本發(fā)明涉及一種混凝土人工魚礁材料的制備方法，屬于人工魚礁制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人工魚礁是人為在海中設(shè)置的構(gòu)造物，其目的是改善海域生態(tài)環(huán)境，營(yíng)造海洋生物棲息的良好環(huán)境，為魚類等提供繁殖、生長(zhǎng)、索餌和庇敵的場(chǎng)所，達(dá)到保護(hù)、增殖和提高漁獲量的目的。目前國內(nèi)外已經(jīng)廣泛的開展人工魚礁建設(shè)，進(jìn)行近海海洋生物棲息地和漁場(chǎng)的修復(fù)，而且取得了較好的效果。
人工魚礁多采用天然石、磚、植物等原料來建造，后來廢舊汽車、輪胎、船舶、油罐等被大量用于人工魚礁的建設(shè)。但這些廢棄物人工魚礁除存在礁體空間布局不合理、體積空間小，在海水中易分解并釋放出有害物質(zhì)，不僅不能提高魚類產(chǎn)量，而且還會(huì)破壞海岸帶的生態(tài)環(huán)境。因此人們研究出了一種水泥混凝土人工魚礁。
混凝土作為人工魚礁，主要為甲殼類和附著生物的定居和生長(zhǎng)提供極好的附著表面和棲息地，還可以為其他無脊椎動(dòng)物和魚類提供食物和避難所。但普通水泥混凝土堿度高，會(huì)破壞對(duì)水產(chǎn)資源有益的藻類及微生物的棲息環(huán)境，當(dāng)普通混凝土在海水中長(zhǎng)期浸泡時(shí)，隨著Ca(OH)2的不斷溶出，堿性度下降。在此過程中混凝土外側(cè)會(huì)附著上耐堿能力強(qiáng)的藤壺等貝殼生物，而影響了微生物的附著與藻類的生長(zhǎng)，混凝土硬化后會(huì)在粗骨料與基質(zhì)之間富集氫氧化鈣和鈣礬石等結(jié)晶粗、粘結(jié)力差的礦物，導(dǎo)致人工魚礁存在強(qiáng)度降低，耐久性差，使用壽命較短問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對(duì)傳統(tǒng)混凝土人工魚礁硬化后會(huì)在粗骨料與基質(zhì)之間富集氫氧化鈣和鈣礬石等結(jié)晶粗、粘結(jié)力差的礦物，導(dǎo)致人工魚礁強(qiáng)度降低，耐久性差，使用壽命較短的弊端，提供了一種利用煤渣與高嶺土煅燒作骨料，與石膏、水泥等混合后，在溶洞環(huán)境中碳化而得到混凝土人工魚礁材料的方法。本發(fā)明首先將預(yù)處理后的煤渣與高嶺土混合后經(jīng)煅燒、球磨得煅燒料，再與石膏等混合后，加入模具中在溶洞環(huán)境中初步養(yǎng)護(hù)，溶洞中的二氧化碳會(huì)與物料中生成的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，從而使堿度降低，氫氧化鈣與鈣礬石減少，將物料脫模得魚礁混凝土，然后在混凝土表面噴涂殼聚糖、醋酸溶液等制得的混合液后，再次養(yǎng)護(hù)得到混凝土人工魚礁材料，本發(fā)明有效解決了人工魚礁強(qiáng)度降低，耐久性差，使用壽命較短的問題。本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得混凝土人工魚礁材料強(qiáng)度高，具有較好的耐久性，耐久性提高了10～15%，硬化后混凝土人工魚礁材料致密性好，并且最后涂覆的殼聚糖和貽貝粘蛋白可作為微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高微生物的附著量。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：
（1）稱取1～2kg煤渣，加入到粉碎機(jī)中粉碎1～2h，并過50～60目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有2～3L去離子水的燒杯中，浸泡2～3天后，過濾，收集濾渣，再將濾渣置于烘箱中，在95～105℃下干燥1～2h，將干燥后的濾渣取出并放入燒杯中，再加入600～700g高嶺土，攪拌混合3～5min，得到混合粉末；
（2）將上述混合粉末置于馬弗爐中，以10～15℃/min速率升溫至1000～1100℃，煅燒2～3h，煅燒結(jié)束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫后，將物料取出，并移入球磨機(jī)中球磨1～2h，再過80～100目篩，收集過篩物，得到煅燒料；
（3）按重量份數(shù)計(jì)，稱取40～50份上述煅燒料、2～4份石膏、40～50份水泥、30～40份去離子水、6～8份纖維素晶須和1～3份木質(zhì)素磺酸鈉，加入到球磨機(jī)中球磨1～2h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，并于CO2濃度為1200～1300ppm、濕度為80～90%的溶洞環(huán)境中，靜置養(yǎng)護(hù)6～7天，待養(yǎng)護(hù)完成后，將模具中已固化的物料脫模， 并置于溫度為18～22℃、濕度為75～85%環(huán)境中養(yǎng)護(hù)15～20天，養(yǎng)護(hù)結(jié)束，得到魚礁混凝土；
（4）按重量份數(shù)計(jì)，稱取10～15份殼聚糖、1～3份貽貝粘蛋白和70～80份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%醋酸溶液，加入到燒杯中，攪拌混合30～40min，得到混合液，將混合液均勻噴涂于上述魚礁混凝土表面，控制噴涂量為80～90g/m2，噴涂結(jié)束，將噴涂后的魚礁混凝土在20～25℃下養(yǎng)護(hù)3～4h，即可得到混凝土人工魚礁材料。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制得的混凝土人工魚礁材料剪切成立體梯狀式人工魚礁，并將其投放于水深4～6m的海水中，利用框架將其固定住即可，投放12～18個(gè)月后，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明的人工魚礁無有害物質(zhì)釋放，抗拉強(qiáng)度高達(dá)80～100MPa，與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比使用壽命延長(zhǎng)2～3年，其表面微生物附著量達(dá)19206～22613g/m2，與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比附著率提高了12～15%，本發(fā)明制備的混凝土人工魚礁材料可有效改善海域生態(tài)環(huán)境，營(yíng)造海洋生物棲息的良好環(huán)境，產(chǎn)生良好的生態(tài)效益。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得混凝土人工魚礁材料強(qiáng)度高，與傳統(tǒng)混凝土魚礁材料相比強(qiáng)度提高20～25%；
（2）本發(fā)明混凝土人工魚礁材料具有較好的耐久性，與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比耐久性提高了10～15%。
具體實(shí)施方式
首先稱取1～2kg煤渣，加入到粉碎機(jī)中粉碎1～2h，并過50～60目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有2～3L去離子水的燒杯中，浸泡2～3天后，過濾，收集濾渣，再將濾渣置于烘箱中，在95～105℃下干燥1～2h，將干燥后的濾渣取出并放入燒杯中，再加入600～700g高嶺土，攪拌混合3～5min，得到混合粉末；然后將上述混合粉末置于馬弗爐中，以10～15℃/min速率升溫至1000～1100℃，煅燒2～3h，煅燒結(jié)束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫后，將物料取出，并移入球磨機(jī)中球磨1～2h，再過80～100目篩，收集過篩物，得到煅燒料；按重量份數(shù)計(jì)，稱取40～50份上述煅燒料、2～4份石膏、40～50份水泥、30～40份去離子水、6～8份纖維素晶須和1～3份木質(zhì)素磺酸鈉，加入到球磨機(jī)中球磨1～2h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，并于CO2濃度為1200～1300ppm、濕度為80～90%的溶洞環(huán)境中，靜置養(yǎng)護(hù)6～7天，待養(yǎng)護(hù)完成后，將模具中已固化的物料脫模， 并置于溫度為18～22℃、濕度為75～85%環(huán)境中養(yǎng)護(hù)15～20天，養(yǎng)護(hù)結(jié)束，得到魚礁混凝土；按重量份數(shù)計(jì)，稱取10～15份殼聚糖、1～3份貽貝粘蛋白和70～80份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%醋酸溶液，攪拌混合30～40min，得到混合液，將混合液均勻噴涂于上述魚礁混凝土表面，控制噴涂量為80～90g/m2，噴涂結(jié)束，將噴涂后的魚礁混凝土在20～25℃下養(yǎng)護(hù)3～4h，即可得到混凝土人工魚礁材料。
實(shí)例1
首先稱取1kg煤渣，加入到粉碎機(jī)中粉碎1h，并過50目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有2L去離子水的燒杯中，浸泡2天后，過濾，收集濾渣，再將濾渣置于烘箱中，在95℃下干燥1h，將干燥后的濾渣取出并放入燒杯中，再加入600g高嶺土，攪拌混合3min，得到混合粉末；然后將上述混合粉末置于馬弗爐中，以10℃/min速率升溫至1000℃，煅燒2h，煅燒結(jié)束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫后，將物料取出，并移入球磨機(jī)中球磨1h，再過80目篩，收集過篩物，得到煅燒料；按重量份數(shù)計(jì)，稱取40份上述煅燒料、2份石膏、40份水泥、30份去離子水、6份纖維素晶須和1份木質(zhì)素磺酸鈉，加入到球磨機(jī)中球磨1h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，并于CO2濃度為1200ppm、濕度為80%的溶洞環(huán)境中，靜置養(yǎng)護(hù)6天，待養(yǎng)護(hù)完成后，將模具中已固化的物料脫模， 并置于溫度為18℃、濕度為75%環(huán)境中養(yǎng)護(hù)15天，養(yǎng)護(hù)結(jié)束，得到魚礁混凝土；按重量份數(shù)計(jì)，稱取10份殼聚糖、1份貽貝粘蛋白和70份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%醋酸溶液，攪拌混合30min，得到混合液，將混合液均勻噴涂于上述魚礁混凝土表面，控制噴涂量為80g/m2，噴涂結(jié)束，將噴涂后的魚礁混凝土在20℃下養(yǎng)護(hù)3h，即可得到混凝土人工魚礁材料。
將本發(fā)明制得的混凝土人工魚礁材料剪切成立體梯狀式人工魚礁，并將其投放于水深4m的海水中，利用框架將其固定住即可，投放12個(gè)月后，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明的人工魚礁無有害物質(zhì)釋放，抗拉強(qiáng)度高達(dá)80MPa，與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比使用壽命延長(zhǎng)了2年，其表面微生物附著量達(dá)19206g/m2，附著率與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比提高了12%，可有效改善海域生態(tài)環(huán)境，營(yíng)造海洋生物棲息的良好環(huán)境，產(chǎn)生良好的生態(tài)效益。
實(shí)例2
首先稱取2kg煤渣，加入到粉碎機(jī)中粉碎2h，并過55目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有3L去離子水的燒杯中，浸泡3天后，過濾，收集濾渣，再將濾渣置于烘箱中，在100℃下干燥2h，將干燥后的濾渣取出并放入燒杯中，再加入650g高嶺土，攪拌混合4min，得到混合粉末；然后將上述混合粉末置于馬弗爐中，以13℃/min速率升溫至1050℃，煅燒3h，煅燒結(jié)束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫后，將物料取出，并移入球磨機(jī)中球磨2h，再過90目篩，收集過篩物，得到煅燒料；按重量份數(shù)計(jì)，稱取45份上述煅燒料、3份石膏、45份水泥、35份去離子水、7份纖維素晶須和2份木質(zhì)素磺酸鈉，加入到球磨機(jī)中球磨2h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，并于CO2濃度為1250ppm、濕度為85%的溶洞環(huán)境中，靜置養(yǎng)護(hù)7天，待養(yǎng)護(hù)完成后，將模具中已固化的物料脫模， 并置于溫度為20℃、濕度為85%環(huán)境中養(yǎng)護(hù)18天，養(yǎng)護(hù)結(jié)束，得到魚礁混凝土；按重量份數(shù)計(jì)，稱取12份殼聚糖、2份貽貝粘蛋白和75份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%醋酸溶液，攪拌混合35min，得到混合液，將混合液均勻噴涂于上述魚礁混凝土表面，控制噴涂量為85g/m2，噴涂結(jié)束，將噴涂后的魚礁混凝土在23℃下養(yǎng)護(hù)4h，即可得到混凝土人工魚礁材料。
將本發(fā)明制得的混凝土人工魚礁材料剪切成立體梯狀式人工魚礁，并將其投放于水深5m的海水中，利用框架將其固定住即可，投放15個(gè)月后，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明的人工魚礁無有害物質(zhì)釋放，抗拉強(qiáng)度高達(dá)90MPa，與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比使用壽命延長(zhǎng)了2年，其表面微生物附著量達(dá)21013g/m2，附著率與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比提高了14%，可有效改善海域生態(tài)環(huán)境，營(yíng)造海洋生物棲息的良好環(huán)境，產(chǎn)生良好的生態(tài)效益。
實(shí)例3
首先稱取2kg煤渣，加入到粉碎機(jī)中粉碎2h，并過60目篩，收集過篩物，將過篩物加入到盛有3L去離子水的燒杯中，浸泡3天后，過濾，收集濾渣，再將濾渣置于烘箱中，在105℃下干燥2h，將干燥后的濾渣取出并放入燒杯中，再加入700g高嶺土，攪拌混合5min，得到混合粉末；然后將上述混合粉末置于馬弗爐中，以15℃/min速率升溫至1100℃，煅燒3h，煅燒結(jié)束，待馬弗爐中的物料隨爐冷卻至室溫后，將物料取出，并移入球磨機(jī)中球磨2h，再過100目篩，收集過篩物，得到煅燒料；按重量份數(shù)計(jì)，稱取50份上述煅燒料、4份石膏、50份水泥、40份去離子水、8份纖維素晶須和3份木質(zhì)素磺酸鈉，加入到球磨機(jī)中球磨2h，得到混合漿料，再將混合漿料加入到模具中，并于CO2濃度為1300ppm、濕度為90%的溶洞環(huán)境中，靜置養(yǎng)護(hù)7天，待養(yǎng)護(hù)完成后，將模具中已固化的物料脫模， 并置于溫度為22℃、濕度為85%環(huán)境中養(yǎng)護(hù)20天，養(yǎng)護(hù)結(jié)束，得到魚礁混凝土；按重量份數(shù)計(jì)，稱取15份殼聚糖、3份貽貝粘蛋白和80份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%醋酸溶液，攪拌混合40min，得到混合液，將混合液均勻噴涂于上述魚礁混凝土表面，控制噴涂量為90g/m2，噴涂結(jié)束，將噴涂后的魚礁混凝土在25℃下養(yǎng)護(hù)4h，即可得到混凝土人工魚礁材料。
將本發(fā)明制得的混凝土人工魚礁材料剪切成立體梯狀式人工魚礁，并將其投放于水深6m的海水中，利用框架將其固定住即可，投放18個(gè)月后，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明的人工魚礁無有害物質(zhì)釋放，抗拉強(qiáng)度高達(dá)100MPa，與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比使用壽命延長(zhǎng)了3年，其表面微生物附著量達(dá)22613g/m2，附著率與傳統(tǒng)混凝土人工魚礁相比提高了15%，可有效改善海域生態(tài)環(huán)境，營(yíng)造海洋生物棲息的良好環(huán)境，產(chǎn)生良好的生態(tài)效益。