本發(fā)明涉及人工魚礁技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種耐久和高效增殖的人工魚礁及其制備方法。
背景技術(shù)：
人工魚礁是指由一個(gè)或多個(gè)自然或人工物體組成，并有目的的設(shè)置于海中，用來改善生態(tài)環(huán)境、增殖漁業(yè)資源，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的人工設(shè)施。人工魚礁建設(shè)工程是20世紀(jì)興起的海洋漁業(yè)生態(tài)工程之一,是海洋牧場(chǎng)系統(tǒng)工程的重要組成部分。人工魚礁的建設(shè)對(duì)整治海洋國土、建設(shè)海洋牧場(chǎng)、調(diào)整海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)海洋產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和優(yōu)化、帶動(dòng)海上旅游及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、修復(fù)和改善海洋生態(tài)環(huán)境、增殖和優(yōu)化漁業(yè)資源、拯救珍稀瀕危生物和保護(hù)生物多樣性、促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展、實(shí)現(xiàn)國家海洋戰(zhàn)略等均具有重大的戰(zhàn)略意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。
普遍使用的人工魚礁的建造材料，主要有以下:鋼筋混凝土魚礁、鋼制魚礁、木竹制魚礁、工程塑料魚礁、舊輪胎礁體、石料魚礁、其他還有、沉船魚礁、舊車體魚礁、玻璃鋼魚礁、陶管魚礁、礦石魚礁、磚瓦魚礁、煤灰魚礁等。但是上述這些現(xiàn)有技術(shù)的人工魚礁都或多或少的存在一定的不足：
比如鋼筋混凝土的缺點(diǎn)：鋼筋容易銹蝕、導(dǎo)致混凝土開裂，最后發(fā)生崩潰，因此，一般普通鋼筋混凝土魚礁只有二十年左右壽命，壽命短；此外，舊輪胎魚礁對(duì)水體有一定污染，而鋼制魚礁影響海底環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種在海水中性能穩(wěn)定、具有很強(qiáng)的耐腐蝕功能，且還能在海水環(huán)境下強(qiáng)度增強(qiáng)的特點(diǎn)；此外，還能營造適合水生物生長生息的空間或空隙，而且易被生物附著，可使水域中生物種類和生物量快速增長，并且收效快，獲利高，在海水中長期放置無有害物質(zhì)擴(kuò)散，對(duì)海洋水域生態(tài)環(huán)境無污染節(jié)約寶貴的海洋保護(hù)區(qū)、降低制造成本、延長使用壽命的耐久和高效增殖的人工魚礁。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種耐久和高效增殖的人工魚礁，該人工魚礁包括鋼筋混凝土材料、骨料和竹條；所述的鋼筋混凝土材料由以下重量份的各個(gè)組份制備：礦渣10-20份，鋼渣5-20份，堿渣5-12份，脫硫石膏5-15份，粉煤灰50-70份，含錳廢渣1-7份，生石灰2-5份，玻璃纖維0.1-1份，硅粉1-3份，無水石膏0.5-5份；所述的骨料采用廢玻璃、廢陶瓷、廢磚、貝殼等廢棄材料作為骨料，骨料粒徑采用單粒級(jí)；所述的竹條用于增強(qiáng)魚礁的連接性能和牢固度。
作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述的鋼筋混凝土材料由以下重量份的各個(gè)組份制備：礦渣12-18份，鋼渣6-18份，堿渣6-10份，脫硫石膏6-12份，粉煤灰55-65份，含錳廢渣2-6份，生石灰3-5份，玻璃纖維0.2-0.8份，硅粉1.5-2.5份，無水石膏(二水石膏經(jīng)過400℃以上煅燒后得到)1-4份；
本發(fā)明上述是人工魚礁主要的原料構(gòu)成，在制備具體人工魚礁的過程中，還需要加入一定量的水，用水量為鋼筋混凝土材料和竹條總重量40—65％，具體用水量以易于澆筑人工魚礁為準(zhǔn)。
本發(fā)明所述的含錳廢渣為冶煉硅錳合金時(shí)產(chǎn)生的固體廢渣。硅錳冶煉渣也被稱為硅錳合金渣，錳渣，錳鐵渣等，是冶煉硅錳合金時(shí)產(chǎn)生的固體廢渣，本發(fā)明采用干渣，錳離子等復(fù)合微量元素的摻入，解決海洋生物在人工漁礁上的附著問題；為藻類與蝦、鮑魚、貝類等生長過程提供所需要的微量元素進(jìn)行。
所述的無水石膏為采用二水石膏為經(jīng)過400℃以上煅燒后得到的無水石膏。
所述的骨料粒徑采用單粒級(jí)，粒徑范圍為5—15mm。
礦渣、鋼渣、堿渣、粉煤灰這四種能發(fā)生膠凝反應(yīng)，脫硫石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間、是礦渣鋼渣粉煤灰等的激發(fā)劑，含錳廢渣提供微量元素，生石灰提供堿、有增強(qiáng)的作用，也可以不加，玻璃纖維0.2-0.8份，硅粉增強(qiáng)，改善微觀結(jié)構(gòu)、更加密實(shí)，無水石膏激發(fā)劑是一種膠凝材料，骨料是混凝土的骨架，減少混凝土在硬化時(shí)的變形開裂，有增強(qiáng)的作用，利用廢棄物料作為骨料，起到廢棄物利用的作用。
本發(fā)明的骨料占鋼筋混凝土材料總重量的35-60％。采用這種比例的骨料添加量，既能有效增強(qiáng)人工魚礁的總體強(qiáng)度和使用壽命，同時(shí)還能夠提高人工魚礁的整體完整度。
本發(fā)明所述的竹條為經(jīng)過如下處理步驟處理過的竹條，具體的處理步驟為：
(1)將新鮮竹子裁切成條狀，然后在常壓或者加壓條件下對(duì)竹條進(jìn)行蒸汽蒸煮，時(shí)間6-8小時(shí)，其中加壓蒸煮的壓力為0.6-0.8mpa；
(2)然后將蒸煮之后的竹條進(jìn)行干燥，至竹條的含水率在7—10％之間；采用改性脲醛樹脂作為膠粘劑，膠粘劑的固含量60-65％，施膠量控制在180-220g/m2對(duì)竹條進(jìn)行涂膠，竹條在涂膠后陳化15-20分鐘，其中膠粘劑中還含有脲醛樹脂重量0.2～2.0％的氯化銨。
發(fā)明上述的改性脲醛樹脂，改性方法為：在合成脲醛樹脂過程中分別用尿素質(zhì)量為8-11％的苯酚來代替尿素對(duì)脲醛樹脂進(jìn)行改性，得到苯酚改性脲醛樹脂。
近年來，作為化學(xué)類封堵劑之一的脲醛樹脂在礦井填堵、加固等領(lǐng)域被廣泛采用。脲醛樹脂材料固化后顏色淺、不污染被粘物、工藝性能好、成本低廉、配制簡便，并具有優(yōu)良的膠接性能等優(yōu)點(diǎn)，但是，脲醛樹脂存在耐水性差、固化后脆性大、耐老化性能差、游離甲醛含量高等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)影響了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)限制了樹脂的使用范圍。因此，合成高性能、低甲醛、低毒的環(huán)保型改性脲醛樹脂具有重要的意義；在合成過程中分別用尿素質(zhì)量為10％左右的苯酚來代替尿素對(duì)脲醛樹脂進(jìn)行改性，得到苯酚改性脲醛樹脂；改性脲醛樹脂采用苯酚改性脲醛樹脂的粘接強(qiáng)度和耐水性比純脲醛樹脂有大幅度提高，苯酚是與尿素一起加入進(jìn)行羥甲基化，然后共縮合。改性脲醛樹脂價(jià)格便宜，應(yīng)用廣，氯化銨增加膠的耐水性。
本發(fā)明上述的氯化銨直接加入到改性脲醛樹脂中，作用為：增加膠粘劑的耐水性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
1.本發(fā)明的魚礁材料建造大量使用廢棄物，成本低，所有取材由于其化學(xué)成分和結(jié)晶狀態(tài)的穩(wěn)定性使其在海水中的性能穩(wěn)定和具有很強(qiáng)的耐腐蝕功能，且有在海水環(huán)境下強(qiáng)度增強(qiáng)的特點(diǎn)；由于材料自身的多孔設(shè)計(jì)，能營造適合水生物生長生息的空間或空隙,而且易被生物附著，可使水域中生物種類和生物量快速增長，并且收效快，獲利高，在海水中長期放置無有害物質(zhì)擴(kuò)散，對(duì)海洋水域生態(tài)環(huán)境無污染，可以作為較好的養(yǎng)殖型魚礁、增殖型魚礁、漁獲型魚礁、游釣型魚礁的建礁材料廣泛推廣。
2.本發(fā)明之所以使用上述配方比例的鋼筋混凝土材料，是因?yàn)椴捎蒙鲜鼋M份和用量之后，由于海水本身是堿性的，這樣有利用活性材料強(qiáng)度的增長，實(shí)現(xiàn)在海水環(huán)境下強(qiáng)度增強(qiáng)的特性；此外，其中的含錳廢渣(含錳廢渣為苯胺法生產(chǎn)對(duì)苯二酚過程中產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣)，這種廢渣可以提供一定的錳元素，可以利于藻類的生長和營養(yǎng)成分的體供，為魚類提供一個(gè)更為合適的躲避風(fēng)險(xiǎn)和生存的環(huán)境。
3.本發(fā)明的骨料的種類和顆粒粒徑的要求，其中的級(jí)配形式：采用大孔混凝土的設(shè)計(jì)方法，解決海洋生物在人工漁礁上的附著問題，微量元素逐步釋放；而骨料采用廢玻璃、廢陶瓷、廢磚、貝殼等廢棄材料作為骨料，可以很好的進(jìn)行廢棄物再利用，而且這些材料都是經(jīng)過高溫煅燒的，即使在海水中也能保持長久的形態(tài)和性能，同時(shí)也不會(huì)對(duì)海水造成污染。
4.此外，本發(fā)明采用竹條來取代傳統(tǒng)鋼筋混凝土中的鋼筋，具有更加環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，而且更為重要的是竹條經(jīng)過特定工藝的處理之后，即使長期的浸泡在海水里(竹條經(jīng)過蒸煮、干燥、浸膠處理)也不會(huì)發(fā)生腐蝕膨脹的現(xiàn)象，如果是鋼筋位于混凝土材料中，會(huì)發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致外層包覆的混凝土材料發(fā)生溶脹、開裂、崩解等現(xiàn)象，導(dǎo)致人工魚礁的坍塌、破碎和流失，使用壽命短，而本發(fā)明經(jīng)過特殊工藝處理后的竹條代替鋼筋不腐蝕、不溶脹，及時(shí)被海水銹蝕也是緩慢的腐爛，留下空隙而不會(huì)發(fā)生溶脹影響外側(cè)的混凝土，因此使用壽命長。
5.本發(fā)明的耐久可以通過人工魚礁的使用壽命體現(xiàn)，三十年以上；增殖可以通過每平方的附著海洋生物的重量體現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的耐久和高效增殖的人工魚礁，該人工魚礁包括鋼筋混凝土材料、骨料和竹條；所述的鋼筋混凝土材料為：礦渣15份，鋼渣10份，堿渣8份，脫硫石膏10份，粉煤灰60份，含錳廢渣(含錳廢渣為苯胺法生產(chǎn)對(duì)苯二酚過程中產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣)5份，生石灰3份，玻璃纖維0.5份，硅粉2份，無水石膏(二水石膏經(jīng)過400℃以上煅燒后得到)3份；所述的骨料采用廢玻璃、廢陶瓷、廢磚、貝殼等廢棄材料作為骨料，骨料粒徑采用單粒級(jí)(5-15mm)；所述的竹條用于增強(qiáng)魚膠的連接性能和牢固度。
本發(fā)明所述的竹條為經(jīng)過如下處理步驟處理過的竹條，具體的處理步驟為：
(1)將新鮮竹子裁切成條狀，然后使用在常壓或者加壓條件下進(jìn)行蒸汽蒸煮，時(shí)間6-8小時(shí)，其中加壓蒸煮的壓力為0.7mpa；
(2)然后將蒸煮之后的竹條進(jìn)行干燥，至竹條的含水率在8％之間；
采用改性脲醛樹脂作為膠粘劑,膠粘劑的固含量62％，施膠量控制在200g/m2對(duì)竹條進(jìn)行涂膠，竹條在涂膠后陳化18分鐘，另膠粘劑含有加入氯化銨，其加入量為樹脂質(zhì)量的1％。
具體的制備方法為：首先將筋混凝土材料按照配方比例混合均勻，然后與骨料混合均勻，澆筑于數(shù)根竹條軋制的框架中，凝固后投入海水中。
考核指標(biāo)：
1、28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，抗壓強(qiáng)度達(dá)到15mpa以上，28天后放入海水中，齡期達(dá)到60天后抗壓強(qiáng)度達(dá)到20mpa以上，長期強(qiáng)度不下降。
2、藻類附著性能指標(biāo)
在浙江舟山投放，礁體生物覆蓋率達(dá)100％，三個(gè)月每平方米覆著生物重達(dá)20kg以上。
3、汞(水銀)、鎘、鉛、鉻、銅以及砷檢測(cè),并將之與中國一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(gb3097)進(jìn)行比較，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國家限制值。
表1各種重金屬元素含量
注：-表示沒有。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的耐久和高效增殖的人工魚礁，該人工魚礁包括鋼筋混凝土材料、骨料和竹條；所述的鋼筋混凝土材料為：礦渣13份，鋼渣8份，堿渣8份，脫硫石膏10份，粉煤灰55份，含錳廢渣3份，生石灰4份，玻璃纖維0.5份，硅粉2份，無水石膏(二水石膏經(jīng)過400℃以上煅燒后得到)3份，所述的骨料采用廢玻璃、廢陶瓷、廢磚、貝殼等廢棄材料作為骨料，骨料粒徑采用單粒級(jí)(5-15mm)；所述的竹條用于增強(qiáng)魚膠的連接性能和牢固度。其它同實(shí)施例1。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的耐久和高效增殖的人工魚礁，該人工魚礁包括鋼筋混凝土材料、骨料和竹條；所述的鋼筋混凝土材料為：礦渣20份，鋼渣20份，堿渣12份，脫硫石膏15份，粉煤灰70份，含錳廢渣(含錳廢渣為苯胺法生產(chǎn)對(duì)苯二酚過程中產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣)7份，生石灰4份，玻璃纖維0.8份，硅粉3份，無水石膏(二水石膏經(jīng)過400℃以上煅燒后得到)4份；所述的骨料采用廢玻璃、廢陶瓷、廢磚、貝殼等廢棄材料作為骨料，骨料粒徑采用單粒級(jí)(5-15mm)；所述的竹條用于增強(qiáng)魚膠的連接性能和牢固度。其它同實(shí)施例1。