CN107021722B - 耐久和增殖的人工鱼礁及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐久和增殖的人工鱼礁及其制备方法，该人工鱼礁包括钢筋混凝土材料、骨料和竹条；所述的钢筋混凝土材料由以下重量份的各个组份制备：矿渣10‑20份，钢渣5‑20份，碱渣5‑12份，脱硫石膏5‑15份，粉煤灰50‑70份，含锰废渣1‑7份，生石灰2‑5份，玻璃纤维0.1‑1份，硅粉1‑3份，无水石膏0.5‑5份；所述的骨料为采用废玻璃、废陶瓷、废砖、贝壳废弃材料中的一种或者多种作为骨料，骨料粒径采用单粒级；所述的竹条用于增强鱼礁的连接性能和牢固度。具有在海水中性能稳定、具有很强的耐腐蚀功能，且还能在海水环境下强度增强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及人工鱼礁技术领域，具体的涉及一种耐久和增殖的人工鱼礁及其制备方法。
背景技术
人工鱼礁是指由一个或多个自然或人工物体组成，并有目的的设置于海中，用来改善生态环境、增殖渔业资源，进而促进社会经济发展的人工设施。人工鱼礁建设工程是20世纪兴起的海洋渔业生态工程之一,是海洋牧场系统工程的重要组成部分。人工鱼礁的建设对整治海洋国土、建设海洋牧场、调整海洋产业结构、促进海洋产业的升级和优化、带动海上旅游及相关产业的发展、修复和改善海洋生态环境、增殖和优化渔业资源、拯救珍稀濒危生物和保护生物多样性、促进海洋经济持续健康发展、实现国家海洋战略等均具有重大的战略意义和深远的历史意义。
普遍使用的人工鱼礁的建造材料，主要有以下:钢筋混凝土鱼礁、钢制鱼礁、木竹制鱼礁、工程塑料鱼礁、旧轮胎礁体、石料鱼礁、其他还有、沉船鱼礁、旧车体鱼礁、玻璃钢鱼礁、陶管鱼礁、矿石鱼礁、砖瓦鱼礁、煤灰鱼礁等。但是上述这些现有技术的人工鱼礁都或多或少的存在一定的不足：
比如钢筋混凝土的缺点：钢筋容易锈蚀、导致混凝土开裂，最后发生崩溃，因此，一般普通钢筋混凝土鱼礁只有二十年左右寿命，寿命短；此外，旧轮胎鱼礁对水体有一定污染，而钢制鱼礁影响海底环境。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种在海水中性能稳定、具有很强的耐腐蚀功能，且还能在海水环境下强度增强的特点；此外，还能营造适合水生物生长生息的空间或空隙，而且易被生物附着，可使水域中生物种类和生物量快速增长，并且收效快，获利高，在海水中长期放置无有害物质扩散，对海洋水域生态环境无污染节约宝贵的海洋保护区、降低制造成本、延长使用寿命的耐久和增殖的人工鱼礁。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种耐久和增殖的人工鱼礁，该人工鱼礁包括钢筋混凝土材料、骨料和竹条；所述的钢筋混凝土材料由以下重量份的各个组份制备：矿渣10-20份，钢渣5-20份，碱渣5-12份，脱硫石膏5-15份，粉煤灰50-70份，含锰废渣1-7份，生石灰2-5份，玻璃纤维0.1-1份，硅粉1-3份，无水石膏0.5-5份；所述的骨料采用废玻璃、废陶瓷、废砖、贝壳等废弃材料作为骨料，骨料粒径采用单粒级；所述的竹条用于增强鱼礁的连接性能和牢固度。
作为进一步优选，所述的钢筋混凝土材料由以下重量份的各个组份制备：矿渣12-18份，钢渣6-18份，碱渣6-10份，脱硫石膏6-12份，粉煤灰55-65份，含锰废渣2-6份，生石灰3-5份，玻璃纤维0.2-0.8份，硅粉1.5-2.5份，无水石膏(二水石膏经过400℃以上煅烧后得到)1-4份；
本发明上述是人工鱼礁主要的原料构成，在制备具体人工鱼礁的过程中，还需要加入一定量的水，用水量为钢筋混凝土材料和竹条总重量40—65％，具体用水量以易于浇筑人工鱼礁为准。
本发明所述的含锰废渣为冶炼硅锰合金时产生的固体废渣。硅锰冶炼渣也被称为硅锰合金渣，锰渣，锰铁渣等，是冶炼硅锰合金时产生的固体废渣，本发明采用干渣，锰离子等复合微量元素的掺入，解决海洋生物在人工渔礁上的附着问题；为藻类与虾、鲍鱼、贝类等生长过程提供所需要的微量元素进行。
所述的无水石膏为采用二水石膏为经过400℃以上煅烧后得到的无水石膏。
所述的骨料粒径采用单粒级，粒径范围为5—15mm。
矿渣、钢渣、碱渣、粉煤灰这四种能发生胶凝反应，脱硫石膏调节凝结时间、是矿渣钢渣粉煤灰等的激发剂，含锰废渣提供微量元素，生石灰提供碱、有增强的作用，也可以不加，玻璃纤维0.2-0.8份，硅粉增强，改善微观结构、更加密实，无水石膏激发剂是一种胶凝材料，骨料是混凝土的骨架，减少混凝土在硬化时的变形开裂，有增强的作用，利用废弃物料作为骨料，起到废弃物利用的作用。
本发明的骨料占钢筋混凝土材料总重量的35-60％。采用这种比例的骨料添加量，既能有效增强人工鱼礁的总体强度和使用寿命，同时还能够提高人工鱼礁的整体完整度。
本发明所述的竹条为经过如下处理步骤处理过的竹条，具体的处理步骤为：
(1)将新鲜竹子裁切成条状，然后在常压或者加压条件下对竹条进行蒸汽蒸煮，时间6-8小时，其中加压蒸煮的压力为0.6-0.8MPa；
(2)然后将蒸煮之后的竹条进行干燥，至竹条的含水率在7—10％之间；采用改性脲醛树脂作为胶粘剂，胶粘剂的固含量60-65％，施胶量控制在180-220g/m2对竹条进行涂胶，竹条在涂胶后陈化15-20分钟，其中胶粘剂中还含有脲醛树脂重量0.2～2.0％的氯化铵。
发明上述的改性脲醛树脂，改性方法为：在合成脲醛树脂过程中分别用尿素质量为8-11％的苯酚来代替尿素对脲醛树脂进行改性，得到苯酚改性脲醛树脂。
近年来，作为化学类封堵剂之一的脲醛树脂在矿井填堵、加固等领域被广泛采用。脲醛树脂材料固化后颜色浅、不污染被粘物、工艺性能好、成本低廉、配制简便，并具有优良的胶接性能等优点，但是，脲醛树脂存在耐水性差、固化后脆性大、耐老化性能差、游离甲醛含量高等缺点，这些缺点影响了产品质量，同时限制了树脂的使用范围。因此，合成高性能、低甲醛、低毒的环保型改性脲醛树脂具有重要的意义；在合成过程中分别用尿素质量为10％左右的苯酚来代替尿素对脲醛树脂进行改性，得到苯酚改性脲醛树脂；改性脲醛树脂采用苯酚改性脲醛树脂的粘接强度和耐水性比纯脲醛树脂有大幅度提高，苯酚是与尿素一起加入进行羟甲基化，然后共缩合。改性脲醛树脂价格便宜，应用广，氯化铵增加胶的耐水性。
本发明上述的氯化铵直接加入到改性脲醛树脂中，作用为：增加胶粘剂的耐水性。本发明的优点和有益效果：
1.本发明的鱼礁材料建造大量使用废弃物，成本低，所有取材由于其化学成分和结晶状态的稳定性使其在海水中的性能稳定和具有很强的耐腐蚀功能，且有在海水环境下强度增强的特点；由于材料自身的多孔设计，能营造适合水生物生长生息的空间或空隙,而且易被生物附着，可使水域中生物种类和生物量快速增长，并且收效快，获利高，在海水中长期放置无有害物质扩散，对海洋水域生态环境无污染，可以作为较好的养殖型鱼礁、增殖型鱼礁、渔获型鱼礁、游钓型鱼礁的建礁材料广泛推广。
2.本发明之所以使用上述配方比例的钢筋混凝土材料，是因为采用上述组份和用量之后，由于海水本身是碱性的，这样有利用活性材料强度的增长，实现在海水环境下强度增强的特性；此外，其中的含锰废渣(含锰废渣为苯胺法生产对苯二酚过程中产生的一种工业废渣)，这种废渣可以提供一定的锰元素，可以利于藻类的生长和营养成分的体供，为鱼类提供一个更为合适的躲避风险和生存的环境。
3.本发明的骨料的种类和颗粒粒径的要求，其中的级配形式：采用大孔混凝土的设计方法，解决海洋生物在人工渔礁上的附着问题，微量元素逐步释放；而骨料采用废玻璃、废陶瓷、废砖、贝壳等废弃材料作为骨料，可以很好的进行废弃物再利用，而且这些材料都是经过高温煅烧的，即使在海水中也能保持长久的形态和性能，同时也不会对海水造成污染。
4.此外，本发明采用竹条来取代传统钢筋混凝土中的钢筋，具有更加环保的优点，而且更为重要的是竹条经过特定工艺的处理之后，即使长期的浸泡在海水里(竹条经过蒸煮、干燥、浸胶处理)也不会发生腐蚀膨胀的现象，如果是钢筋位于混凝土材料中，会发生锈蚀现象，导致外层包覆的混凝土材料发生溶胀、开裂、崩解等现象，导致人工鱼礁的坍塌、破碎和流失，使用寿命短，而本发明经过特殊工艺处理后的竹条代替钢筋不腐蚀、不溶胀，及时被海水锈蚀也是缓慢的腐烂，留下空隙而不会发生溶胀影响外侧的混凝土，因此使用寿命长。
5.本发明的耐久可以通过人工鱼礁的使用寿命体现，三十年以上；增殖可以通过每平方的附着海洋生物的重量体现。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
本实施例的耐久和增殖的人工鱼礁，该人工鱼礁包括钢筋混凝土材料、骨料和竹条；所述的钢筋混凝土材料为：矿渣15份，钢渣10份，碱渣8份，脱硫石膏10份，粉煤灰60份，含锰废渣(含锰废渣为苯胺法生产对苯二酚过程中产生的一种工业废渣)5份，生石灰3份，玻璃纤维0.5份，硅粉2份，无水石膏(二水石膏经过400℃以上煅烧后得到)3份；所述的骨料采用废玻璃、废陶瓷、废砖、贝壳等废弃材料作为骨料，骨料粒径采用单粒级(5-15mm)；所述的竹条用于增强鱼胶的连接性能和牢固度。
本发明所述的竹条为经过如下处理步骤处理过的竹条，具体的处理步骤为：
(1)将新鲜竹子裁切成条状，然后使用在常压或者加压条件下进行蒸汽蒸煮，时间6-8小时，其中加压蒸煮的压力为0.7MPa；
(2)然后将蒸煮之后的竹条进行干燥，至竹条的含水率在8％之间；
采用改性脲醛树脂作为胶粘剂,胶粘剂的固含量62％，施胶量控制在200g/m2对竹条进行涂胶，竹条在涂胶后陈化18分钟，另胶粘剂含有加入氯化铵，其加入量为树脂质量的1％。
具体的制备方法为：首先将筋混凝土材料按照配方比例混合均匀，然后与骨料混合均匀，浇筑于数根竹条轧制的框架中，凝固后投入海水中。
考核指标：
1、28天标准养护后，抗压强度达到15MPa以上，28天后放入海水中，龄期达到60天后抗压强度达到20MPa以上，长期强度不下降。
2、藻类附着性能指标
在浙江舟山投放，礁体生物覆盖率达100％，三个月每平方米覆着生物重达20Kg以上。
3、汞(水银)、镉、铅、铬、铜以及砷检测,并将之与中国一类海水水质标准(GB3097)进行比较，远远小于国家限制值。
表1各种重金属元素含量
注：-表示没有。
实施例2
本实施例的耐久和增殖的人工鱼礁，该人工鱼礁包括钢筋混凝土材料、骨料和竹条；所述的钢筋混凝土材料为：矿渣13份，钢渣8份，碱渣8份，脱硫石膏10份，粉煤灰55份，含锰废渣3份，生石灰4份，玻璃纤维0.5份，硅粉2份，无水石膏(二水石膏经过400℃以上煅烧后得到)3份，所述的骨料采用废玻璃、废陶瓷、废砖、贝壳等废弃材料作为骨料，骨料粒径采用单粒级(5-15mm)；所述的竹条用于增强鱼胶的连接性能和牢固度。其它同实施例1。
实施例3
本实施例的耐久和增殖的人工鱼礁，该人工鱼礁包括钢筋混凝土材料、骨料和竹条；所述的钢筋混凝土材料为：矿渣20份，钢渣20份，碱渣12份，脱硫石膏15份，粉煤灰70份，含锰废渣(含锰废渣为苯胺法生产对苯二酚过程中产生的一种工业废渣)7份，生石灰4份，玻璃纤维0.8份，硅粉3份，无水石膏(二水石膏经过400℃以上煅烧后得到)4份；所述的骨料采用废玻璃、废陶瓷、废砖、贝壳等废弃材料作为骨料，骨料粒径采用单粒级(5-15mm)；所述的竹条用于增强鱼胶的连接性能和牢固度。其它同
实施例1。
Claims (9)
1.一种耐久和增殖的人工鱼礁，该人工鱼礁包括钢筋混凝土材料、骨料和竹条；所述的钢筋混凝土材料由以下重量份的各个组份制备：矿渣10-20份，钢渣5-20份，碱渣5-12份，脱硫石膏5-15份，粉煤灰50-70份，含锰废渣1-7份，生石灰2-5份，玻璃纤维0.1-1份，硅粉1-3份，无水石膏0.5-5份；所述的骨料为采用废玻璃、废陶瓷、废砖、贝壳废弃材料中的一种或者多种作为骨料，骨料粒径采用单粒级；所述的竹条用于增强鱼礁的连接性能和牢固度；
所述的竹条为经过如下处理步骤处理过的竹条，具体的处理步骤为：
(1)将新鲜竹子裁切成条状，然后在常压或者加压条件下对竹条进行蒸汽蒸煮，时间6-8小时，其中加压蒸煮的压力为0.6-0.8MPa；
(2)然后将蒸煮之后的竹条进行干燥，至竹条的含水率在7—10％之间；采用改性脲醛树脂作为胶粘剂，胶粘剂的固含量60-65％，施胶量控制在180-220g/m2对竹条进行涂胶，竹条在涂胶后陈化15-20分钟，其中胶粘剂中还含有脲醛树脂重量0.2～2.0％的氯化铵。
2.根据权利要求1所述的耐久和增殖的人工鱼礁，其特征在于：所述的钢筋混凝土材料由以下重量份的各个组份制备：矿渣12-18份，钢渣6-18份，碱渣6-10份，脱硫石膏6-12份，粉煤灰55-65份，含锰废渣2-6份，生石灰3-5份，玻璃纤维0.2-0.8份，硅粉1.5-2.5份，无水石膏1-4份。
3.根据权利要求1所述的耐久和增殖的人工鱼礁，其特征在于：所述的人工鱼礁制备原料还包括水，所述的水为钢筋混凝土材料和竹条总重量40—65％。
4.根据权利要求1所述的耐久和增殖的人工鱼礁，其特征在于：所述的含锰废渣为冶炼硅锰合金时产生的固体废渣。
5.根据权利要求1所述的耐久和增殖的人工鱼礁，其特征在于：所述的无水石膏为二水石膏经过400℃以上煅烧后得到的无水石膏。
6.根据权利要求1所述的耐久和增殖的人工鱼礁，其特征在于：所述的单粒级骨料粒径范围为5-15mm。
7.根据权利要求1所述的耐久和增殖的人工鱼礁，其特征在于：所述的骨料占钢筋混凝土材料总重量的35-60％。
8.根据权利要求1所述的耐久和增殖的人工鱼礁，其特征在于：在合成脲醛树脂过程中用尿素质量为8-11％的苯酚来代替尿素对脲醛树脂进行改性，得到苯酚改性脲醛树脂。
9.根据权利要求1所述的耐久和增殖的人工鱼礁的制备，其特征在于：首先将钢筋混凝土材料按照配方比例混合均匀，然后与骨料混合均匀，浇筑于数根竹条轧制的框架中，凝固后投入海水中。
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