CN106699059A - 一种高耐久性鱼礁材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐久性鱼礁材料的制备方法，属于渔业基础设施制备技术领域。本发明先以转炉钢渣、高炉矿渣为原料，采用梯级混磨的方法将两者磨细制成混合粉料，随后将其与干燥粉碎后的牡蛎壳粉混合制得复合辅助胶凝材料，再将磷石膏除杂煅烧活化处理，最后将所得活化处理磷石膏与复合辅助胶凝材料、普通硅酸盐水泥混磨后与石英砂、减水剂等混合并浇筑成型，即可得高耐久性鱼礁材料，本发明制得的高耐久性鱼礁材料减少了硅酸盐水泥的用量，可使鱼礁材料的碱度大幅度降低，有利于水生生物的附着和生长，并通过钢渣、矿渣牡蛎壳粉协同作用，在水化过程中密实鱼礁材料，降低盐类的渗透侵蚀能力，提高了耐久性，具有促进海洋生态修复的重要意义。

Description

一种高耐久性鱼礁材料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种高耐久性鱼礁材料的制备方法，属于渔业基础设施制备技术领域。
背景技术
人工鱼礁是人为设置在水域中的构造物，不仅能为鱼类提供躲避风浪和天敌的栖息地，还能改变水流流态，促进藻类等生物的生长，进而吸引鱼群前来觅食。人工鱼礁为藻类、鱼类等水生生物提供了栖息、生长和繁殖的场所，在修复水生生态环境和保护增殖渔业资源方面发挥着重要的作用。
人工鱼礁海洋生态修复机理是通过人工鱼礁对藻类的吸附作用、鱼礁附着生物的滤食作用、鱼礁区大量生物摄食对赤潮引发因子的抑制作用以及礁体阻碍海底有机物的释放等功能机理，降低水体富营养化程度，起到净化水质与减少赤潮发生的效用。
目前，人工鱼礁的建造材料有钢材、石块、混凝土、以及废旧船、旧轮胎等废弃物。因钢材、石块的成本太高，废弃物对环境会形成二次污染等问题，国内外越来越倾向于混凝土渔礁。此外，混凝土鱼礁所占的体积较大、比重也大，且有改变海域海流的流向和海量的作用，所以混凝土鱼礁的应用为主流。然而现有的钢筋混凝土人工鱼礁也存在一些不足：钢筋混凝土人工鱼礁所采用的普通硅酸盐水泥pH值高，不利藻类附着和生长，且由于海洋中盐类侵蚀和生物腐蚀，导致鱼礁材料膨胀劣化和钢筋腐蚀，使得鱼礁材料寿命降低，耐久性变差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有的钢筋混凝土人工鱼礁所采用的普通硅酸盐水泥pH值高，不利藻类附着和生长，且由于海洋中盐类侵蚀和生物腐蚀，导致鱼礁材料使用寿命短，耐久性差的缺陷，提供一种高耐久性鱼礁材料的制备方法，本发明先以转炉钢渣、高炉矿渣为原料，采用梯级混磨的方法将两者磨细制成混合粉料，随后将其与干燥粉碎后的牡蛎壳粉混合制得复合辅助胶凝材料，再将磷石膏除杂煅烧活化处理，最后将所得活化处理磷石膏与复合辅助胶凝材料、普通硅酸盐水泥混磨后与石英砂、减水剂等混合并浇筑成型，即可得高耐久性鱼礁材料，本发明制得的高耐久性鱼礁材料减少了硅酸盐水泥的用量，可使鱼礁材料的碱度大幅度降低，有利于水生生物的附着和生长，并通过钢渣、矿渣牡蛎壳粉协同作用，在水化过程中密实鱼礁材料，降低盐类的渗透侵蚀能力，提高了材料强度和耐久性，具有促进海洋生态修复的重要意义。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取20～25kg转炉钢渣，过100目筛，将过筛后的转炉钢渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将其转入球磨机中球磨至比表面积为300～400m2/kg，再加入25～30kg高炉矿渣，继续球磨至比表面积为400～500m2/kg，得混合粉料；
（2）称取15～20kg废弃牡蛎壳，用水洗涤干净后，置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，随后转入粉碎机中粉碎，过80目筛，得牡蛎壳粉，称取10～12kg牡蛎壳粉，与45～50kg上述混合粉料装入搅拌机中混合均匀，得复合辅助胶凝材料，备用；
（3）称取8～10kg磷石膏，置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将其装入粉碎机中粉碎，过80目筛，将过筛后的粉末加入50～60L质量分数为5%氨水中，以300～400r/min搅拌1～2h后，过滤并收集滤渣，将滤渣自然风干后转入煅烧炉中，在400～500℃下煅烧活化1～2h，得活化处理磷石膏；
（4）分别称取50～60kg步骤（2）备用的复合辅助胶凝材料，15～20kg普通硅酸盐水泥，5～8kg上述活化处理磷石膏，装入球磨机中球磨至比表面积为500～700m2/kg，得鱼礁胶凝材料，随后将其与40～50kg粒径为0.60～1.18mm石英砂混合，再加入10～20L水，200～300g缓凝减水剂FDN-3，混合均匀经浇注成型后养护28天，即可得高耐久性鱼礁材料。
本发明的应用方法是：首先本发明制得的高耐久性鱼礁材料用混凝土切割机切割成体积为0.06～0.09m3的带孔半圆柱体，随后用乙烯绳将鱼礁材料系牢，在水深为5～8m、干潮线延伸较近且无泥沙回淤的鱼类洄游栖息海区进行定点投放，最后将鱼礁材料垂直系结吊放在设置好的构件框架上即可，经检测，本发明制得的高耐久性鱼礁材料3天抗压强度为50～60MPa，28天抗压强度为68～82MPa，能有效满足鱼礁材料的强度要求，同时本发明鱼礁材料碱度较低，28天在海水浸泡下表面pH渗出值接近海水，放入海洋中浸泡3～5个月后生物附着量达4.3～5.2g/cm2，与传统鱼礁材料相比，生物附着量提高了220%以上，有利于贝类、虾、鱼类以及藻类生长，且本发明鱼礁材料抗渗性较好，平均渗水高度为15～20mm，能有效减少海洋中盐类侵蚀和生物的腐蚀对鱼礁材料带来的损害，提高了鱼礁材料的耐久性，与传统鱼礁材料相比，使用寿命提高了5～8年。
本发明的有益效果是：
（1）本发明高耐久性鱼礁材料具有较好的抗渗性，降低了海洋中盐类侵蚀和生物腐蚀作用，提高了鱼礁材料的耐久性，有效提高了使用寿命，且本发明鱼礁材料强度较好，能有效抵御海浪的冲击，有利于水生生物的附着和生长，促进海洋生态修复；
（2）本发明高耐久性鱼礁材料以转炉钢渣、高炉矿渣、牡蛎壳粉、石膏等作为原料制备鱼礁材料，减少了硅酸盐水泥的用量，可使鱼礁材料的碱度大幅度降低，具有节能减排的作用，有利于提高鱼礁材料的海洋生态相容性。
具体实施方式
首先称取20～25kg转炉钢渣，过100目筛，将过筛后的转炉钢渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将其转入球磨机中球磨至比表面积为300～400m2/kg，再加入25～30kg高炉矿渣，继续球磨至比表面积为400～500m2/kg，得混合粉料；随后称取15～20kg废弃牡蛎壳，用水洗涤干净后，置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，随后转入粉碎机中粉碎，过80目筛，得牡蛎壳粉，称取10～12kg牡蛎壳粉，与45～50kg上述混合粉料装入搅拌机中混合均匀，得复合辅助胶凝材料，备用；再称取8～10kg磷石膏，置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将其装入粉碎机中粉碎，过80目筛，将过筛后的粉末加入50～60L质量分数为5%氨水中，以300～400r/min搅拌1～2h后，过滤并收集滤渣，将滤渣自然风干后转入煅烧炉中，在400～500℃下煅烧活化1～2h，得活化处理磷石膏；最后分别称取50～60kg上述备用的复合辅助胶凝材料，15～20kg普通硅酸盐水泥，5～8kg上述活化处理磷石膏，装入球磨机中球磨至比表面积为500～700m2/kg，得鱼礁胶凝材料，随后将其与40～50kg粒径为0.60～1.18mm石英砂混合，再加入10～20L水，200～300g缓凝减水剂FDN-3，经混合均匀后浇注成型，养护28天，即可得高耐久性鱼礁材料。
实例1
首先称取20kg转炉钢渣，过100目筛，将过筛后的转炉钢渣置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，再将其转入球磨机中球磨至比表面积为300m2/kg，再加入25kg高炉矿渣，继续球磨至比表面积为400m2/kg，得混合粉料；随后称取15kg废弃牡蛎壳，用水洗涤干净后，置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，随后转入粉碎机中粉碎，过80目筛，得牡蛎壳粉，称取10kg牡蛎壳粉，与45kg上述混合粉料装入搅拌机中混合均匀，得复合辅助胶凝材料，备用；再称取8kg磷石膏，置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，再将其装入粉碎机中粉碎，过80目筛，将过筛后的粉末加入50L质量分数为5%氨水中，以300r/min搅拌1h后，过滤并收集滤渣，将滤渣自然风干后转入煅烧炉中，在400℃下煅烧活化1h，得活化处理磷石膏；最后分别称取50kg上述备用的复合辅助胶凝材料，15kg普通硅酸盐水泥，5kg上述活化处理磷石膏，装入球磨机中球磨至比表面积为500m2/kg，得鱼礁胶凝材料，随后将其与40kg粒径为0.60mm石英砂混合，再加入10L水，200g缓凝减水剂FDN-3，经混合均匀后浇注成型，养护28天，即可得高耐久性鱼礁材料。
本实例操作简便，使用时，首先本发明制得的高耐久性鱼礁材料用混凝土切割机切割成体积为0.06m3的带孔半圆柱体，随后用乙烯绳将鱼礁材料系牢，在水深为5m、干潮线延伸较近且无泥沙回淤的鱼类洄游栖息海区进行定点投放，最后将鱼礁材料垂直系结吊放在设置好的构件框架上即可，经检测，本发明制得的高耐久性鱼礁材料3天抗压强度为50MPa，28天抗压强度为68MPa，能有效满足鱼礁材料的强度要求，同时本发明鱼礁材料碱度较低，28天在海水浸泡下表面pH渗出值接近海水，放入海洋中浸泡3个月后生物附着量达4.3g/cm2，与传统鱼礁材料相比，生物附着量提高了225%，有利于贝类、虾、鱼类以及藻类生长，且本发明鱼礁材料抗渗性较好，平均渗水高度为15mm，能有效减少海洋中盐类侵蚀和生物的腐蚀对鱼礁材料带来的损害，提高了鱼礁材料的耐久性，与传统鱼礁材料相比，使用寿命提高了5年。
实例2
首先称取23kg转炉钢渣，过100目筛，将过筛后的转炉钢渣置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，再将其转入球磨机中球磨至比表面积为350m2/kg，再加入28kg高炉矿渣，继续球磨至比表面积为450m2/kg，得混合粉料；随后称取18kg废弃牡蛎壳，用水洗涤干净后，置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，随后转入粉碎机中粉碎，过80目筛，得牡蛎壳粉，称取11kg牡蛎壳粉，与48kg上述混合粉料装入搅拌机中混合均匀，得复合辅助胶凝材料，备用；再称取9kg磷石膏，置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，再将其装入粉碎机中粉碎，过80目筛，将过筛后的粉末加入55L质量分数为5%氨水中，以350r/min搅拌1h后，过滤并收集滤渣，将滤渣自然风干后转入煅烧炉中，在450℃下煅烧活化1h，得活化处理磷石膏；最后分别称取55kg上述备用的复合辅助胶凝材料，18kg普通硅酸盐水泥，6kg上述活化处理磷石膏，装入球磨机中球磨至比表面积为600m2/kg，得鱼礁胶凝材料，随后将其与45kg粒径为0.90mm石英砂混合，再加入15L水，250g缓凝减水剂FDN-3，经混合均匀后浇注成型，养护28天，即可得高耐久性鱼礁材料。
本实例操作简便，使用时，首先本发明制得的高耐久性鱼礁材料用混凝土切割机切割成体积为0.07m3的带孔半圆柱体，随后用乙烯绳将鱼礁材料系牢，在水深为7m、干潮线延伸较近且无泥沙回淤的鱼类洄游栖息海区进行定点投放，最后将鱼礁材料垂直系结吊放在设置好的构件框架上即可，经检测，本发明制得的高耐久性鱼礁材料3天抗压强度为55MPa，28天抗压强度为75MPa，能有效满足鱼礁材料的强度要求，同时本发明鱼礁材料碱度较低，28天在海水浸泡下表面pH渗出值接近海水，放入海洋中浸泡4个月后生物附着量达4.7g/cm2，与传统鱼礁材料相比，生物附着量提高了230%，有利于贝类、虾、鱼类以及藻类生长，且本发明鱼礁材料抗渗性较好，平均渗水高度为18mm，能有效减少海洋中盐类侵蚀和生物的腐蚀对鱼礁材料带来的损害，提高了鱼礁材料的耐久性，与传统鱼礁材料相比，使用寿命提高了7年。
实例3
首先称取25kg转炉钢渣，过100目筛，将过筛后的转炉钢渣置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，再将其转入球磨机中球磨至比表面积为400m2/kg，再加入30kg高炉矿渣，继续球磨至比表面积为500 m2/kg，得混合粉料；随后称取20kg废弃牡蛎壳，用水洗涤干净后，置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，随后转入粉碎机中粉碎，过80目筛，得牡蛎壳粉，称取12kg牡蛎壳粉，与50kg上述混合粉料装入搅拌机中混合均匀，得复合辅助胶凝材料，备用；再称取10kg磷石膏，置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，再将其装入粉碎机中粉碎，过80目筛，将过筛后的粉末加入60L质量分数为5%氨水中，以400r/min搅拌2h后，过滤并收集滤渣，将滤渣自然风干后转入煅烧炉中，在500℃下煅烧活化2h，得活化处理磷石膏；最后分别称取60kg上述备用的复合辅助胶凝材料，20kg普通硅酸盐水泥，8kg上述活化处理磷石膏，装入球磨机中球磨至比表面积为700m2/kg，得鱼礁胶凝材料，随后将其与50kg粒径为1.18mm石英砂混合，再加入20L水，300g缓凝减水剂FDN-3，经混合均匀后浇注成型，养护28天，即可得高耐久性鱼礁材料。
本实例操作简便，使用时，首先本发明制得的高耐久性鱼礁材料用混凝土切割机切割成体积为0.09m3的带孔半圆柱体，随后用乙烯绳将鱼礁材料系牢，在水深为8m、干潮线延伸较近且无泥沙回淤的鱼类洄游栖息海区进行定点投放，最后将鱼礁材料垂直系结吊放在设置好的构件框架上即可，经检测，本发明制得的高耐久性鱼礁材料3天抗压强度为60MPa，28天抗压强度为82MPa，能有效满足鱼礁材料的强度要求，同时本发明鱼礁材料碱度较低，28天在海水浸泡下表面pH渗出值接近海水，放入海洋中浸泡5个月后生物附着量达5.2g/cm2，与传统鱼礁材料相比，生物附着量提高了235%，有利于贝类、虾、鱼类以及藻类生长，且本发明鱼礁材料抗渗性较好，平均渗水高度为20mm，能有效减少海洋中盐类侵蚀和生物的腐蚀对鱼礁材料带来的损害，提高了鱼礁材料的耐久性，与传统鱼礁材料相比，使用寿命提高了8年。

Claims (1)

1.一种高耐久性鱼礁材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取20～25kg转炉钢渣，过100目筛，将过筛后的转炉钢渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将其转入球磨机中球磨至比表面积为300～400m2/kg，再加入25～30kg高炉矿渣，继续球磨至比表面积为400～500m2/kg，得混合粉料；
（2）称取15～20kg废弃牡蛎壳，用水洗涤干净后，置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，随后转入粉碎机中粉碎，过80目筛，得牡蛎壳粉，称取10～12kg牡蛎壳粉，与45～50kg上述混合粉料装入搅拌机中混合均匀，得复合辅助胶凝材料，备用；
（3）称取8～10kg磷石膏，置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将其装入粉碎机中粉碎，过80目筛，将过筛后的粉末加入50～60L质量分数为5%氨水中，以300～400r/min搅拌1～2h后，过滤并收集滤渣，将滤渣自然风干后转入煅烧炉中，在400～500℃下煅烧活化1～2h，得活化处理磷石膏；
（4）分别称取50～60kg步骤（2）备用的复合辅助胶凝材料，15～20kg普通硅酸盐水泥，5～8kg上述活化处理磷石膏，装入球磨机中球磨至比表面积为500～700m2/kg，得鱼礁胶凝材料，随后将其与40～50kg粒径为0.60～1.18mm石英砂混合，再加入10～20L水，200～300g缓凝减水剂FDN-3，混合均匀经浇注成型后养护28天，即可得高耐久性鱼礁材料。
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