CN109469002B - 一种装配式人工鱼礁及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式人工鱼礁，包括基础底座、人工鱼礁装配模块、连接件；基础底座是由预制梁柱组合成的框架笼型结构，框架笼型结构包括预制梁和预制板，预制梁和预制板由FRP筋材和珊瑚骨料海水海沙混凝土浇筑而成；人工鱼礁装配模块包括主框架和位于主框架底部的立柱，主框架与立柱一体浇筑成型；主框架由FRP筋材和纤维泡沫混凝土浇筑而成，立柱由FRP筋材和珊瑚骨料纤维海水海沙混凝土浇筑而成；连接件穿过预埋件实现基础底座和人工鱼礁装配模块的固定连接。本发明采用FRP‑混凝土材料对人工鱼礁的各个模块结构浇筑成型，然后通过连接件装配，不仅易于水生生物的附着，有利于资金的快速周转，而且延长了人工鱼礁的使用寿命。

Description

一种装配式人工鱼礁及其制备工艺

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，更具体的说是涉及一种装配式人工鱼礁及其制备工艺。

背景技术

随着人们对海洋渔业资源需求的日益增长以及环境的影响，天然的海洋渔场越来越少，如何通过人工的方式，增加建立海洋渔场的条件，提高渔场的养鱼环境，进而提高渔场的产业量，是人们近年来研究的热点。

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等均具有重大的战略意义和深远的历史意义。

但是现有的人工鱼礁存在以下问题：1)形式单一，人工鱼礁作为一个整体在吊装、投入过程中，很容易造成倾斜，使得聚鱼效果和对海洋环境的改善偏离预想的理论方案；2)钢筋混凝土结构和钢结构容易受到海水中氯离子等的腐蚀，造成钢筋的锈蚀，最终钢筋膨胀，导致混凝土结构开裂，再加上海洋生物的侵袭，导致结构过早被破坏，达不到预期的使用寿命，造成经济上的损失；3)现有的人工鱼礁的材料形式各样，材质为钢、混凝土、竹、石头、废弃块等质地密实的材料，水生植物需要很长时间才能附着在上面，增加了达到理想的海洋牧场的时间，从而增长了资金回收时间，造成了资金成本的浪费等问题。

因此，如何提供一种使用寿命长、经济成本低、资金回收效率高，并且可有效改善水体环境以及易于水生生物附着的装配式人工鱼礁是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种装配式人工鱼礁及其制备工艺，本发明采用FRP-海水海沙混凝土材料对人工鱼礁的各个模块结构浇筑成型，通过连接件装配，不仅可以构成多种多样的人工鱼礁形式，有利于吸引不同种类的生物，提高海洋牧场的经济效益；而且FRP-海水海沙混凝土材料就地取材，节约成本，同时解决了在海洋环境下的传统钢筋混凝土的耐久性问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种装配式人工鱼礁，包括基础底座、人工鱼礁装配模块、连接件；

其中所述基础底座是由预制梁柱组合成的框架笼型结构，所述框架笼型结构包括预制梁和预制板，所述预制梁由FRP筋材和纤维海水海沙混凝土浇筑而成，并且所述预制梁上设置有第一预埋件；

所述人工鱼礁装配模块包括主框架和位于所述主框架底部的立柱，其中所述主框架与所述立柱一体浇筑成型；所述主框架由FRP筋材和纤维泡沫混凝土浇筑而成，所述立柱由FRP筋材和纤维海水海沙混凝土浇筑而成，并且所述立柱底部设置有第二预埋件；

所述连接件依次穿过所述第一预埋件、所述第二预埋件实现所述基础底座和所述人工鱼礁装配模块的固定连接。

本发明采用FRP-纤维海水海沙混凝土为原材料，节约了淡水资源和内地的沙石资源，便于就地取材，节约成本，强度高、耐久性好，同时解决了沿海地区或者海岛地区普通钢筋混凝土锈蚀的问题；

并且纤维泡沫混凝土的表面多孔结构利于水生生物的附着，能够快速提高人工渔场的形成，并且可以改善水体环境，加快投入资金的回收；

其中纤维泡沫混凝土是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，形成含有大量细小的封闭气孔并且强度性能优异的混凝土制品。纤维泡沫混凝土的制作是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，各物质比例为水泥：水：发泡剂：稳泡剂：纤维＝1：0.18：0.004：0.001：0.001；纤维采用海水中耐久性好的玄武岩纤维。

优选的，在上述一种装配式人工鱼礁中，所述基础底座底部还设置有支撑柱，所述支撑柱由FRP筋材和纤维海水海沙混凝土浇筑而成，当投放区域有淤泥时采用有支撑柱的结构，有利于人工鱼礁的稳定性。

优选的，在上述一种装配式人工鱼礁中，所述预制梁由主梁，以及与所述主梁呈垂直方向设置的次梁组成。

优选的，在上述一种装配式人工鱼礁中，相邻所述次梁之间的间距为1-1.5m；相邻所述主梁之间的横向间距为2-3m，纵向间距为1.5-2m。

上述技术方案的有益效果是：主梁之间的横向间距以及纵向间距、次梁之间的间距均是根据现场渔场的布置情况进行尺寸的调整，易于吊装和运输。

优选的，在上述一种装配式人工鱼礁中，所述主框架的形状包括但不限于三角锥、多面体、圆柱体和多棱锥。

上述技术方案的有益效果是：装配式人工鱼礁可以对各种形式的主框架进行随意组合，增加人工鱼礁的多样性，有利于吸引不同种类的生物，提高海洋牧场的经济效益。

优选的，在上述一种装配式人工鱼礁中，所述立柱的高度为300-1000mm。

上述技术方案的有益效果是：当投放区域有沙子和淤泥时，立柱能够深入到淤泥和沙子里，起到稳固的作用。

优选的，在上述一种装配式人工鱼礁中，所述纤维海水海沙混凝土是以珊瑚石为粗骨料、珊瑚砂为细骨料，水泥为胶凝材料，并加入纤维、发泡剂等原料通过海水拌合而成的混凝土。

其中纤维海水海沙混凝土制备过程具体包括：(1)对当地的珊瑚骨料进行筛分，用5mm方孔筛进行筛分，5mm以下的作为细骨料，5mm以上的作为粗骨料；(2)水泥根据实际需要采用不同类型的水泥，无特殊要求使用普通P.O42.5的商品水泥，把珊瑚的粗细骨料和水泥按照配比进行混合搅拌均匀；(3)按配比加入当地海水和外加剂进行充分搅拌，珊瑚骨料纤维海水海沙混凝土制备完成。其中纤维泡沫混凝土要比纤维海水海沙混凝土轻，多孔，且强度低。

进一步地，所述纤维为有机纤维或无机纤维。

上述技术方案的有益效果是：通过海水拌合而成的混凝土，可根据具体情况添加掺合料和外加剂就地取材，具有节约成本，强度高、耐久性好等优点，不仅解决了沿海地区或海岛地区普通钢筋混凝土锈蚀的问题，同时也解决了大面积浇注混凝土需要大量淡水的问题，还解决了砂子、石子的运输问题。

优选的，在上述一种装配式人工鱼礁中，所述基础底座可以为FRP筋材和珊瑚骨料海水海沙混凝土预制板柱体系、钢筋混凝土梁式筏板结构或者钢结构组装等形式。

本发明还提供了一种装配式人工鱼礁的制备工艺，包括以下步骤：

(1)基础底座的制备：利用FRP筋材绑扎预制梁，支设模板，将绑扎得到的预制梁按照模板组合成框架笼型骨架，浇筑海水海沙混凝土，然后进行养护备用；

(2)人工鱼礁装配模块：利用FRP筋材绑扎主框架，支设模板，浇筑纤维泡沫混凝土和纤维海水海沙混凝土，然后进行养护备用；

(3)组装：将基础底座和人工鱼礁装配模块运送到人工鱼礁投放地点，把人工鱼礁装配模块通过预埋件安装在基础底座上，使用连接件固定，即得装配式人工鱼礁。

优选的，在上述一种装配式人工鱼礁的制备方法中，步骤(1)中所述基础底座内部用于填充建筑垃圾，不仅对建筑垃圾进行了合理的资源化利用，而且具有满足特殊区域内抗击洋流的作用。

综上所述，与现有技术相比，本发明公开提供了一种装配式人工鱼礁及其制备工艺，具有以下有益效果：

(1)模块化人工鱼礁采用表面多孔的泡沫混凝土进行浇筑，有利于水生生物的附着，可以快速的提高人工渔场的形成，改善水体环境；

(2)采用模块化人工鱼礁，通过装配式，构成了多种多样的人工鱼礁形状，有利于吸引不同种类的生物，提高海洋牧场的经济效益；

(3)采用FRP-纤维海水海沙混凝土结构，节约了淡水资源和内地的沙石资源，便于就地取材，节约成本，同时解决了在海洋环境下的传统钢筋混凝土的耐久性问题；

(4)基础底座内部可以放置建筑垃圾进行填充，不仅减少了海洋周围的建筑垃圾，对建筑垃圾进行资源化利用，而且满足了特殊区域内抗击洋流的作用；

(5)模块化人工鱼礁底部为纤维混凝土结构，解决了传统结构在海水中易受氯离子等的腐蚀，造成钢筋锈蚀影响使用寿命的问题，减少经济的损失。

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附图为本发明的整体结构示意图；

图2附图为本发明基础底座底层示意图；

图3附图为本发明基础底座顶层示意图；

图4附图为本发明FRP筋材组成结构示意图；

图5附图为本发明第一预埋件的结构示意图；

图6附图为本发明不锈钢套筒的结构示意图。

图7附图为本发明第二预埋件的结构示意图；

图8附图为本发明不锈钢螺栓的结构示意图；

图9附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为框架结构的示意图；

图10附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为框架结构的仰视图；

图11附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为多棱锥的示意图一；

图12附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为多棱锥的示意图二；

图13附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为多棱锥的仰视图；

图14附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为梯形的示意图一；

图15附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为梯形的示意图二；

图16附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为梯形的仰视图；

图17附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为三角锥示意图；

图18附图为本发明人工鱼礁装配模块的主框架为三角锥的仰视图。

在图中：

1为基础底座、11为预制梁、111为主梁、112为次梁、12为预制板、13为支撑柱、2为人工鱼礁装配模块、21为主框架、22为立柱、3为连接件、31为不锈钢套筒、32为不锈钢螺栓、4为FRP筋材、41为FRP箍筋、42为FRP纵向钢筋、5为纤维海水海沙混凝土、6为纤维泡沫混凝土、7为第一预埋件、8为第二预埋件、81为螺栓孔。

实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

本发明实施例公开了一种装配式、模块化的人工鱼礁及其制备工艺，本发明采用FRP-混凝土材料对人工鱼礁的各个模块结构浇筑成型，然后通过连接件装配，不仅易于水生生物的附着，有利于资金的快速周转，而且延长了人工鱼礁的使用寿命。

参见附图1，本发明提供了一种装配式人工鱼礁，包括基础底座1、人工鱼礁装配模块2、连接件3；

其中基础底座1是由预制梁柱组合成的框架笼型结构，框架笼型结构包括预制梁11和预制板12，预制梁11由FRP筋材4和纤维海水海沙混凝土5浇筑而成，并且预制梁11上设置有第一预埋件7；

人工鱼礁装配模块2包括主框架21和位于主框架21底部的立柱22，其中主框架21与立柱22一体浇筑成型；主框架21由FRP筋材4和纤维泡沫混凝土6浇筑而成，立柱22由FRP筋材4和纤维海水海沙混凝土5浇筑而成，并且立柱22底部设置有第二预埋件8；

连接件3依次穿过第一预埋件7、第二预埋件8实现基础底座1和人工鱼礁装配模块2的固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，第一预埋件7内侧外缘固定设置有不锈钢套筒31、第二预埋件8内侧外缘设置有与所述不锈钢套筒相匹配的螺栓孔81，不锈钢螺栓依次穿过不锈钢套筒31、螺栓孔81实现基础底座和人工鱼礁装配模块2的固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，基础底座1底部还设置有支撑柱13，支撑柱13由FRP筋材4和纤维海水海沙混凝土5浇筑而成。

为了进一步优化上述技术方案，预制梁11由主梁111，以及与主梁111呈垂直方向设置的次梁112组成。

为了进一步优化上述技术方案，相邻次梁112之间的间距为1～1.5m；相邻主梁111之间的横向间距为2～3m，纵向间距为1.5～2m，间距的设定根据现场渔场的布置情况进行调整。

为了进一步优化上述技术方案，主框架21的形状包括但不限于三角锥、多面体、圆柱体、多棱锥、框架。

为了进一步优化上述技术方案，立柱22的高度为300-1000mm。

为了进一步优化上述技术方案，纤维海水海沙混凝土5是以珊瑚石为粗骨料、珊瑚砂为细骨料，水泥为胶凝材料，然后添加纤维、发泡剂等通过海水拌合而成的。

为了进一步优化上述技术方案，基础底座可以为FRP筋材4和珊瑚骨料海水海沙混凝土预制板柱体系、钢筋混凝土梁式筏板结构或者由钢结构组装等形式。

为了进一步优化上述技术方案，FRP筋材4包括FRP箍筋41和FRP纵向钢筋42，每根预制梁11内部均设有四根FRP纵向钢筋42及沿纵向受力筋长度方向间隔分布且箍紧FRP纵向钢筋42的FRP箍筋41，FRP箍筋41的间距为300mm。

本发明还提供了一种装配式、模块化人工鱼礁的制备工艺，包括以下步骤：

(1)基础底座的制备：利用FRP筋材绑扎预制梁，支设模板，将绑扎得到的预制梁按照模板组合成框架笼型骨架，浇筑纤维海水海沙混凝土，然后进行养护备用；

(2)装配组件的制备：利用FRP筋材绑扎主框架，支设模板，然后浇筑纤维泡沫混凝土和纤维海水海沙混凝土，然后进行养护备用；

(3)人工鱼礁的组装：将基础底座和装配组件运送到人工鱼礁投放地点，把装配组件通过预埋件安装在所述基础底座上，使用螺丝固定，即得装配式人工鱼礁。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(1)中所述基础底座内部用于填充建筑垃圾。

下面将通过具体实施例对本发明的装配式、模块化的人工鱼礁进行详细说明：

1、应用BIM信息技术，对人工鱼礁模块的多样性(通过不同的模块化的人工鱼礁的组合，吸引不同的海洋物种)进行3D建模，可以和其他软件共同进行对要新建的海洋渔场进行分析。人工鱼礁吸引生物的种类，改善海洋环境产生的效果、人工鱼礁的投入成本、使用寿命和产生的经济收入等给出一个预测性的结论。

具体的，(1)为了实现人工渔场的最大化盈利，通过BIM技术和相关软件模拟投放区域的海洋环境和生物种类等环境因素，进而分析出适合于吸引聚集本地区的鱼群的模块化鱼礁，从而得出经济性评估；(2)人工鱼礁为了改善海洋环境，通过BIM技术和相关软件，模拟海洋环境，通过大数据分析哪种鱼礁能够吸引哪类物种，通过布置不同的鱼礁，达到物种多样化的目的，从而改善了整个海洋环境的生态。

2、待适用投放地点的人工鱼礁确认后，对人工鱼礁结构进行预制构件分解编号，出装配式构件图。

3、依据构件图进行制备基座，使用FRP-海水海沙珊瑚骨料混凝土预制构件。

4、依据构件图进行模块化人工鱼礁的构件的制备，使用FRP-纤维海水海沙混凝土和FRP-纤维泡沫混凝土进行预制构件的制备。

5、所有构件预制完成后，针对运输条件和投放地点选择投放处组装和预制场组装。

6、组装完毕后，根据方案进行投放不同规格的人工鱼礁，以达到预期的目的。

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 (8)

1.一种装配式人工鱼礁的制备工艺，其特征在于，装配式人工鱼礁包括基础底座(1)、人工鱼礁装配模块(2)、连接件(3)；

其中所述基础底座(1)是由预制梁柱组合成的框架笼型结构，所述框架笼型结构包括预制梁(11)和预制板(12)，所述预制梁(11)均是由FRP筋材(4)和纤维海水海沙混凝土(5)浇筑而成，并且所述预制梁(11)上设置有第一预埋件(7)；

所述人工鱼礁装配模块(2)包括主框架(21)和位于所述主框架(21)底部的立柱(22)，其中所述主框架(21)与所述立柱(22)一体浇筑成型；所述主框架(21)由FRP筋材(4)和纤维泡沫混凝土(6)浇筑而成，所述立柱(22)由FRP筋材(4)和纤维海水海沙混凝土(5)浇筑而成，并且所述立柱(22)底部设置有第二预埋件(8)；

所述连接件(3)依次穿过所述第一预埋件(7)、所述第二预埋件(8)实现所述基础底座(1)和所述人工鱼礁装配模块(2)的固定连接；

所述纤维泡沫混凝土的各原料重量比为水泥:水:发泡剂:稳泡剂:纤维＝1:0.18:0.004:0.001:0.001；所述纤维采用玄武岩纤维；

所述一种装配式人工鱼礁的制备工艺，包括以下步骤：

1)基础底座的制备：利用FRP筋材绑扎预制梁，支设模板，将绑扎得到的预制梁按照模板组合成框架笼型骨架，浇筑珊瑚骨料海水海沙混凝土，然后进行养护备用；

2)人工鱼礁装配模块：利用FRP筋材绑扎主框架，支设模板，浇筑纤维泡沫混凝土和珊瑚骨料纤维海水海沙混凝土，然后进行养护备用；

3)组装：将基础底座和人工鱼礁装配模块运送到人工鱼礁投放地点，把人工鱼礁装配模块通过预埋件安装在基础底座上，使用连接件固定，即得装配式人工鱼礁；

步骤1)中所述基础底座内部用于填充建筑垃圾。

2.根据权利要求1所述的一种装配式人工鱼礁的制备工艺，其特征在于，所述基础底座(1)底部还设置有支撑柱(13)，所述支撑柱(13)由FRP筋材(4)和纤维海水海沙混凝土(5)浇筑而成。

3.根据权利要求1所述的一种装配式人工鱼礁的制备工艺，其特征在于，所述预制梁(11)由主梁(111)，以及与所述主梁(111)呈垂直方向设置的次梁(112)组成。

4.根据权利要求3所述的一种装配式人工鱼礁的制备工艺，其特征在于，相邻所述次梁(112)之间的间距为1～1.5m；相邻所述主梁(111)之间的横向间距为2～3m，纵向间距为1.5～2m，所述间距的设定根据现场渔场的布置情况进行调整。

5.根据权利要求1所述的一种装配式人工鱼礁的制备工艺，其特征在于，所述主框架(21)的形状包括但不限于三角锥、多面体、圆柱体、多棱锥。

6.根据权利要求1所述的一种装配式人工鱼礁的制备工艺，其特征在于，所述立柱(22)的高度为300mm～1000mm。

7.根据权利要求1所述的一种装配式人工鱼礁的制备工艺，其特征在于，所述纤维海水海沙混凝土(5)以珊瑚石为粗骨料、珊瑚砂为细骨料，水泥为胶凝材料，并添加助剂通过海水拌合而成。

8.根据权利要求1所述的一种装配式人工鱼礁的制备工艺，其特征在于，所述基础底座由钢筋混凝土梁式筏板结构或者钢结构组装而成。