一種混凝土人工魚礁材料的製備方法與流程

2023-10-06 17:13:14 2

本發明涉及一種混凝土人工魚礁材料的製備方法，屬於人工魚礁製備技術領域。

背景技術：

人工魚礁是人為在海中設置的構造物，其目的是改善海域生態環境，營造海洋生物棲息的良好環境，為魚類等提供繁殖、生長、索餌和庇敵的場所，達到保護、增殖和提高漁獲量的目的。目前國內外已經廣泛的開展人工魚礁建設，進行近海海洋生物棲息地和漁場的修復，而且取得了較好的效果。

人工魚礁多採用天然石、磚、植物等原料來建造，後來廢舊汽車、輪胎、船舶、油罐等被大量用於人工魚礁的建設。但這些廢棄物人工魚礁除存在礁體空間布局不合理、體積空間小，在海水中易分解並釋放出有害物質，不僅不能提高魚類產量，而且還會破壞海岸帶的生態環境。因此人們研究出了一種水泥混凝土人工魚礁。

混凝土作為人工魚礁，主要為甲殼類和附著生物的定居和生長提供極好的附著表面和棲息地，還可以為其他無脊椎動物和魚類提供食物和避難所。但普通水泥混凝土鹼度高，會破壞對水產資源有益的藻類及微生物的棲息環境，當普通混凝土在海水中長期浸泡時，隨著Ca(OH)2的不斷溶出，鹼性度下降。在此過程中混凝土外側會附著上耐鹼能力強的藤壺等貝殼生物，而影響了微生物的附著與藻類的生長，混凝土硬化後會在粗骨料與基質之間富集氫氧化鈣和鈣礬石等結晶粗、粘結力差的礦物，導致人工魚礁存在強度降低，耐久性差，使用壽命較短問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題：針對傳統混凝土人工魚礁硬化後會在粗骨料與基質之間富集氫氧化鈣和鈣礬石等結晶粗、粘結力差的礦物，導致人工魚礁強度降低，耐久性差，使用壽命較短的弊端，提供了一種利用煤渣與高嶺土煅燒作骨料，與石膏、水泥等混合後，在溶洞環境中碳化而得到混凝土人工魚礁材料的方法。本發明首先將預處理後的煤渣與高嶺土混合後經煅燒、球磨得煅燒料，再與石膏等混合後，加入模具中在溶洞環境中初步養護，溶洞中的二氧化碳會與物料中生成的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣，從而使鹼度降低，氫氧化鈣與鈣礬石減少，將物料脫模得魚礁混凝土，然後在混凝土表面噴塗殼聚糖、醋酸溶液等製得的混合液後，再次養護得到混凝土人工魚礁材料，本發明有效解決了人工魚礁強度降低，耐久性差，使用壽命較短的問題。本發明製備步驟簡單，所得混凝土人工魚礁材料強度高，具有較好的耐久性，耐久性提高了10～15%，硬化後混凝土人工魚礁材料緻密性好，並且最後塗覆的殼聚糖和貽貝粘蛋白可作為微生物生長的營養物質，提高微生物的附著量。

為解決上述技術問題，本發明採用如下所述的技術方案是：

（1）稱取1～2kg煤渣，加入到粉碎機中粉碎1～2h，並過50～60目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有2～3L去離子水的燒杯中，浸泡2～3天後，過濾，收集濾渣，再將濾渣置於烘箱中，在95～105℃下乾燥1～2h，將乾燥後的濾渣取出並放入燒杯中，再加入600～700g高嶺土，攪拌混合3～5min，得到混合粉末；

（2）將上述混合粉末置於馬弗爐中，以10～15℃/min速率升溫至1000～1100℃，煅燒2～3h，煅燒結束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫後，將物料取出，並移入球磨機中球磨1～2h，再過80～100目篩，收集過篩物，得到煅燒料；

（3）按重量份數計，稱取40～50份上述煅燒料、2～4份石膏、40～50份水泥、30～40份去離子水、6～8份纖維素晶須和1～3份木質素磺酸鈉，加入到球磨機中球磨1～2h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，並於CO2濃度為1200～1300ppm、溼度為80～90%的溶洞環境中，靜置養護6～7天，待養護完成後，將模具中已固化的物料脫模， 並置於溫度為18～22℃、溼度為75～85%環境中養護15～20天，養護結束，得到魚礁混凝土；

（4）按重量份數計，稱取10～15份殼聚糖、1～3份貽貝粘蛋白和70～80份質量分數為10%醋酸溶液，加入到燒杯中，攪拌混合30～40min，得到混合液，將混合液均勻噴塗於上述魚礁混凝土表面，控制噴塗量為80～90g/m2，噴塗結束，將噴塗後的魚礁混凝土在20～25℃下養護3～4h，即可得到混凝土人工魚礁材料。

本發明的應用方法：將本發明製得的混凝土人工魚礁材料剪切成立體梯狀式人工魚礁，並將其投放於水深4～6m的海水中，利用框架將其固定住即可，投放12～18個月後，經檢測，本發明的人工魚礁無有害物質釋放，抗拉強度高達80～100MPa，與傳統混凝土人工魚礁相比使用壽命延長2～3年，其表面微生物附著量達19206～22613g/m2，與傳統混凝土人工魚礁相比附著率提高了12～15%，本發明製備的混凝土人工魚礁材料可有效改善海域生態環境，營造海洋生物棲息的良好環境，產生良好的生態效益。

本發明與其他方法相比，有益技術效果是：

（1）本發明製備步驟簡單，所得混凝土人工魚礁材料強度高，與傳統混凝土魚礁材料相比強度提高20～25%；

（2）本發明混凝土人工魚礁材料具有較好的耐久性，與傳統混凝土人工魚礁相比耐久性提高了10～15%。

具體實施方式

首先稱取1～2kg煤渣，加入到粉碎機中粉碎1～2h，並過50～60目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有2～3L去離子水的燒杯中，浸泡2～3天後，過濾，收集濾渣，再將濾渣置於烘箱中，在95～105℃下乾燥1～2h，將乾燥後的濾渣取出並放入燒杯中，再加入600～700g高嶺土，攪拌混合3～5min，得到混合粉末；然後將上述混合粉末置於馬弗爐中，以10～15℃/min速率升溫至1000～1100℃，煅燒2～3h，煅燒結束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫後，將物料取出，並移入球磨機中球磨1～2h，再過80～100目篩，收集過篩物，得到煅燒料；按重量份數計，稱取40～50份上述煅燒料、2～4份石膏、40～50份水泥、30～40份去離子水、6～8份纖維素晶須和1～3份木質素磺酸鈉，加入到球磨機中球磨1～2h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，並於CO2濃度為1200～1300ppm、溼度為80～90%的溶洞環境中，靜置養護6～7天，待養護完成後，將模具中已固化的物料脫模， 並置於溫度為18～22℃、溼度為75～85%環境中養護15～20天，養護結束，得到魚礁混凝土；按重量份數計，稱取10～15份殼聚糖、1～3份貽貝粘蛋白和70～80份質量分數為10%醋酸溶液，攪拌混合30～40min，得到混合液，將混合液均勻噴塗於上述魚礁混凝土表面，控制噴塗量為80～90g/m2，噴塗結束，將噴塗後的魚礁混凝土在20～25℃下養護3～4h，即可得到混凝土人工魚礁材料。

實例1

首先稱取1kg煤渣，加入到粉碎機中粉碎1h，並過50目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有2L去離子水的燒杯中，浸泡2天後，過濾，收集濾渣，再將濾渣置於烘箱中，在95℃下乾燥1h，將乾燥後的濾渣取出並放入燒杯中，再加入600g高嶺土，攪拌混合3min，得到混合粉末；然後將上述混合粉末置於馬弗爐中，以10℃/min速率升溫至1000℃，煅燒2h，煅燒結束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫後，將物料取出，並移入球磨機中球磨1h，再過80目篩，收集過篩物，得到煅燒料；按重量份數計，稱取40份上述煅燒料、2份石膏、40份水泥、30份去離子水、6份纖維素晶須和1份木質素磺酸鈉，加入到球磨機中球磨1h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，並於CO2濃度為1200ppm、溼度為80%的溶洞環境中，靜置養護6天，待養護完成後，將模具中已固化的物料脫模， 並置於溫度為18℃、溼度為75%環境中養護15天，養護結束，得到魚礁混凝土；按重量份數計，稱取10份殼聚糖、1份貽貝粘蛋白和70份質量分數為10%醋酸溶液，攪拌混合30min，得到混合液，將混合液均勻噴塗於上述魚礁混凝土表面，控制噴塗量為80g/m2，噴塗結束，將噴塗後的魚礁混凝土在20℃下養護3h，即可得到混凝土人工魚礁材料。

將本發明製得的混凝土人工魚礁材料剪切成立體梯狀式人工魚礁，並將其投放於水深4m的海水中，利用框架將其固定住即可，投放12個月後，經檢測，本發明的人工魚礁無有害物質釋放，抗拉強度高達80MPa，與傳統混凝土人工魚礁相比使用壽命延長了2年，其表面微生物附著量達19206g/m2，附著率與傳統混凝土人工魚礁相比提高了12%，可有效改善海域生態環境，營造海洋生物棲息的良好環境，產生良好的生態效益。

實例2

首先稱取2kg煤渣，加入到粉碎機中粉碎2h，並過55目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有3L去離子水的燒杯中，浸泡3天後，過濾，收集濾渣，再將濾渣置於烘箱中，在100℃下乾燥2h，將乾燥後的濾渣取出並放入燒杯中，再加入650g高嶺土，攪拌混合4min，得到混合粉末；然後將上述混合粉末置於馬弗爐中，以13℃/min速率升溫至1050℃，煅燒3h，煅燒結束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫後，將物料取出，並移入球磨機中球磨2h，再過90目篩，收集過篩物，得到煅燒料；按重量份數計，稱取45份上述煅燒料、3份石膏、45份水泥、35份去離子水、7份纖維素晶須和2份木質素磺酸鈉，加入到球磨機中球磨2h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，並於CO2濃度為1250ppm、溼度為85%的溶洞環境中，靜置養護7天，待養護完成後，將模具中已固化的物料脫模， 並置於溫度為20℃、溼度為85%環境中養護18天，養護結束，得到魚礁混凝土；按重量份數計，稱取12份殼聚糖、2份貽貝粘蛋白和75份質量分數為10%醋酸溶液，攪拌混合35min，得到混合液，將混合液均勻噴塗於上述魚礁混凝土表面，控制噴塗量為85g/m2，噴塗結束，將噴塗後的魚礁混凝土在23℃下養護4h，即可得到混凝土人工魚礁材料。

將本發明製得的混凝土人工魚礁材料剪切成立體梯狀式人工魚礁，並將其投放於水深5m的海水中，利用框架將其固定住即可，投放15個月後，經檢測，本發明的人工魚礁無有害物質釋放，抗拉強度高達90MPa，與傳統混凝土人工魚礁相比使用壽命延長了2年，其表面微生物附著量達21013g/m2，附著率與傳統混凝土人工魚礁相比提高了14%，可有效改善海域生態環境，營造海洋生物棲息的良好環境，產生良好的生態效益。

實例3

首先稱取2kg煤渣，加入到粉碎機中粉碎2h，並過60目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有3L去離子水的燒杯中，浸泡3天後，過濾，收集濾渣，再將濾渣置於烘箱中，在105℃下乾燥2h，將乾燥後的濾渣取出並放入燒杯中，再加入700g高嶺土，攪拌混合5min，得到混合粉末；然後將上述混合粉末置於馬弗爐中，以15℃/min速率升溫至1100℃，煅燒3h，煅燒結束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫後，將物料取出，並移入球磨機中球磨2h，再過100目篩，收集過篩物，得到煅燒料；按重量份數計，稱取50份上述煅燒料、4份石膏、50份水泥、40份去離子水、8份纖維素晶須和3份木質素磺酸鈉，加入到球磨機中球磨2h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，並於CO2濃度為1300ppm、溼度為90%的溶洞環境中，靜置養護7天，待養護完成後，將模具中已固化的物料脫模， 並置於溫度為22℃、溼度為85%環境中養護20天，養護結束，得到魚礁混凝土；按重量份數計，稱取15份殼聚糖、3份貽貝粘蛋白和80份質量分數為10%醋酸溶液，攪拌混合40min，得到混合液，將混合液均勻噴塗於上述魚礁混凝土表面，控制噴塗量為90g/m2，噴塗結束，將噴塗後的魚礁混凝土在25℃下養護4h，即可得到混凝土人工魚礁材料。

將本發明製得的混凝土人工魚礁材料剪切成立體梯狀式人工魚礁，並將其投放於水深6m的海水中，利用框架將其固定住即可，投放18個月後，經檢測，本發明的人工魚礁無有害物質釋放，抗拉強度高達100MPa，與傳統混凝土人工魚礁相比使用壽命延長了3年，其表面微生物附著量達22613g/m2，附著率與傳統混凝土人工魚礁相比提高了15%，可有效改善海域生態環境，營造海洋生物棲息的良好環境，產生良好的生態效益。