[发明专利]煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱

权利要求书

1.一种煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱，其特征在于：预制柱由泡沫混凝土浇筑而成；预制柱结构包括预制底柱、中间预制柱、预制顶柱和灌浆套筒；所述预制底柱和中间预制柱顶面有凹槽，且上部埋置有灌浆套筒，预制顶柱和中间预制柱下部有凸起，凸起对应插入凹槽内，各柱下部露出纵向钢筋可插入灌浆套筒内，预制顶柱、中间预制柱和预制底柱固定叠放在一起。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱，其特征在于：预制底柱底座的截面大于预制底柱的截面，预制底柱位于单体预制柱底部放置于巷道底板上，在预制底柱凹槽内预先倒入少量快硬无收缩灌浆料，中间预制柱和预制顶柱下部的凸起和内置纵向钢筋分别插入其下柱的凹槽和埋置于每一节预制柱上部的灌浆套筒。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱，其特征在于：每一节预制柱的高度和边长的比例为3~6，各预制柱截面为正方形，边长为250～300㎜，各预制柱高度为1～1.5m；

凸起与凹槽形状均为正方形，凹槽边长大于凸起边长5～10㎜，凹槽深度大于凸起高度5～10㎜，凸起体积略小于凹槽体积。

4.根据权利要求1所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱，其特征在于：埋置于预制底柱和中间预制柱上部的灌浆套筒，为圆筒形结构，其下部侧面有注浆口，上部侧面有排浆口；从注浆口注入料浆，当上部排浆口有浆料溢出时说明灌浆套筒内已注满料浆；

预制底柱和中间预制柱内部的纵向钢筋上端插入灌浆套筒内，与插入套筒中的上部预制柱的纵向钢筋搭接，随后向灌浆套筒注浆口注入快硬无收缩灌浆料，灌浆料硬化后使钢筋和套筒紧密结合起来。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱，其特征在于：预制顶柱、中间预制柱和预制底柱均设有纵向钢筋和箍筋，预制顶柱和中间预制柱下部的凸起内设有纵筋和箍筋所组成的钢筋骨架，纵向钢筋直径不小于12㎜，不少于4根，全部纵向钢筋的配筋率不超过5%。

6.根据权利要求1所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱，其特征在于：预制柱由煤矸石泡沫混凝土浇筑而成；所述煤矸石泡沫混凝土，按质量含量计，由以下组分的原料制备得到：水泥30～35份，煤矸石30～35份，动物蛋白发泡剂0.05～0.1份，减水剂0.2～0.4份，水25～30份。

7.根据权利要求6所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱，其特征在于：所述发泡剂为动物蛋白发泡剂；所述动物蛋白发泡剂的浓度为2～3%；

所述减水剂选择萘系减水剂。

8.根据权利要求1所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱，其特征在于：所述煤矸石为经过热活化和机械活化后的煤矸石；所述热活化为在750～800℃高温下煅烧1～2h，机械活化为使用辊式破碎机将煤矸石打碎，粒径为1～4㎜。

9.一种权利要求1~8任一项所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将发泡剂和水拌合均匀制成发泡剂溶液，放入搅拌器中充分搅拌，以得到更多泡沫，搅拌器搅拌时间优选在 15～20 分钟；

（2）将称量好的水泥和煤矸石放入水泥胶砂搅拌机中以转速135-145r/min搅拌1～5分钟，得到混合均匀的干物料；

（3）将调配好的减水剂溶液倒入搅拌均匀的干物料中，随后以135-145r/min的转速搅拌1～5分钟，再以转速275-295r/min搅拌5～10分钟，得到煤矸石水泥净浆；

（4）向所述煤矸石水泥净浆中加入已制备好的泡沫，以135-145r/min搅拌 1～5 分钟，得到煤矸石泡沫混凝土；

（5）将所述煤矸石泡沫混凝土装入相应的预制柱模具中，经振动台振动10～15s后常温下静置 24 小时后脱模；脱模后的预制柱构件进行养护，得到泡沫混凝土制成的预制柱。

10.一种权利要求1~8任一项所述的煤矿井下矿用泡沫混凝土单体预制柱的装配方法，其特征在于包括以下步骤：

实施时先将所需放置预制柱部分的巷道底板整平，放置预制底柱，在预制底柱上部的凹槽内倒入少量快硬无收缩灌浆料以填补对接后的缝隙，随后将中间预制柱凸起插入预制底柱的凹槽内，中间预制柱的纵向钢筋插入埋置在预制底柱上部的灌浆套筒内，以同样步骤完成预制顶柱和中间预制柱的对接，对接完成后依次将快硬无收缩灌浆料由灌浆套筒底部注浆口注入，直至排浆口有浆料溢出，用橡胶塞封堵，待硬化后拔出橡胶塞。