基于水泥毯和ECC结合的海洋养殖网箱浮体及其建造方法

本发明涉及海洋养殖，特别涉及一种基于水泥毯和ecc结合的海洋养殖网箱浮体及其建造方法。

背景技术：

1、普通的网箱由多个部分组成，包括网箱的浮体（主体结构）、网衣、压重块、缆绳、护栏等。网箱浮体如图1上端黑色部分所示，网箱浮体是漂浮式网箱的主要组成部分，是为网箱结构提供浮力和功能支撑的平台，浮体多采用圆柱体、多面体等构件组成圆环形、方环形和多边形浮体结构，而网衣等网箱设施以一定的方式挂接和固定于浮体上。

2、随着海洋养殖业的快速发展，对海洋网箱的需求也越来越大。目前，海洋鱼类养殖常用的网箱浮体包括钢结构和pe塑料网箱浮体。钢结构网箱虽然结实但造价高、容易锈蚀，维护成本高；而pe塑料网箱虽然造价不高，但抗风浪能力有限，易变形，遇到大风大浪时常常产生较大的损失，并且在紫外线作用下容易老化，故使用寿命不长，也不利于海洋环境。因此，挖掘新材料的新功能，研发一种成本低、耐用、抗风浪能力强且维护简便的新材料网箱浮体成为行业内的一项重要需求。

3、水泥毯是一种新型建筑材料，是以三维纤维织物为骨架，填充水泥等胶凝材料粉末于内，在遇到水时可以凝结硬化的卷材产品。目前，水泥毯在池塘、边坡、沟渠治理和防护工程上得到广泛应用，但尚未见到利用水泥毯来建造海洋牧场设施，如作为养殖网箱的结构构件。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出一种基于水泥毯和ecc结合的海洋养殖网箱浮体及其建造方法。本发明采用水泥毯作为主要结构材料并与ecc相结合，能够使得复合浮体结构具有强硬和坚韧的双重特性，使得养殖网箱具有更高的稳定性和更强的抗风浪的能力，同时耐腐蚀性能也增强，有效延长其使用寿命。

2、本发明中ecc是指短切纤维增强水泥浆。

3、本发明的技术方案是这样实现的：

4、一种基于水泥毯和ecc结合的海洋养殖网箱浮体的建造方法，包括以下步骤：

5、s1、将水泥毯与浮体材料结合搭建网箱浮体框架，并在水泥毯内部和外部连接处用防水密封胶进行密封，然后向网箱浮体框架表面喷水使水泥毯内部水泥发生水化反应，得到网箱浮体基体；

6、s2、向上述网箱浮体基体的外表面包裹连续三维织物，然后在包裹的连续三维织物表面涂抹或喷涂短切纤维增强水泥浆，待短切纤维增强水泥浆凝固后对网箱浮体表面进行打磨并涂上多功能海洋防护涂料，即得到基于水泥毯和ecc结合的海洋养殖网箱浮体。

7、进一步的，所述浮体材料为pvc管、竹材、木材、橡胶气囊中的一种；所述防水密封胶为聚脲硅酮类防水密封胶或硅酮类防水密封胶中的一种。

8、所述浮体材料为pvc管、竹材、木材或橡胶气囊等材料，具有轻质、便宜、来源广泛且有一定强度和刚度的材料。

9、进一步的，所述网箱浮体框架为圆形、方形、椭圆形、三角形、多边形中的一种。

10、进一步的，所述水泥毯厚度为10~20mm，采用单层或多层水泥毯包裹网箱浮体框架，并在水泥毯的层与层之间用防水粘结剂粘结。

11、进一步的，所述水泥毯包裹网箱浮体框架形成的厚度为10~20mm。

12、进一步的，所述防水粘结剂为聚氨酯防水粘结剂、丙烯酸防水粘结剂、环氧树脂防水粘结剂中的一种。

13、进一步的，所述喷水过程中喷水量以喷湿网箱浮体框架表面的水泥毯为准，分两次或多次喷洒，水的用量为水泥毯中所填充的水泥量的25~35%。

14、进一步的，所述连续三维织物厚度为3~10mm；所述三维织物采用缠绕的方式进行包裹，使包覆层与网箱浮体基体的外表面紧密结合，且相邻的三维织物缠绕层之间有10~20mm的搭接宽度。

15、进一步的，所述三维织物在网箱浮体基体的外表面形成的厚度为3~10mm。

16、进一步的，所述短切纤维增强水泥浆包括以下重量份的原料制得：硅酸盐水泥40~60份、矿渣粉15~25份、粉煤灰25~35份、河砂60~80份、二水石膏1~3份、聚羧酸高效减水剂1~3份、短切纤维1~4份、水20~40份。

17、进一步的，所述短切纤维增强水泥浆涂抹或喷涂形成的厚度为2~5mm。

18、进一步的，短切纤维增强水泥浆制备方法为：将硅酸盐水泥、矿渣粉、粉煤灰、河砂、二水石膏、聚羧酸高效减水剂、短切纤维加入水中搅拌混合均匀得到。

19、进一步的，所述短切纤维包括pva纤维、pe纤维、玄武岩纤维中的一种或多种；所述短切纤维长度为12~15mm；所述硅酸盐水泥为p.i硅酸盐水泥；所述粉煤灰为一级粉煤灰；所述河砂粒径≤1.25mm。

20、进一步的，所述打磨后使得网箱浮体表面基本平整，无粘结疤块和尖锐凸起。

21、进一步的，所述多功能海洋防护涂料涂抹在网箱浮体表面形成的厚度为2~4mm。

22、进一步的，所述多功能海洋防护涂料为zs-533海洋防生物附着涂料、有机硅防渗涂料、硅酸盐聚合物涂料重的一种或多种。

23、一种基于水泥毯和ecc结合的海洋养殖网箱浮体的建造方法，由建造方法制得的海洋养殖网箱浮体。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、水泥毯是将水泥等胶凝材料填充于三维织物中而形成的一种定向、定型纤维增强的水泥基复合材料。本发明采用强度和韧性都十分出色的水泥毯和短切纤维增强水泥浆（ecc）的复合体为结构材料来建造海洋养殖网箱浮体。水泥毯在固化之前可以裁剪、卷曲、折叠等，当向水泥毯均匀浇水后，其中的水泥可迅速凝结硬化，将水泥毯中的整个三维织物凝固成十分坚韧和强硬的空间曲面，从而使得水泥毯与浮体材料形成坚固密实的网箱浮体基体，然后在网箱浮体基体的基础上，用薄层三维织物将整个网箱浮体的主体结构包裹一层（尽量采用缠绕方式），再用短切纤维增强水泥浆以涂抹或喷涂方式在三维织物上覆盖一层，相当于给结构覆盖了一层连续纤维ecc和一层短切纤维ecc，这样一种水泥毯和ecc组成的复合结构体，三种不同特征的材料相互结合，融为一体，既保证了网箱浮体的力学性能，又保证了抗渗密封性能，有效提升抗风浪的能力；另外，以三维织物的网格为滤网，允许水泥浆进入三维织物内，而将大部分纤维阻隔在表层，于是形成富含微纤维的既坚硬又柔韧的表层，同时有效提高了网箱浮体的性能。

26、本发明短切纤维增强水泥浆通过涂抹或喷涂在三维织物上形成外壳，此时，为使足够数量的水泥浆被挤压进入三维织物缝隙中，需要控制短切纤维增强水泥浆中的纤维含量，重量百分占比控制在0.5~2%左右为宜，短切纤维增强水泥浆中的水泥浆体进入三维织物后，表面的纤维发生聚集和浓缩，可形成一层纤维密集坚硬又柔韧的短切纤维ecc表层，从而有效提高网箱浮体的密实性、刚度和韧性，是网箱浮体具有更高的稳定性和更强的抗风浪的能力。

27、本发明的海洋养殖网箱浮体建造方便，且建造成本低：采用水泥毯作为主要结构材料，主要操作工序为裁剪、卷曲、缝合、密封等，避免了传统的预制构件支模、造模、浇筑、振捣、养护的繁琐工艺；水泥毯是一种广泛生产和应用的产品，应用技术较成熟，制造成本较低。

28、本发明的海洋养殖网箱浮体维护简便，维护费用低：这种水泥基材料网箱结构不存在锈蚀的问题，因此不需要除锈操作；当结构上附着有藤壶、藻类等海洋生物时，可在工作地点原位清除；网箱浮体结构出现局部破损时，可方便地利用水泥基材料进行现场修补，甚至可以由潜水员对处于水下的结构进行局部修补，该网箱结构的维护费用远远低于钢材和塑料网箱的维护费用。

29、本发明的海洋养殖网箱浮体抗风浪能力强：水泥毯+ecc复合浮体结构具有强硬和坚韧的双重特性，抵抗风浪和杂物冲击的能力强，又由于在同样承载能力条件下其结构自重较pe网箱浮体重3倍以上，故该网箱具有更高的稳定性和更强的抗风浪的能力。

30、本发明的海洋养殖网箱浮体服役寿命长：纤维与水泥基体相结合，形成增强增韧效应；水泥毯又与连续三维织物和短切纤维增强水泥浆（ecc）相叠合，组成多层复合材料，使结构整体刚度、韧性和密封性都得到提高，也提升了结构的服役寿命。

31、本发明的海洋养殖网箱浮体适用范围广：该材料和技术可应用于多种钢结构、塑料结构和复合材料结构海洋装备的结构强化和加固、腐蚀防护。

32、水泥毯原材料来源广泛，耐腐蚀性能好，在海洋环境下具有良好的耐久性和环境友好性。本发明利用水泥毯的上述特性，将水泥毯通过裁剪、卷曲、拼接、缝制等操作，制成特定的网箱浮体形状，再向其定量、均匀洒水，使水泥毯凝固定型，由此搭建成功水泥毯网箱浮体的基本结构，使得网箱浮体具有更高的稳定性和更强的抗风浪的能力，并且耐腐蚀，使用寿命长。