本发明涉及混凝土材料领域，尤其涉及一种多孔海绵混凝土及其制备工艺。
背景技术：
城市建设中道路面积占据了很大部分，因此路面好坏对城市环境起到决定性因素，好的路面可以有效改善“城市热岛效应”。在炎热的夏季，不管是沥青路面还是水泥路面的温度都会高于气温很多，其原因是路面在长时间的光照下充分吸收热量，这中现象会加剧“城市热岛效应”。因此，改善城市“热岛效应”，减少对生态的影响、节约水资源的保水降温路面成为未来的发展趋势。开发新型路面结构形式和改善城市道路的路面状况是缓解城市热岛现象的主要措施之一。
多孔水泥混凝土路面是一种新型的路面形式，它有很多优点：(1)多孔水泥混凝土路面的磨蚀速度非常慢，磨蚀过程平稳，不存在明显的分阶段现象；(2)多孔水泥混凝土路面抗滑构造的衰减过程相当缓慢，其使用寿命远远长于普通路面；(3)多孔水泥混凝土内部空隙相互连通，其透水系数比较大，因此它的容水和透水能力非常强，路面不易产生有害水膜，不易使车辆产生“水滑”现象，确保雨天行车安全；(4)多孔水泥混凝土吸声系数高，吸声能力强，并且多孔水泥混凝土的降噪量随着空隙率的增大而增大。
但是，多孔水泥混凝土路面也有它独特的缺点：(1)多孔水泥混凝土的强度低，承载能力有限；(2)多孔水泥混凝土的耐腐蚀性较强，但抗冻性差；(3)多孔水泥混凝土的孔隙容易被阻塞，导致孔隙率下降。
因此，开发开发一种与多孔混凝土类似且能够克服多孔混凝土强度低等缺陷的材料是非常有必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的问题，提供一种多孔海绵混凝土及其制备工艺，该制备工艺简单，制备的多孔海绵混凝土能够满足使用要求，且能有效降低路面温度，对缓解热岛效应有积极的作用。
本发明采用的技术方案是：
多孔海绵混凝土，其特征在于包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，且水泥、骨料、水的重量比为1：4～10：0.2～0.5；
所述水泥为硅酸盐水泥或者铝酸盐水泥；
所述骨料的粒径为2～25mm的卵石、碎石或者矿渣废料；
所述分散剂为磺化三聚氰胺减水剂或者聚羧酸减水剂，用量为水泥重量0.05～1％；
所述起泡剂为起泡剂选自烷基磺酸酯、烷基醚磺酸酯、羟烷基醚磺酸酯、α-烯烃磺酸酯、烷基苯磺酸酯、烷基硫酸酯、烷基醚硫酸酯、羟烷基醚硫酸酯、α-烯烃硫酸酯或烷基苯硫酸酯，用量为水泥质量0.1～1％；
所述胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物或丙烯酸共聚物水溶性可再分散粉末，用量为水泥重量的0.5～1.5％；
所述多孔海绵为聚氨酯材质或者聚乙烯醇材质，呈颗粒状态，粒径为2～10mm，重量为骨料重量的0.2～0.5％。
进一步地，水泥、骨料、水的重量比为1：5.5～6.5：0.3～0.4；
所述骨料的粒径为10～20mm；
所述多孔海绵为聚氨酯材质，粒径为4～5mm，用量为骨料重量的0.25～0.35％。
进一步地，水泥、骨料、水的重量比为1：5.5～7：0.35～0.45；
所述骨料为粒径13～24mm以及粒径2.5～5mm两种搭配，且粒径2.5～5mm的部分占骨料总重量的15～35％；
所述分散剂为聚羧酸减水剂，用量为水泥和总量的0.05～0.2％；
所述多孔海绵为聚氨酯材质，粒径为4～5mm，用量为骨料重量的0.3～0.4％。
多孔海绵混凝土的制备工艺，其特征在于包含以下步骤：
S1.按照配比称取水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，备用；
S2.将水泥、粗骨料、胶粉和起泡剂加入到搅拌器中，干搅拌10～20s，然后加入水，继续搅拌20～30s后加入分散剂，持续搅拌60～120s，加入多孔海绵，搅拌30～40s后停止搅拌；
S3.将上一步骤中混合均匀的浆料倒入成型模具中，采用插捣方式捣实，然后送入养护室内进行养护，养护环境温度为20±3℃，相对湿度≥90％；
S4.脱模得到多孔海绵混凝土。
本发明的有益效果是：
1.现代化的城市道路拥有较弱的保水性，在阳光照射下路面层只能进行少量的水分蒸发，通过此过程只能抵消少部分的路面热量，大部分热量还储存于路面层中。本发明利用多孔海绵水泥混凝土中海绵材料的吸水、保水性能和在太阳辐射下海绵中水分的升温蒸发过程，带走路面存留的热量，使路面温度降低，进而减小由于城市迅速发展造成的恶劣现象。
2.本发明中由骨料相互搭接，水泥浆包裹且凝结形成具有封闭空隙和贯穿空隙的混凝土结构，起到骨架支撑作用，使得其具有较高的抗压强度，同时水分能够穿过混凝土中贯通的空隙，防止水聚集，贯穿的空隙也利于混凝土内部热量散失。多孔海绵则填充在骨架结构中，可以吸收收集水分，且在高温下进行释放以带走热量降低温度。
3.在本发明中的混凝土中添加了起泡剂，使得其在混凝土内部形成空隙，也形成多孔海绵的填充空间，防止多孔海绵在拌和过程中被挤压压缩影响其吸水效果。分散剂的加入使得水泥能够更均匀的分散开来，并降低混凝土的成型用水量。胶粉可以改水泥、骨料和多孔海绵之间的粘接性，利于其提高强度。
4.多孔海绵混凝土的制备工艺简单，采用分散剂和多孔海绵后掺方式，可以减小用水量以及防止多孔海绵大量吸收水泥成型用水，影响最终强度或者过分挤压压缩影响到后期吸水效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的及技术方案的优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例一
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，且水泥、骨料、水的重量比为1：4：0.3；
所述水泥为硅酸盐水泥；
所述骨料的粒径为10～20mm的卵石；
所述分散剂为磺化三聚氰胺减水剂，用量为水泥重量1％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基苯磺酸钠，用量为水泥质量0.1％；
所述胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物水溶性可再分散粉末，用量为水泥重量的0.5％；
所述多孔海绵为聚乙烯醇材质，呈颗粒状态，粒径为2～5mm，重量为骨料重量的0.5％。
多孔海绵混凝土的制备工艺，其特征在于包含以下步骤：
S1.按照配比称取水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，备用；
S2.将水泥、粗骨料、胶粉和起泡剂加入到搅拌器中，干搅拌10～20s，然后加入水，继续搅拌20～30s后加入分散剂，持续搅拌60～120s，加入多孔海绵，搅拌30～40s后停止搅拌；
S3.将上一步骤中混合均匀的浆料倒入成型模具中，采用插捣方式捣实，然后送入养护室内进行养护，养护环境温度为20±3℃，相对湿度≥90％；
S4.脱模得到多孔海绵混凝土。
实施例二
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，且水泥、骨料、水的重量比为1：9：0.5；
所述水泥为铝酸盐水泥；
所述骨料的粒径为8～16mm的矿渣废料；
所述分散剂为磺化三聚氰胺减水剂，用量为水泥重量1％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基硫酸钠钠，用量为水泥质量1％；
所述胶粉为醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物的共聚物水溶性可再分散粉末，用量为水泥重量的1％；
所述多孔海绵为聚乙烯醇材质，呈颗粒状态，粒径为5～10mm，重量为骨料重量的0.2％。
制备工艺同实施例一。
实施例三
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，且水泥、骨料、水的重量比为1：7：0.4；
所述水泥为硅酸盐水泥；
所述骨料的粒径为10～23mm的碎石；
所述分散剂为聚羧酸减水剂，用量为水泥重量0.1％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基硫酸钠钠，用量为水泥质量1％；
所述胶粉为丙烯酸共聚物的共聚物水溶性可再分散粉末，用量为水泥重量的0.8％；
所述多孔海绵为聚乙烯醇材质，呈颗粒状态，粒径为4～8mm，重量为骨料重量的0.3％。
制备工艺同实施例一。
实施例四
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，水泥、骨料、水的重量比为1：5.5：0.3；
所述水泥为硅酸盐水泥；
所述骨料的粒径为10～20mm的碎石；
所述分散剂为聚羧酸减水剂，用量为水泥重量0.2％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基苯磺酸钠，用量为水泥质量0.3％；
所述多孔海绵为聚氨酯材质，粒径为4～5mm，用量为骨料重量的0.25％。
制备工艺如实施例一。
实施例五
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，水泥、骨料、水的重量比为1：6.5：0.4；
所述水泥为铝酸盐水泥；
所述骨料的粒径为10～20mm的碎石；
所述分散剂为磺化三聚氰胺减水剂，用量为水泥重量0.8％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基硫酸钠，用量为水泥质量0.5％；
所述多孔海绵为聚氨酯材质，粒径为4～5mm，用量为骨料重量的0.25％。
制备工艺如实施例一。
实施例六
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，水泥、骨料、水的重量比为1：6.2：0.35；
所述水泥为硅酸盐水泥；
所述骨料的粒径为10～20mm的碎石；
所述分散剂为磺化三聚氰胺减水剂，用量为水泥重量0.7％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基硫酸钠，用量为水泥质量0.5％；
所述多孔海绵为聚氨酯材质，粒径为4～5mm，用量为骨料重量的0.34％。
制备工艺如实施例一。
实施例七
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，由水泥、骨料、水的重量比为1：5.5：0.35；
所述水泥为硅酸盐水泥；
所述骨料为粒径13～24mm以及粒径2.5～5mm两种搭配，且粒径2.5～5mm的部分占骨料总重量的15％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基硫酸钠，用量为水泥质量0.4％；
所述分散剂为聚羧酸减水剂，用量为水泥和总量的0.1％；
所述多孔海绵为聚氨酯材质，粒径为4～5mm，用量为骨料重量的0.3％。
制备工艺如实施例一。
实施例八
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，由水泥、骨料、水的重量比为1：7：0.5；
所述水泥为硅酸盐水泥；
所述骨料为粒径13～24mm以及粒径2.5～5mm两种搭配，且粒径2.5～5mm的部分占骨料总重量的35％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基硫酸钠，用量为水泥质量0.6％；
所述分散剂为聚羧酸减水剂，用量为水泥和总量的0.1％；
所述多孔海绵为聚氨酯材质，粒径为4～5mm，用量为骨料重量的0.4％。
制备工艺如实施例一。
实施例九
多孔海绵混凝土，包含水泥、粗骨料、水、分散剂、起泡剂、胶粉和多孔海绵，由水泥、骨料、水的重量比为1：6.5：0.45；
所述水泥为硅酸盐水泥；
所述骨料为粒径13～24mm以及粒径2.5～5mm两种搭配，且粒径2.5～5mm的部分占骨料总重量的23％；
所述起泡剂为起泡剂为十二烷基硫酸钠，用量为水泥质量0.4％；
所述分散剂为聚羧酸减水剂，用量为水泥和总量的0.1％；
所述多孔海绵为聚氨酯材质，粒径为4～5mm，用量为骨料重量的0.38％。
制备工艺如实施例一。
实施例一～九的检测结果如下
注：1.对比测试，13：00～15：00时间段内水泥路面平均温度40℃。
2.保水量＝试样吸水前后的质量差/试样横截面面积。
从力学性能来看，多孔海绵混凝土能满足使用需求，且能降低路面温度，对改善热岛效应具有积极的意义。