海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法与流程

背景技术：

现今世界海岛建设方兴未艾，尤其是近几年我国投入巨资建设远海岛屿，这些岛屿位处偏远，建设所需的高质量材料匮乏，尤其是水泥基材料的各种原料只能靠外部输送，如果从大陆运送则成本极高，如果能够低成本改良当地材料，就地取材则能够节约大量成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，该制备方法能够以低成本方式就地改良材料，使其构成高质量的水泥基复合材料。

为此，本发明提供的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）海水的处理：每升海水加入10克的硫酸盐还原菌，搅拌均匀，硫酸盐还原菌将海水中硫酸根离子反应生成硫化氢气体；

2）钙质砂加固：首先，将钙质砂放入海水中，再加入无水氯化钙使海水中钙离子浓度调节至0.5-1.3mol/l；其次，加入尿素，搅拌均匀；再次，加入巴氏芽孢杆菌菌粉，搅拌均匀，静置24小时；

3）玄武岩纤维刻蚀：首先，将乳酸菌发酵碳水化合物生成乳酸；其次，将玄武岩纤维放入乳酸中浸泡48小时；

4）将经步骤1）处理的海水、经步骤2）加固的钙质砂和经步骤3）刻蚀的玄武岩纤维，与硅酸盐水泥搅拌混合均匀，得到海水钙质砂玄武岩纤维水泥浆体，经养护后，得到水泥基复合材料。

进一步的，将步骤1）中释放的气体通入氢氧化钠溶液中。

进一步的，所述步骤2）中每升海水中含有60g尿素、20g巴氏芽孢杆菌菌粉、1000g钙质砂。

进一步的，所述步骤1）配置海水处理池，海水处理池配置有通过输水管连接海水的第一水泵，海水通过输水管由海水输送泵输送到所述海水处理池中，所述硫酸盐还原菌直接投入到海水处理池中；所述步骤2）配置有钙质砂加固池，钙质砂加固池通过中间管道与海水处理池连接，中间管道上设置有控制启闭的电控阀门和第二水泵，钙质砂加固池中首先从海水处理池中抽取经处理的海水，其次向钙质砂加固池投入有钙质砂，再次向钙质砂加固池投入无水氯化钙；接着，向钙质砂加固池投入尿素；然后，向钙质砂加固池投入巴氏芽孢杆菌菌粉；所述步骤3）配置有玄武岩纤维刻蚀池，向玄武岩纤维刻蚀池中投入乳酸菌和碳水化合物，乳酸菌发酵碳水化合物生成乳酸后，再将玄武岩纤维放入玄武岩纤维刻蚀池的乳酸中；所述步骤4）配置有混合搅拌池，混合搅拌池与所述海水处理池直接通过中间管道连接，中间管道处设置有控制启闭的阀门和第三水泵，第三水泵将经处理的海水输送到混合搅拌池，所述钙质砂加固池中的钙质砂采用挖机直接抓取投放到所述混合搅拌池中，所述玄武岩纤维刻蚀池中的玄武岩纤维采用挖机直接抓取投放到所述混合搅拌池中，再最后向混合搅拌池中投入硅酸盐水泥和石子。

进一步的，乳酸菌发酵所述碳水化合物包括葡萄糖或果糖或乳糖，所述乳酸菌包括保加利亚乳杆菌（乳酸菌-乳杆菌属）利用葡萄糖或果糖或乳糖进行同型乳酸发酵产生d型乳酸。

本发明提供的技术效果：

1）硫酸盐还原菌将海水中硫酸根离子（so4^2-）还原成成硫化氢（h2s）气体而释放，从而减少海水中硫酸根离子（so4^2-）对水泥体的破坏。

2）由于钙质砂表面多孔，密实度低，主要成分为碳酸钙。在浸泡过程中，巴氏芽孢杆菌水解尿素生成碳酸根，与钙离子反应生成碳酸钙，填充钙质砂表面，使其密实，强度增加。

3）由于玄武岩纤维中含有氧化钙、氧化镁等，与乳酸反应生成可溶和不溶的乳酸盐，使纤维表面粗糙（凸起或凹坑），提高与普通硅酸盐水泥浆体的表面结合力，使其具有良好的拉伸性能。

4）上述岛屿可得的海水、钙质砂和玄武岩纤维经过上述改良后性能得到大大提升，采用其制备的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料则能够获得良好的性能。

附图说明

图1为本发明的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法中使用的制备系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，其中描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

参照图1所示，本发明提供的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）海水的处理：每升海水加入10克的硫酸盐还原菌，搅拌均匀，硫酸盐还原菌将海水中硫酸根离子（so4^2-）反应生成硫化氢（h2s）气体；其中释放的气体通入氢氧化钠溶液中，形成硫化钠（na2s）溶液，减少硫化氢（h2s）气体的污染，并且减少海水中硫酸根离子（so4^2-）对水泥体的破坏。

2）钙质砂加固：首先，将钙质砂放入海水中，海水含有钙镁离子，再加入无水氯化钙使海水中钙离子浓度调节至0.5-1.3mol/l；其次，加入尿素，搅拌均匀；再次，加入巴氏芽孢杆菌菌粉，搅拌均匀，静置24小时；其中尿素在海水中的含量为60g/l，所述巴氏芽孢杆菌在海水中的含量为20g/l。

3）玄武岩纤维刻蚀：首先，将乳酸菌发酵碳水化合物生成乳酸；其次，将玄武岩纤维放入乳酸中浸泡48小时；

4）将经步骤1）处理的海水、经步骤2）加固的钙质砂和经步骤3）刻蚀的玄武岩纤维，与硅酸盐水泥搅拌混合均匀，得到海水钙质砂玄武岩纤维水泥浆体，经养护后，得到水泥基复合材料。

参照图1所示，本发明的制备方法都在海水处理池1、钙质砂加固池2、玄武岩纤维刻蚀池3和混合搅拌池4中进行，所述步骤1）配置海水处理池1，海水处理池1配置有通过输水管5连接海水的第一水泵6，海水通过输水管5由海水输送泵输送到所述海水处理池1中，所述硫酸盐还原菌直接投入到海水处理池1中；所述步骤2）配置有钙质砂加固池2，钙质砂加固池2通过中间管道与海水处理池1连接，中间管道上设置有控制启闭的电控阀门和第二水泵8，钙质砂加固池2中首先从海水处理池中抽取经处理的海水，其次向钙质砂加固池2投入有钙质砂，再次向钙质砂加固池投入无水氯化钙；接着，向钙质砂加固池投入尿素；然后，向钙质砂加固池2投入巴氏芽孢杆菌菌粉；所述步骤3）配置有玄武岩纤维刻蚀池3，向玄武岩纤维刻蚀池3中投入乳酸菌和碳水化合物，乳酸菌发酵所述碳水化合物包括葡萄糖或果糖或乳糖，所述乳酸菌包括保加利亚乳杆菌（乳酸菌-乳杆菌属）利用葡萄糖或果糖或乳糖进行同型乳酸发酵产生d型乳酸，乳酸菌发酵碳水化合物生成乳酸后，再将玄武岩纤维放入玄武岩纤维刻蚀池3的乳酸中；所述步骤4）配置有混合搅拌池4，混合搅拌池4与所述海水处理池1直接通过中间管道连接，中间管道处设置有控制启闭的阀门和第三水泵9，第三水泵9将经处理的海水输送到混合搅拌池4，所述钙质砂加固池2中的钙质砂采用挖机直接抓取投放到所述混合搅拌池4中，所述玄武岩纤维刻蚀池3中的玄武岩纤维采用挖机直接抓取投放到所述混合搅拌池4中，再最后向混合搅拌池4中投入硅酸盐水泥和石子，用于施工防浪堤、围护栏、海岛地基、码头和海岛地下空间等。

技术特征：

1.一种海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

1）海水的处理：每升海水加入10克的硫酸盐还原菌，搅拌均匀，硫酸盐还原菌将海水中硫酸根离子反应生成硫化氢气体；

2）钙质砂加固：首先，将钙质砂放入海水中，再加入无水氯化钙使海水中钙离子浓度调节至0.5-1.3mol/l；其次，加入尿素，搅拌均匀；再次，加入巴氏芽孢杆菌菌粉，搅拌均匀，静置24小时；

3）玄武岩纤维刻蚀：首先，将乳酸菌发酵碳水化合物生成乳酸；其次，将玄武岩纤维放入乳酸中浸泡48小时；

4）将经步骤1）处理的海水、经步骤2）加固的钙质砂和经步骤3）刻蚀的玄武岩纤维，与硅酸盐水泥搅拌混合均匀，得到海水钙质砂玄武岩纤维水泥浆体，经养护后，得到水泥基复合材料。

2.根据权利要求1所述的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：将步骤1）中释放的气体通入氢氧化钠溶液中。

3.根据权利要求1或2所述的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤2）中每升海水中含有60g尿素、20g巴氏芽孢杆菌菌粉、1000g钙质砂。

4.根据权利要求1或2所述的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤1）配置海水处理池，海水处理池配置有通过输水管连接海水的第一水泵，海水通过输水管由海水输送泵输送到所述海水处理池中，所述硫酸盐还原菌直接投入到海水处理池中；所述步骤2）配置有钙质砂加固池，钙质砂加固池通过中间管道与海水处理池连接，中间管道上设置有控制启闭的电控阀门和第二水泵，钙质砂加固池中首先从海水处理池中抽取经处理的海水，其次向钙质砂加固池投入有钙质砂，再次向钙质砂加固池投入无水氯化钙；接着，向钙质砂加固池投入尿素；然后，向钙质砂加固池投入巴氏芽孢杆菌菌粉；所述步骤3）配置有玄武岩纤维刻蚀池，向玄武岩纤维刻蚀池中投入乳酸菌和碳水化合物，乳酸菌发酵碳水化合物生成乳酸后，再将玄武岩纤维放入玄武岩纤维刻蚀池的乳酸中；所述步骤4）配置有混合搅拌池，混合搅拌池与所述海水处理池直接通过中间管道连接，中间管道处设置有控制启闭的阀门和第三水泵，第三水泵将经处理的海水输送到混合搅拌池，所述钙质砂加固池中的钙质砂采用挖机直接抓取投放到所述混合搅拌池中，所述玄武岩纤维刻蚀池中的玄武岩纤维采用挖机直接抓取投放到所述混合搅拌池中，再最后向混合搅拌池中投入硅酸盐水泥和石子。

5.根据权利要求3所述的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤1）配置海水处理池，海水处理池配置有通过输水管连接海水的第一水泵，海水通过输水管由海水输送泵输送到所述海水处理池中，所述硫酸盐还原菌直接投入到海水处理池中；所述步骤2）配置有钙质砂加固池，钙质砂加固池通过中间管道与海水处理池连接，中间管道上设置有控制启闭的电控阀门和第二水泵，钙质砂加固池中首先从海水处理池中抽取经处理的海水，其次向钙质砂加固池投入有钙质砂，再次向钙质砂加固池投入无水氯化钙；接着，向钙质砂加固池投入尿素；然后，向钙质砂加固池投入巴氏芽孢杆菌菌粉；所述步骤3）配置有玄武岩纤维刻蚀池，向玄武岩纤维刻蚀池中投入乳酸菌和碳水化合物，乳酸菌发酵碳水化合物生成乳酸后，再将玄武岩纤维放入玄武岩纤维刻蚀池的乳酸中；所述步骤4）配置有混合搅拌池，混合搅拌池与所述海水处理池直接通过中间管道连接，中间管道处设置有控制启闭的阀门和第三水泵，第三水泵将经处理的海水输送到混合搅拌池，所述钙质砂加固池中的钙质砂采用挖机直接抓取投放到所述混合搅拌池中，所述玄武岩纤维刻蚀池中的玄武岩纤维采用挖机直接抓取投放到所述混合搅拌池中，再最后向混合搅拌池中投入硅酸盐水泥和石子。

6.根据权利要求1或2所述的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：乳酸菌发酵所述碳水化合物包括葡萄糖或果糖或乳糖，所述乳酸菌包括保加利亚乳杆菌利用葡萄糖或果糖或乳糖进行同型乳酸发酵产生d型乳酸。

7.根据权利要求3所述的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：乳酸菌发酵所述碳水化合物包括葡萄糖或果糖或乳糖，所述乳酸菌包括保加利亚乳杆菌利用葡萄糖或果糖或乳糖进行同型乳酸发酵产生d型乳酸。

8.根据权利要求4所述的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：乳酸菌发酵所述碳水化合物包括葡萄糖或果糖或乳糖，所述乳酸菌包括保加利亚乳杆菌利用葡萄糖或果糖或乳糖进行同型乳酸发酵产生d型乳酸。

9.根据权利要求5所述的海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，其特征是：乳酸菌发酵所述碳水化合物包括葡萄糖或果糖或乳糖，所述乳酸菌包括保加利亚乳杆菌利用葡萄糖或果糖或乳糖进行同型乳酸发酵产生d型乳酸。

技术总结
本发明公开了一种海水钙质砂玄武岩纤维水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：1）海水的处理：每升海水加入10克的硫酸盐还原菌；2）钙质砂加固：首先，将钙质砂放入海水中，再加入无水氯化钙；其次，加入尿素，搅拌均匀；再次，加入巴氏芽孢杆菌菌粉，搅拌均匀；3）玄武岩纤维刻蚀：首先，将乳酸菌发酵碳水化合物生成乳酸；其次，将玄武岩纤维放入乳酸中浸泡48小时；4）将经步骤1）处理的海水、经步骤2）加固的钙质砂和经步骤3）刻蚀的玄武岩纤维，与硅酸盐水泥搅拌混合均匀，经养护后，得到水泥基复合材料。本发明提供的水泥基复合材料的制备方法能够在海岛等资料匮乏且运送成本较高的区域就地取材，制备较高质量的水泥基复合材料。

技术研发人员：於孝牛
受保护的技术使用者：於孝牛
技术研发日：2020.02.20
技术公布日：2020.06.09