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1、10申请公布号CN102505948A43申请公布日20120620CN102505948ACN102505948A21申请号201110331668022申请日20111027E21D15/02200601E21D15/58200601C04B28/0620060171申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号72发明人陈兵74专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中54发明名称一种用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱及制备方法57摘要本发明提供一种用于煤矿支护的EPS泡沫混凝土罐型墩柱，其特征是它呈整体式圆柱体结构，包括薄壁钢管与内填的轻质高强EPS泡沫。
2、混凝土；所述的EPS泡沫混凝土要求表观密度控制在400KG/M3以内，抗压强度达到25MPA以上。还提供相应的混凝土制备方法。本发明具有结构简单，制造方便，重量轻，强度高和抗变形能力强等优点，不仅适用于煤矿巷道的支护，也可广泛用于圆形桥墩模板、各类支撑等工程领域的柱状结构。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图3页1/1页21一种用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，其呈整体式柱体结构，其包括薄壁钢管和填充在薄壁钢管内的EPS轻质高强混凝土。2根据权利要求1所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征。
3、在于，薄壁钢管呈圆柱体结构，薄壁钢管直径为65MM100MM，管壁厚度为1MM，钢材选用Q235；或者薄壁钢管为方薄壁钢管。3权利要求1或2所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，用于填充薄壁钢管的EPS轻质泡沫混凝土表观密度为400KG/M3以内，抗压强度达到25MPA以上。4权利要求1至3中任一项所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，所述EPS轻质高强混凝土材料组分包括硅酸盐水泥、高铝水泥、微硅粉、胶粉、EPS泡沫颗粒、高效减水剂、聚丙烯纤维、泡沫剂和水，其中，硅酸盐水泥用量为230300KG/M3，高铝水泥用量015KG/M3，微硅粉用量1025KG/M3，胶粉。
4、用量为05KG/M3，EPS泡沫颗粒用量为1520KG/M3,聚丙烯纤维掺量为0102KG/M3，泡沫剂用量为1018KG/M3，水用量60100KG/M3，高效减水剂为胶凝材料质量的0610，其中，所述胶凝材料的质量是指所述水泥、高铝水泥和微硅粉的总质量。5权利要求4所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，符合如下任一种或任多种技术特征所述硅酸盐水泥采用PO525水泥；所述高铝水泥采用625高铝水泥；所述聚丙烯纤维的长度为9MM；所述高效减水剂采用奈磺酸盐类系高效减水剂液体，其固含量在40。6权利要求4或5所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，所述微硅粉采用颗粒粒径。
5、为00101M，SIO2含量大于90。7权利要求4至6中任一项所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，所述胶粉采用遇水可分散的乙烯、月桂酸乙烯酯、氯乙烯三元共聚胶粉。8权利要求4至7中任一项所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，所述EPS颗粒采用直径小于1MM的颗粒。9权利要求4至8中任一项所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，所述发泡剂采用蛋白质类发泡剂。10一种权利要求1至9中任一项所述的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱中的EPS轻质高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤顺序进行拌和浇注灌入薄壁钢管中先将按配合比设计要求的硅酸盐水泥、高铝水泥。
6、和微硅粉进行干拌30秒，加入60水和减水剂搅拌1分钟，加入EPS颗粒，其搅拌时间为30秒1分钟，将剩余的水和发泡剂加入，搅拌152分钟，然后浇注到薄壁钢管中。权利要求书CN102505948A1/3页3一种用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱及制备方法技术领域0001本发明涉及一种坑道支护材料，尤其是地下采煤作业中常用的用于支撑巷道的支护柱，具体地涉及一种超轻质泡沫混凝土煤矿罐型支护柱。背景技术0002我国煤矿主要是井工开采，需要在井下开掘大量巷道，据不完全统计，我国国有大中型煤矿每年新掘进的巷道总长度高达数千公里。面对如此大规模的地下工程，保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与生产具有重要的意义，巷。
7、道的支护成本、速度、可靠性直接影响煤炭企业的经济效益与安全生产。0003沿空留巷支护技术自20世纪50年代开始在我国使用，并取得了较大的发展，但还存在着一些技术难题未能很好的解决。沿空留巷技术成败关键在于支护措施的采取，而巷旁支护作为沿空留巷技术支护的难点，在我国一直没有得到很好地解决。目前应用较多的巷旁支护形式主要有木垛、混凝土柱、钢柱等。混凝土柱重量较大，搬运不便，液压式钢柱成本较高，而木垛的承载力离散性较大，原本的承载力也有限，且容易腐朽。此外，这些支护方式还存在支护阻力、可压缩性等力学性能与沿空留巷围岩变形不相适应、效果差和劳动效力低等不足。因此，采用新技术、新材料制造巷旁支护柱显得非。
8、常迫切。0004EPS轻质高强混凝土是一种大变形、高吸能的新型混凝土材料。在薄壁钢管中填充EPS轻质高强混凝土，利用其优异的延性，当材料单向受压达到屈服极限后，随着变形的增加，材料仍能保持较高的承载能力，借助钢管壳的约束作用使混凝土处于三向受力状态，从而使夹心EPS混凝土具有更高的抗压强度和抗变形能力。本发明基于这样一个基本原理，提出了一种在薄壁钢管中填充超轻质高强EPS混凝土的罐型支护柱，根据不同工况下支护要求，生产出不同直径、不同抗压强度的罐型墩柱。发明内容0005本发明的目的在于针对现有技术中的各类煤矿支护柱存在的成本高或自重大或寿命短或抗变形能力小等不足，设计制备一种轻质高强、易搬运、。
9、抗变形能力强的EPS泡沫混凝土罐型墩柱及所用EPS泡沫混凝土。0006根据本发明的一个方面，提供一种用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其特征在于，其呈整体式柱体结构，其包括薄壁钢管和填充在薄壁钢管内的EPS轻质高强混凝土。0007优选地，所述的薄壁钢管，其管径为65MM100MM，管壁厚度为1MM，钢材采用Q235。0008优选地，所述的EPS轻质高强混凝土表观密度为400KG/M3以内，抗压强度达到25MPA以上。0009优选地，所述的EPS轻质高强混凝土包括硅酸盐水泥、高铝水泥、微硅粉、胶粉、EPS泡沫颗粒、高效减水剂、聚丙烯纤维、泡沫剂和水，其中硅酸盐水泥用量为230300KG/M3，高。
10、铝水泥用量015KG/M3，微硅粉用量1025KG/M3，胶粉用量为05KG/M3，EPS泡沫颗粒用量为1520KG/M3,聚丙烯纤维掺量为0102KG/M3，泡沫剂用量为1018KG/M3，水说明书CN102505948A2/3页4用量60100KG/M3，高效减水剂为胶凝材料（水泥、高铝水泥和微硅粉）质量的0610。0010优选地，所述硅酸盐水泥宜选用PO525水泥。0011优选地，所述的微硅粉宜选用颗粒粒径为00101M，SIO2含量大于90。0012优选地，所述高铝水泥宜选用625高铝水泥。0013优选地，所述的胶粉宜选用遇水可分散的乙烯、月桂酸乙烯酯、氯乙烯三元共聚胶粉。0014优选。
11、地，所述的EPS颗粒宜选用直径小于1MM的颗粒。0015优选地，所述的聚丙烯纤维，其特征是长度为9MM。0016优选地，所述的发泡剂选用蛋白质类发泡剂。0017优选地，所述的高效减水剂选用奈磺酸盐类系高效减水剂液体，其固含量在40左右。0018根据本发明的另一个方面，提供一种根据本发明提供的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱中的EPS轻质高强混凝土的制备方法，包括如下步骤顺序进行拌和浇注灌入薄壁钢管中先将按配合比设计要求的硅酸盐水泥、高铝水泥和微硅粉进行干拌30秒，加入60水和减水剂搅拌1分钟，加入EPS颗粒，其搅拌时间为30秒1分钟，将剩余的水和发泡剂加入，搅拌152分钟，然后浇注到薄壁钢管中。
12、。0019本发明的优点在于通过选用合适的原材料和配比的精心设计配制出高强超轻EPS泡沫混凝土并将其填充于薄壁钢管中，形成罐型墩柱，有效解决了传统木垛及密集支护过程中存在的矸石沉缩量大、巷内支架变形严重、维护工作量大、安全性差等问题，带来了如下有益的效果轻质高强，受力可靠具有抗较大变形能力，成本低、安装方便，易运输。该发明不仅适用于煤矿巷道的支护，也可用于圆形桥墩模板、各类支撑等工程领域的柱状结构。附图说明0020图1是本发明的整体结构示意图。0021图2是实施例1墩柱受压荷载变形曲线。0022图3是实施例2墩柱受压荷载变形曲线。具体实施方式0023结合本发明内容提供以下实施例根据本发明提供的用。
13、于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱，其呈整体式柱体结构，其包括薄壁钢管1和填充在薄壁钢管内的EPS轻质高强混凝土2。其中，薄壁钢管呈圆柱体结构，薄壁钢管直径为65MM100MM，钢材选用Q235；而在一个变化例中，薄壁钢管可以为方薄壁钢管。用于填充薄壁钢管的EPS轻质泡沫混凝土表观密度为400KG/M3以内，抗压强度达到25MPA以上。0024具体地，所述EPS轻质高强混凝土材料组分包括硅酸盐水泥、高铝水泥、微硅粉、胶粉、EPS泡沫颗粒、高效减水剂、聚丙烯纤维、泡沫剂和水，其中，硅酸盐水泥用量为230300KG/M3，高铝水泥用量015KG/M3，微硅粉用量1025KG/M3，胶粉用量为05KG/。
14、M3，EPS泡沫颗粒用量为1520KG/M3,聚丙烯纤维掺量为0102KG/M3，泡沫剂用量为1018说明书CN102505948A3/3页5KG/M3，水用量60100KG/M3，高效减水剂为胶凝材料质量的0610，其中，所述胶凝材料的质量是指所述水泥、高铝水泥和微硅粉的总质量。0025更为具体地，所述硅酸盐水泥采用PO525水泥，所述高铝水泥采用625高铝水泥，所述聚丙烯纤维的长度为9MM，所述高效减水剂采用奈磺酸盐类系高效减水剂液体，其固含量在40。所述微硅粉采用颗粒粒径为00101M，SIO2含量大于90。所述胶粉采用遇水可分散的乙烯、月桂酸乙烯酯、氯乙烯三元共聚胶粉。所述EPS颗粒采。
15、用直径小于1MM的颗粒。所述发泡剂采用蛋白质类发泡剂。0026进一步地，根据本发明提供的用于煤矿支护用泡沫混凝土罐型墩柱中的EPS轻质高强混凝土的制备方法中，用于填充薄壁钢管制备罐形墩柱的EPS轻质高强混凝土由硅酸盐水泥、高铝水泥、微硅粉、胶粉、EPS泡沫颗粒、高效减水剂、聚丙烯纤维、泡沫剂和水按一定比例、以如下工艺方法完成拌和并浇注到不同管径的薄壁钢管形成罐形墩柱先将按配合比设计要求的硅酸盐水泥、高铝水泥和微硅粉进行干拌30秒，加入60水和减水剂搅拌1分钟，加入EPS颗粒，其搅拌时间为30秒1分钟，将剩余的水和发泡剂加入，搅拌152分钟，然后浇注到薄壁钢管中。0027制备的用于填充薄壁钢管的EPS轻质高强混凝土单位体积的各组成及薄壁钢管直径如下具体实施的结果如下从以上测试结果可见本发明的轻质高强EPS泡沫混凝土墩柱具有较高的承载力，远高于木垛的承载力（木垛最大承载力为336吨，平均承载力为2848吨），是一种值得大力推广应用的煤矿支护新型材料。说明书CN102505948A1/3页6图1说明书附图CN102505948A2/3页7图2说明书附图CN102505948A3/3页8图3说明书附图CN102505948A。