CN108516737A - 可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁及其制备方法，其中人工鱼礁通过以下质量百分比的原料制得：从海底抽取的海底沉积淤泥16.13％～33.16％，水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％和海水7.16％～9.68％。本发明提供的人工鱼礁可以用海水拌养，一方面能够实现海底沉积淤泥的现场取材利用，另一方面可以在较短时间内达到较高的抗压强度，实现人工鱼礁的现场投放，对海底沉积淤泥的总利用率达到100％。
Description
技术领域
本发明涉及人工鱼礁技术领域，更具体的说是涉及一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁及其制备方法。
背景技术
近几十年来，我国海岸带区域经历了高强度的开发利用，陆域水土流失和近岸海域大规模水产养殖活动造成了近岸海域大量的淤泥质海底沉积。与滩涂淤泥相比，海底沉积淤泥中含砂量较少，泥的质量占到80％以上，有机质营养物质更多。但是，海底沉积淤泥需要先从海底采集，且海水含量较高，采用传统方法与水泥基材料搅拌混凝土难以实现对海底沉积淤泥的大范围资源化利用。
因此，如何实现对海底沉积淤泥的大范围资源化利用是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁，一方面能够实现海底沉积淤泥的现场取材利用，另一方面可以在较短时间内达到较高的抗压强度，实现人工鱼礁的现场投放，对海底沉积淤泥的总利用率达到100％。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁，所述人工鱼礁通过以下质量百分比的原料制得：从海底抽取的海底沉积淤泥16.13％～33.16％，水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％和海水7.16％～9.68％。
一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁的制备方法，包括：
按照质量百分比从海底抽取16.13％～33.16％的海底沉积淤泥，再掺入水泥、矿粉、粉煤灰、石膏和炉渣，并加入海水进行混合，得到混合物；其中，水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％，海水7.16％～9.68％；
将所述混合物搅拌均匀后，浇筑成型，在30℃～60℃的条件下养护120分钟～130分钟达到初凝，之后脱膜得到人工鱼礁试块；
对所述人工鱼礁试块进行养护，得到人工鱼礁。
优选的，按照质量百分比从海底抽取16.13％～33.16％的海底沉积淤泥，再掺入水泥、矿粉、粉煤灰、石膏和炉渣，并加入海水进行混合，得到混合物；其中水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％，海水7.16％～9.68％；
将所述混合物搅拌均匀后，浇筑成型，在30℃的条件下养护120分钟达到初凝，之后脱膜得到人工鱼礁试块；
对所述人工鱼礁试块持续养护28天，得到人工鱼礁。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁及其制备方法，其优点在于：(1)将海底沉积淤泥直接作为人工鱼礁的制作原料，掺入水泥、矿粉、粉煤灰、石膏和炉渣，再用海水拌养，一方面可以实现海底沉积淤泥的现场取材利用，另一方面可以在较短的时间内达到较高的抗压强度，实现人工鱼礁的现场投放；(2)礁体内不断溶出的铵盐、活性磷酸盐等营养盐成分，可以优化、调节海域水体中的氮磷比，为藻类及其孢子的生存、生长提供良好的营养环境，人工鱼礁本身还可以为海洋藻类提供附着、固着的基质；(3)本发明中直接以海洋沉积淤泥作为原料制作人工鱼礁，其中，海底淤泥的干重可占总质量的9.55～19.64％；(4)在海上30℃以上的养护条件下，2个小时鱼礁试块即可达到初凝，尤其在夏天，海上温度能够达到30℃以上，即在海上的自然条件下即可完成养护、初凝，十分方便，无需在陆地上操作，实现了人工鱼礁的现场制作、投放；(5)本发明中制作人工鱼礁时，直接利用从海底抽取的海底沉积淤泥，无需对海底沉积淤泥进行处理，因此，对海底沉积淤泥的利用率可达到100％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的人工鱼礁样本。
图2附图为本发明提供的可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁的制备方法。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁，人工鱼礁通过以下质量百分比的原料制得：从海底抽取的海底沉积淤泥16.13％～33.16％，水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％和海水7.16％～9.68％；其中，在山东海域海底沉积淤泥的含水率为40.78％，从海底抽取的海底沉积淤泥中携带的海水也作为原料来制备人工鱼礁。
人工鱼礁，作为海洋牧场生物生境改造工程的基础设施，在现有技术中，其建造过程中需要大量的混凝土材料，而且制作后还需要投放到指定海域，其中不乏一些大型构件礁，即便在岸边制作，从陆地到海域的吊装和运输也极具难度。而且，在传统的人工鱼礁的制作方法中，需要将沉积淤泥制作成淤泥泥粉再与水泥基材料混合搅拌，难以实现对海底沉积淤泥的大范围资源化利用。
基于上述技术问题，本发明提供了一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁，将水泥、矿粉、粉煤灰、石膏与海底沉积淤泥混合，其中，海底沉积淤泥直接从海底抽取，无需制作成淤泥泥粉，实现了海上现场取料、制作，现场投放人工鱼礁，不仅能够实现大范围资源化利用海底沉积淤泥，达到修复和改善海域生态环境的目的，而且还能够大幅度降低人工鱼礁的制作和投放成本。
此外，本发明还公开了一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁的制备方法，包括：
按照质量百分比从海底抽取16.13％～33.16％的海底沉积淤泥，再掺入水泥、矿粉、粉煤灰、石膏和炉渣，并加入海水进行混合，得到混合物；其中，海底沉积淤泥的含水率为40.78％，水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％，海水7.16％～9.68％；
将所述混合物搅拌均匀后，浇筑成型，在30℃以上的条件下养护120分钟～130分钟达到初凝，之后脱膜得到人工鱼礁试块；
对所述人工鱼礁试块进行养护，得到人工鱼礁。
为了进一步优化上述技术方案，按照质量百分比从海底抽取16.13％～33.16％的海底沉积淤泥，再掺入水泥、矿粉、粉煤灰、石膏和炉渣，并加入海水进行混合，得到混合物；其中，海底沉积淤泥的含水率为40.78％，水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％，海水7.16％～9.68％；
将所述混合物搅拌均匀后，浇筑成型，在32℃的条件下养护120分钟达到初凝，之后脱膜得到人工鱼礁试块；
对所述人工鱼礁试块持续养护28天，得到人工鱼礁。
鱼礁试块养护第1天的抗压强度为4.7～18.5MPa，养护第3天强度为14.3～33MPa，养护28天强度可达到24.86～44.28MPa。
下面结合具体实施例来进一步解释本发明。
以山东省威海市双岛湾附近海域采集到的海底沉积淤泥为原料制作人工藻礁，测量礁块中的营养盐溶出浓度。例如：按照质量百分比称取海底淤泥16.13％，水泥12.9％，矿粉12.9％，粉煤灰5.16％，石膏1.29％，炉渣41.94％，海水9.67％，其中，海底沉积淤泥的含水率为40.78％，经过搅拌均匀后，浇筑在边长为70.7mm的立方体模具中，制成人工鱼礁。
养护第1天的抗压强度为18.5MPa，养护第3天的抗压强度为33.0MPa，养护第28天的抗压强度为44.29MPa。参照《中华人民共和国标准》海洋调查规范GB/T 12763.4-2007中的相关方法，测量礁块浸泡液中铵盐和活性磷酸盐的含量，以考察本发明人工藻礁的营养盐溶出效果。结果表明，不同淤泥含量比例制作的礁块，其浸泡液中铵盐含量呈对数上升趋势，且该过程可长时间持续。经测定得到礁体中铵盐的溶出规律为(NH4+-N)＝0.0562ln(x)+0.1658(R2＝0.8052)，其中x为天数。溶出试验的第11天，浸泡液中NH4+-N的含量为18.2μmol/L，而在本发明人前期授权的专利中，以滩涂淤泥制成的人工藻礁同浸泡期的浸泡液中的NH4+-N含量仅为9.90μmol/L。活性磷酸盐含量趋于稳定。
此外，在具体实施时，为满足人工鱼礁投放时所需的C35强度，可以通过适量添加砂、石子等材料以调节其强度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁，其特征在于，所述人工鱼礁通过以下质量百分比的原料制得：从海底抽取的海底沉积淤泥16.13％～33.16％，水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％和海水7.16％～9.68％。
2.一种可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁的制备方法，其特征在于，包括：
按照质量百分比从海底抽取16.13％～33.16％的海底沉积淤泥，再掺入水泥、矿粉、粉煤灰、石膏和炉渣，并加入海水进行混合，得到混合物；其中，水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％，海水7.16％～9.68％；
将所述混合物搅拌均匀后，浇筑成型，在30℃～60℃的条件下养护120分钟～130分钟达到初凝，之后脱膜得到人工鱼礁试块；
对所述人工鱼礁试块进行养护，得到人工鱼礁。
3.根据权利要求2所述的可实现海底沉积淤泥资源化利用的人工鱼礁的制备方法，其特征在于，
按照质量百分比从海底抽取16.13％～33.16％的海底沉积淤泥，再掺入水泥、矿粉、粉煤灰、石膏和炉渣，并加入海水进行混合，得到混合物；其中水泥7.96～12.9％，矿粉7.96～12.9％，粉煤灰3.18～5.16％，石膏0.8～1.29％，炉渣39.79％～41.94％，海水7.16％～9.68％；
将所述混合物搅拌均匀后，浇筑成型，在30℃的条件下养护120分钟达到初凝，之后脱膜得到人工鱼礁试块；
对所述人工鱼礁试块持续养护28天，得到人工鱼礁。
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| Title |
|---|
| 姜昭阳等: "滩涂淤泥在人工藻礁制备中的应用", 《农业工程学报》 * |
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|---|---|---|---|---|
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