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本文从资源再生、节能降耗的角度出发,以高炉水淬矿渣、水泥熟料、石膏为原料,掺加减水剂,研制出一种低碱度生态型胶凝材料。根据配方生产235吨低碱度生态型胶凝材料,并利用此胶凝材料制作2000个人工鱼礁投放在预定海域。
通过对配合比和试验条件进行试验研究,确定低碱度生态型胶凝材料和人工鱼礁混凝土的优化配合比。低碱度生态型胶凝材料的优化配合比为:高炉水淬矿渣79%,石膏10%,水泥熟料10%,减水剂1%,养护方式为标准养护,制得的低碱度胶凝材料净浆在标准条件下养护28天后抗压强度可达60MPa。低碱度生态型人工鱼礁混凝土配合比为水:胶凝材料:石子:砂子=0.49:1:3.4:1.8,在标准条件养护下,其强度其满足C30混凝土的要求。通过低碱度生态型胶凝材料和普通硅酸盐水泥对比试验,发现低碱度胶凝材料制成的混凝土试块的抗压强度高于普通硅酸盐水泥试块,浸出液pH经模拟海水浸泡后与海水pH值相近,且明显低于普通硅酸盐水泥浸出液pH值。在海水浸泡试验发现,低碱度胶凝材料在海水浸泡过程中强度还会增长,而普通硅酸盐水泥强度却出现不同程度的降低。重金属离子浸出和生态相容性试验表明,其浸出水质满足国家渔业水质标准,经过6个月的海水浸泡,低碱度生态型人工鱼礁混凝土块附着大量的海洋生物。
通过扫描电镜、能谱分析、粉末X-射线衍射分析等分析方法对低碱度生态型胶凝材料硬化体的微观结构、水化产物进行分析研究,发现低碱度生态型胶凝材料的主要水化产物为钙矾石、水化硅酸钙等。通过人工鱼礁选型分析,确定制作的人工鱼礁类型为箱型鱼礁,并对单个箱型鱼礁进行数值模拟,发现箱型人工鱼礁的投入可有效的改变礁体附近的海水流动状态,并产生了上升流和涡流。