CN108017334A - 一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料及其制备方法。该人工鱼礁材料包括花岗岩石渣粉胶凝材料和水，其中花岗岩石渣粉胶凝材料由以下质量份的原料组成：60～80份花岗岩石渣粉，10～30份火山灰水泥，9～20份矿渣，2～7份脱硫石膏，1～3份减水剂；人工鱼礁材料的水含量为10wt％～15wt％。同时也公开了一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料的制备方法。本发明利用天然花岗岩的加工石渣粉为主要原料制备得到一种高强度结构材料，以适应大高度、大体积、大孔洞率和复杂结构人工鱼礁的建造，实现了建设高等级人工鱼礁、增加渔获量和保护海洋环境的目的。另外，本发明也消除了大量石渣粉对环境的污染，提高了固废的综合利用率。

Description

一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料及其制备方法。
背景技术
花岗岩石渣粉是花岗岩石材生产加工过程中产生的主要副产品，利用率很低。目前我国福建沿海地区具有丰富的花岗岩资源，其中泉州水头镇是国内最大的石材加工集散地之一，据不完全统计，泉州每年生产石板材5400万m3，产生荒料54万m3。仅石板材和混凝土骨料这两项，每年就有几十万吨的石渣(粒径在0.315～2.5mm)、石粉(粒径小于0.315mm)被丢弃。这些废弃物大量堆积，或排放到海岸边，成为了新的污染源，严重污染环境，急待采取有效措施加以综合利用。另一方面，我国沿海地区每年往海洋中投放大量的混凝土人工鱼礁。制造普通混凝土人工鱼礁要消耗大量天然砂石，不但加剧了建筑用砂石的紧张程度，还对自然生态环境有一定的负面影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料，包括花岗岩石渣粉胶凝材料和水，其中花岗岩石渣粉胶凝材料由以下质量份的原料组成：60～80份花岗岩石渣粉，10～30份火山灰水泥，9～20份矿渣，2～7份脱硫石膏，1～3份减水剂；人工鱼礁材料的水含量为10wt％～15wt％。
矿渣为高炉矿渣。
减水剂为萘系减水剂。
一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将花岗岩石渣粉过1.5mm筛网，过筛后的花岗岩石渣粉干燥；
2)将干燥后的花岗岩石渣粉过0.315mm筛网，过筛后的花岗岩石渣粉磨细得到花岗岩细粉，筛余物作为人工鱼礁材料的细骨料；
3)将花岗岩细粉和矿渣进行混磨，得到混合细粉A；
4)将混合细粉A、火山灰水泥、脱硫石膏进行混磨，得到混合细粉B；
5)将人工鱼礁材料的细骨料、混合细粉B和减水剂混合，得到花岗岩石渣粉胶凝材料；
6)将花岗岩石渣粉胶凝材料和水混合，浇注成型，得到人工鱼礁材料；
人工鱼礁材料的组成如上所述。
步骤1)中，干燥后的花岗岩石渣粉含水率≤0.5wt％。
步骤2)中，花岗岩细粉的比表面积为2400m2/g～2600cm2/g。
步骤3)中，混合细粉A的比表面积为2900m2/g～3100cm2/g。
步骤4)中，混合细粉B的比表面积为6400m2/g～6600cm2/g。
本发明的有益效果是：
本发明利用天然花岗岩的加工石渣粉为主要原料制备得到一种高强度结构材料，以适应大高度、大体积、大孔洞率和复杂结构人工鱼礁的建造，实现了建设高等级人工鱼礁、增加渔获量和保护海洋环境的目的。另外，本发明也消除了大量石渣粉对环境的污染，提高了固废的综合利用率。
具体实施方式
一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料，包括花岗岩石渣粉胶凝材料和水，其中花岗岩石渣粉胶凝材料由以下质量份的原料组成：60～80份花岗岩石渣粉，10～30份火山灰水泥，9～20份矿渣，2～7份脱硫石膏，1～3份减水剂；人工鱼礁材料的水含量为10wt％～15wt％。
优选的，一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料，包括花岗岩石渣粉胶凝材料和水，其中花岗岩石渣粉胶凝材料由以下质量份的原料组成：65～75份花岗岩石渣粉，11～16.5份火山灰水泥，10～14份矿渣，3～4份脱硫石膏，1份减水剂；人工鱼礁材料的水含量为10wt％～12wt％。
优选的，矿渣为高炉矿渣。
进一步的，高炉矿渣的含水率≤0.5wt％。
优选的，减水剂为萘系减水剂。
一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将花岗岩石渣粉过1.5mm筛网，过筛后的花岗岩石渣粉干燥；
2)将干燥后的花岗岩石渣粉过0.315mm筛网，过筛后的花岗岩石渣粉磨细得到花岗岩细粉，筛余物作为人工鱼礁材料的细骨料；
3)将花岗岩细粉和矿渣进行混磨，得到混合细粉A；
4)将混合细粉A、火山灰水泥、脱硫石膏进行混磨，得到混合细粉B；
5)将人工鱼礁材料的细骨料、混合细粉B和减水剂混合，得到花岗岩石渣粉胶凝材料；
6)将花岗岩石渣粉胶凝材料和水混合，浇注成型，得到人工鱼礁材料；
人工鱼礁材料的组成如上所述。
优选的，步骤1)中，干燥后的花岗岩石渣粉含水率≤0.5wt％。
优选的，步骤2)中，花岗岩细粉的比表面积为2400m2/g～2600cm2/g；进一步优选的，步骤2)中，花岗岩细粉的比表面积为2480m2/g～2520cm2/g。
优选的，步骤3)中，混合细粉A的比表面积为2900m2/g～3100cm2/g；进一步优选的，步骤3)中，混合细粉A的比表面积为2980m2/g～3120cm2/gg。
优选的，步骤4)中，混合细粉B的比表面积为6400m2/g～6600cm2/g；进一步优选的，步骤4)中，混合细粉B的比表面积为6480m2/g～6520cm2/g。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例1：
实施例1的人工鱼礁材料制备方法为：
(1)将花岗岩石渣粉用1.5mm方孔筛网进行分级，将筛上较粗部分筛出，作为建筑用砂出售，将筛下部分进行烘干至含水率0.5wt％；
(2)将烘干后的石渣粉用0.315mm方孔筛分级，筛上部分作为人工鱼礁材料的细骨料备用，筛下部分在磨机中磨细至比表面积2500cm2/g；
(3)将步骤(2)中磨细的花岗岩细粉与烘干后的水淬高炉矿渣进行混磨至比表面积3000cm2/g，其中入磨的水淬高炉矿渣的含水率为0.5％；
(4)将上述石粉与水淬高炉矿渣的混合细粉再与火山灰水泥、脱硫石膏进行配料，将配好的料在球磨机中进行第二次混磨，至比表面积6500cm2/g；
(5)将步骤(2)得到的细骨料、步骤(4)得到的混合细粉和萘系减水剂按比例混合，得到花岗岩石渣粉胶凝材料；
(6)将花岗岩石渣粉胶凝材料与水混合，使混合物料的含水率为11wt％，搅拌均匀后进行浇注成型，得到基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料。
按干基计，实施例1花岗岩石渣粉胶凝材料的组成为：75份花岗岩石渣粉，11份火山灰水泥，10份高炉矿渣，3份脱硫石膏，1份萘系减水剂。
实施例2：
实施例2的人工鱼礁材料制备方法与实施例1的相同，所不同的是，实施例2花岗岩石渣粉胶凝材料的组成为：70份花岗岩石渣粉，13份火山灰水泥，12份高炉矿渣，4份脱硫石膏，1份萘系减水剂。
实施例3：
实施例3的人工鱼礁材料制备方法与实施例1的相同，所不同的是，实施例3花岗岩石渣粉胶凝材料的组成为：65份花岗岩石渣粉，16.5份火山灰水泥，14份高炉矿渣，3.5份脱硫石膏，1份萘系减水剂。
实施例4：
实施例4的人工鱼礁材料制备方法与实施例1的相同，所不同的是，实施例4花岗岩石渣粉胶凝材料的组成为：68份花岗岩石渣粉，15份火山灰水泥，12份高炉矿渣，4份脱硫石膏，1份萘系减水剂。
实施例1～4中，所用的原料具体如下：
花岗岩石渣粉其化学成份及比例为：SiO2含量为74.32wt％，Al2O3含量为13.21wt％，Fe2O3含量为1.47wt％，K2O含量为3.74wt％，Na2O含量为3.39wt％，MgO含量为0.33wt％，CaO含量为2.02wt％，其他氧化物占1.52wt％；花岗岩石渣粉的粒径分布为：粒径小于2.65μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.3μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.55μm的颗粒占50wt％，粒径小于10.71μm的颗粒占60wt％，粒径小于315μm的颗粒占90wt％。
火山灰水泥的化学成份及比例为：SiO2含量为55.76wt％，Al2O3含量为14.21wt％，Fe2O3含量为10.47％，CaO含量为9.42wt％，MgO含量为4.37wt％，其他氧化物含量为5.77wt％；火山灰水泥的粒径分布为：粒径小于2.75μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.91μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.87μm的颗粒占50wt％，粒径小于12.18μm的颗粒占60wt％，粒径小于30.09μm的颗粒占90％。
矿渣为高炉矿渣，其含水率≤0.5wt％，高炉矿渣的粒径分布为：粒径小于2.65μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.3μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.55μm的颗粒占50wt％，粒径小于10.71μm的颗粒占60wt％，粒径小于26.62μm的颗粒占90wt％。
脱硫石膏的粒径分布为：粒径小于3.32μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.35μm的颗粒占30wt％，粒径小于6.84μm的颗粒占50wt％，粒径小于7.68μm的颗粒占60wt％，粒径小于38.26μm的颗粒占90wt％。
减水剂为萘系减水剂，其粒径分布为：粒径小于2.55μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.64μm的颗粒占30wt％，粒径小于8.41μm的颗粒占50wt％，粒径小于13.66μm的颗粒占60wt％，粒径小于35.74μm的颗粒占90wt％。
对比例1：
对比例1所用的胶凝材料为市场上所购买的C40早强型水泥，其余与实施例1～4的相同。
将实施例1～4以及对比例1得到的人工鱼礁材料试件在标准养护室中带模养护一天后脱模，并在80℃蒸汽中继续养护2天，养护至相应龄期，用全自动压力试验机以100N/s的速度测其3天，28天强度，每龄期测试3试块，取其平均值作为该龄期充填体的单轴抗压强度。实施例1～4和对比例1的强度性能结果如表1所示。
表1 单抽抗压强度性能对比
3天强度(MPa) 28天强度(MPa)
实施例1 39.57 52.84
实施例2 38.43 50.23
实施例3 39.15 52.61
实施例4 38.62 51.29
对比例1 34.02 48.61
从表1可以看出，本发明的制备所得的人工鱼礁材料其3天和28天的单轴抗压强度均明显比C40早强型水泥高。实施例1的3天、28天强度最高，比C40早强型水泥分别高出16％和8％，说明本发明所提供的材料完全可以取代水泥进行人工鱼礁的生产。

Claims (8)

1.一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料，其特征在于：包括花岗岩石渣粉胶凝材料和水，其中花岗岩石渣粉胶凝材料由以下质量份的原料组成：60～80份花岗岩石渣粉，10～30份火山灰水泥，9～20份矿渣，2～7份脱硫石膏，1～3份减水剂；人工鱼礁材料的水含量为10wt％～15wt％。
2.根据权利要求1所述的一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料，其特征在于：矿渣为高炉矿渣。
3.根据权利要求1所述的一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料，其特征在于：减水剂为萘系减水剂。
4.一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将花岗岩石渣粉过1.5mm筛网，过筛后的花岗岩石渣粉干燥；
2)将干燥后的花岗岩石渣粉过0.315mm筛网，过筛后的花岗岩石渣粉磨细得到花岗岩细粉，筛余物作为人工鱼礁材料的细骨料；
3)将花岗岩细粉和矿渣进行混磨，得到混合细粉A；
4)将混合细粉A、火山灰水泥、脱硫石膏进行混磨，得到混合细粉B；
5)将人工鱼礁材料的细骨料、混合细粉B和减水剂混合，得到花岗岩石渣粉胶凝材料；
6)将花岗岩石渣粉胶凝材料和水混合，浇注成型，得到人工鱼礁材料；人工鱼礁材料的组成如权利要求1～3任一项所述。
5.根据权利要求4所述的一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料的制备方法，其特征在于：
步骤1)中，干燥后的花岗岩石渣粉含水率≤0.5wt％。
6.根据权利要求4所述的一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料的制备方法，其特征在于：
步骤2)中，花岗岩细粉的比表面积为2400m2/g～2600cm2/g。
7.根据权利要求4所述的一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料的制备方法，其特征在于：
步骤3)中，混合细粉A的比表面积为2900m2/g～3100cm2/g。
8.根据权利要求4所述的一种基于花岗岩石渣粉的人工鱼礁材料的制备方法，其特征在于：
步骤4)中，混合细粉B的比表面积为6400m2/g～6600cm2/g。
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