合为使用高速搅拌剪切叶片高度为40 mm,搅拌半径为70 mm;低速底刮叶片倾角为45°,低速侧刮叶片高度为238 mm;低速搅拌轴转速为55 r/min,高速搅拌轴转速为500 r/min,搅拌时间2 min。