本发明涉及一种混凝土人工鱼礁材料的制备方法，属于人工鱼礁制备技术领域。
背景技术：
人工鱼礁是人为在海中设置的构造物，其目的是改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，为鱼类等提供繁殖、生长、索饵和庇敌的场所，达到保护、增殖和提高渔获量的目的。目前国内外已经广泛的开展人工鱼礁建设，进行近海海洋生物栖息地和渔场的修复，而且取得了较好的效果。
人工鱼礁多采用天然石、砖、植物等原料来建造，后来废旧汽车、轮胎、船舶、油罐等被大量用于人工鱼礁的建设。但这些废弃物人工鱼礁除存在礁体空间布局不合理、体积空间小，在海水中易分解并释放出有害物质，不仅不能提高鱼类产量，而且还会破坏海岸带的生态环境。因此人们研究出了一种水泥混凝土人工鱼礁。
混凝土作为人工鱼礁，主要为甲壳类和附着生物的定居和生长提供极好的附着表面和栖息地，还可以为其他无脊椎动物和鱼类提供食物和避难所。但普通水泥混凝土碱度高，会破坏对水产资源有益的藻类及微生物的栖息环境，当普通混凝土在海水中长期浸泡时，随着Ca(OH)2的不断溶出，碱性度下降。在此过程中混凝土外侧会附着上耐碱能力强的藤壶等贝壳生物，而影响了微生物的附着与藻类的生长，混凝土硬化后会在粗骨料与基质之间富集氢氧化钙和钙矾石等结晶粗、粘结力差的矿物，导致人工鱼礁存在强度降低，耐久性差，使用寿命较短问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对传统混凝土人工鱼礁硬化后会在粗骨料与基质之间富集氢氧化钙和钙矾石等结晶粗、粘结力差的矿物，导致人工鱼礁强度降低，耐久性差，使用寿命较短的弊端，提供了一种利用煤渣与高岭土煅烧作骨料，与石膏、水泥等混合后，在溶洞环境中碳化而得到混凝土人工鱼礁材料的方法。本发明首先将预处理后的煤渣与高岭土混合后经煅烧、球磨得煅烧料，再与石膏等混合后，加入模具中在溶洞环境中初步养护，溶洞中的二氧化碳会与物料中生成的氢氧化钙反应生成碳酸钙，从而使碱度降低，氢氧化钙与钙矾石减少，将物料脱模得鱼礁混凝土，然后在混凝土表面喷涂壳聚糖、醋酸溶液等制得的混合液后，再次养护得到混凝土人工鱼礁材料，本发明有效解决了人工鱼礁强度降低，耐久性差，使用寿命较短的问题。本发明制备步骤简单，所得混凝土人工鱼礁材料强度高，具有较好的耐久性，耐久性提高了10～15%，硬化后混凝土人工鱼礁材料致密性好，并且最后涂覆的壳聚糖和贻贝粘蛋白可作为微生物生长的营养物质，提高微生物的附着量。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取1～2kg煤渣，加入到粉碎机中粉碎1～2h，并过50～60目筛，收集过筛物，将过筛物加入到盛有2～3L去离子水的烧杯中，浸泡2～3天后，过滤，收集滤渣，再将滤渣置于烘箱中，在95～105℃下干燥1～2h，将干燥后的滤渣取出并放入烧杯中，再加入600～700g高岭土，搅拌混合3～5min，得到混合粉末；
（2）将上述混合粉末置于马弗炉中，以10～15℃/min速率升温至1000～1100℃，煅烧2～3h，煅烧结束，待马弗炉中的物料随炉冷却至室温后，将物料取出，并移入球磨机中球磨1～2h，再过80～100目筛，收集过筛物，得到煅烧料；
（3）按重量份数计，称取40～50份上述煅烧料、2～4份石膏、40～50份水泥、30～40份去离子水、6～8份纤维素晶须和1～3份木质素磺酸钠，加入到球磨机中球磨1～2h，得到混合浆料，再将混合浆料加入到模具中，并于CO2浓度为1200～1300ppm、湿度为80～90%的溶洞环境中，静置养护6～7天，待养护完成后，将模具中已固化的物料脱模， 并置于温度为18～22℃、湿度为75～85%环境中养护15～20天，养护结束，得到鱼礁混凝土；
（4）按重量份数计，称取10～15份壳聚糖、1～3份贻贝粘蛋白和70～80份质量分数为10%醋酸溶液，加入到烧杯中，搅拌混合30～40min，得到混合液，将混合液均匀喷涂于上述鱼礁混凝土表面，控制喷涂量为80～90g/m2，喷涂结束，将喷涂后的鱼礁混凝土在20～25℃下养护3～4h，即可得到混凝土人工鱼礁材料。
本发明的应用方法：将本发明制得的混凝土人工鱼礁材料剪切成立体梯状式人工鱼礁，并将其投放于水深4～6m的海水中，利用框架将其固定住即可，投放12～18个月后，经检测，本发明的人工鱼礁无有害物质释放，抗拉强度高达80～100MPa，与传统混凝土人工鱼礁相比使用寿命延长2～3年，其表面微生物附着量达19206～22613g/m2，与传统混凝土人工鱼礁相比附着率提高了12～15%，本发明制备的混凝土人工鱼礁材料可有效改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，产生良好的生态效益。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，所得混凝土人工鱼礁材料强度高，与传统混凝土鱼礁材料相比强度提高20～25%；
（2）本发明混凝土人工鱼礁材料具有较好的耐久性，与传统混凝土人工鱼礁相比耐久性提高了10～15%。
具体实施方式
首先称取1～2kg煤渣，加入到粉碎机中粉碎1～2h，并过50～60目筛，收集过筛物，将过筛物加入到盛有2～3L去离子水的烧杯中，浸泡2～3天后，过滤，收集滤渣，再将滤渣置于烘箱中，在95～105℃下干燥1～2h，将干燥后的滤渣取出并放入烧杯中，再加入600～700g高岭土，搅拌混合3～5min，得到混合粉末；然后将上述混合粉末置于马弗炉中，以10～15℃/min速率升温至1000～1100℃，煅烧2～3h，煅烧结束，待马弗炉中的物料随炉冷却至室温后，将物料取出，并移入球磨机中球磨1～2h，再过80～100目筛，收集过筛物，得到煅烧料；按重量份数计，称取40～50份上述煅烧料、2～4份石膏、40～50份水泥、30～40份去离子水、6～8份纤维素晶须和1～3份木质素磺酸钠，加入到球磨机中球磨1～2h，得到混合浆料，再将混合浆料加入到模具中，并于CO2浓度为1200～1300ppm、湿度为80～90%的溶洞环境中，静置养护6～7天，待养护完成后，将模具中已固化的物料脱模， 并置于温度为18～22℃、湿度为75～85%环境中养护15～20天，养护结束，得到鱼礁混凝土；按重量份数计，称取10～15份壳聚糖、1～3份贻贝粘蛋白和70～80份质量分数为10%醋酸溶液，搅拌混合30～40min，得到混合液，将混合液均匀喷涂于上述鱼礁混凝土表面，控制喷涂量为80～90g/m2，喷涂结束，将喷涂后的鱼礁混凝土在20～25℃下养护3～4h，即可得到混凝土人工鱼礁材料。
实例1
首先称取1kg煤渣，加入到粉碎机中粉碎1h，并过50目筛，收集过筛物，将过筛物加入到盛有2L去离子水的烧杯中，浸泡2天后，过滤，收集滤渣，再将滤渣置于烘箱中，在95℃下干燥1h，将干燥后的滤渣取出并放入烧杯中，再加入600g高岭土，搅拌混合3min，得到混合粉末；然后将上述混合粉末置于马弗炉中，以10℃/min速率升温至1000℃，煅烧2h，煅烧结束，待马弗炉中的物料随炉冷却至室温后，将物料取出，并移入球磨机中球磨1h，再过80目筛，收集过筛物，得到煅烧料；按重量份数计，称取40份上述煅烧料、2份石膏、40份水泥、30份去离子水、6份纤维素晶须和1份木质素磺酸钠，加入到球磨机中球磨1h，得到混合浆料，再将混合浆料加入到模具中，并于CO2浓度为1200ppm、湿度为80%的溶洞环境中，静置养护6天，待养护完成后，将模具中已固化的物料脱模， 并置于温度为18℃、湿度为75%环境中养护15天，养护结束，得到鱼礁混凝土；按重量份数计，称取10份壳聚糖、1份贻贝粘蛋白和70份质量分数为10%醋酸溶液，搅拌混合30min，得到混合液，将混合液均匀喷涂于上述鱼礁混凝土表面，控制喷涂量为80g/m2，喷涂结束，将喷涂后的鱼礁混凝土在20℃下养护3h，即可得到混凝土人工鱼礁材料。
将本发明制得的混凝土人工鱼礁材料剪切成立体梯状式人工鱼礁，并将其投放于水深4m的海水中，利用框架将其固定住即可，投放12个月后，经检测，本发明的人工鱼礁无有害物质释放，抗拉强度高达80MPa，与传统混凝土人工鱼礁相比使用寿命延长了2年，其表面微生物附着量达19206g/m2，附着率与传统混凝土人工鱼礁相比提高了12%，可有效改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，产生良好的生态效益。
实例2
首先称取2kg煤渣，加入到粉碎机中粉碎2h，并过55目筛，收集过筛物，将过筛物加入到盛有3L去离子水的烧杯中，浸泡3天后，过滤，收集滤渣，再将滤渣置于烘箱中，在100℃下干燥2h，将干燥后的滤渣取出并放入烧杯中，再加入650g高岭土，搅拌混合4min，得到混合粉末；然后将上述混合粉末置于马弗炉中，以13℃/min速率升温至1050℃，煅烧3h，煅烧结束，待马弗炉中的物料随炉冷却至室温后，将物料取出，并移入球磨机中球磨2h，再过90目筛，收集过筛物，得到煅烧料；按重量份数计，称取45份上述煅烧料、3份石膏、45份水泥、35份去离子水、7份纤维素晶须和2份木质素磺酸钠，加入到球磨机中球磨2h，得到混合浆料，再将混合浆料加入到模具中，并于CO2浓度为1250ppm、湿度为85%的溶洞环境中，静置养护7天，待养护完成后，将模具中已固化的物料脱模， 并置于温度为20℃、湿度为85%环境中养护18天，养护结束，得到鱼礁混凝土；按重量份数计，称取12份壳聚糖、2份贻贝粘蛋白和75份质量分数为10%醋酸溶液，搅拌混合35min，得到混合液，将混合液均匀喷涂于上述鱼礁混凝土表面，控制喷涂量为85g/m2，喷涂结束，将喷涂后的鱼礁混凝土在23℃下养护4h，即可得到混凝土人工鱼礁材料。
将本发明制得的混凝土人工鱼礁材料剪切成立体梯状式人工鱼礁，并将其投放于水深5m的海水中，利用框架将其固定住即可，投放15个月后，经检测，本发明的人工鱼礁无有害物质释放，抗拉强度高达90MPa，与传统混凝土人工鱼礁相比使用寿命延长了2年，其表面微生物附着量达21013g/m2，附着率与传统混凝土人工鱼礁相比提高了14%，可有效改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，产生良好的生态效益。
实例3
首先称取2kg煤渣，加入到粉碎机中粉碎2h，并过60目筛，收集过筛物，将过筛物加入到盛有3L去离子水的烧杯中，浸泡3天后，过滤，收集滤渣，再将滤渣置于烘箱中，在105℃下干燥2h，将干燥后的滤渣取出并放入烧杯中，再加入700g高岭土，搅拌混合5min，得到混合粉末；然后将上述混合粉末置于马弗炉中，以15℃/min速率升温至1100℃，煅烧3h，煅烧结束，待马弗炉中的物料随炉冷却至室温后，将物料取出，并移入球磨机中球磨2h，再过100目筛，收集过筛物，得到煅烧料；按重量份数计，称取50份上述煅烧料、4份石膏、50份水泥、40份去离子水、8份纤维素晶须和3份木质素磺酸钠，加入到球磨机中球磨2h，得到混合浆料，再将混合浆料加入到模具中，并于CO2浓度为1300ppm、湿度为90%的溶洞环境中，静置养护7天，待养护完成后，将模具中已固化的物料脱模， 并置于温度为22℃、湿度为85%环境中养护20天，养护结束，得到鱼礁混凝土；按重量份数计，称取15份壳聚糖、3份贻贝粘蛋白和80份质量分数为10%醋酸溶液，搅拌混合40min，得到混合液，将混合液均匀喷涂于上述鱼礁混凝土表面，控制喷涂量为90g/m2，喷涂结束，将喷涂后的鱼礁混凝土在25℃下养护4h，即可得到混凝土人工鱼礁材料。
将本发明制得的混凝土人工鱼礁材料剪切成立体梯状式人工鱼礁，并将其投放于水深6m的海水中，利用框架将其固定住即可，投放18个月后，经检测，本发明的人工鱼礁无有害物质释放，抗拉强度高达100MPa，与传统混凝土人工鱼礁相比使用寿命延长了3年，其表面微生物附着量达22613g/m2，附着率与传统混凝土人工鱼礁相比提高了15%，可有效改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，产生良好的生态效益。