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混凝土浇筑拆模后,在表面常出现豆状不连续的小孔,是模板表面积留的水或空气引起的。

如模板表面具有一定的吸收性,气孔可以减少;

有的是由于振捣不充分;

脱模剂和混凝土配合比对产生气孔有很大的影响;

粘性大的混凝土比粘性小的混凝土更易产生气孔。

但一般在混凝土上部表面、或模板向内倾斜的情况下,气孔则很难避免。

调整混凝土配合比,加减水剂提高混凝土和易性、使用可吸收性模板、加强振捣及改变脱模剂等。

一般的可以不做修补。

对特殊要求的过流混凝土表面,可用300-600μm细砂,水泥砂浆配合比为1:

1~1:

2,为修补材料与混凝土颜色一致,经试验普通硅酸盐水泥可用适量白水泥代替。

另外掺入聚合物胶乳(如丁苯乳胶或丙烯酸胶乳)拌合成聚合物改性水泥砂浆,充填气孔,然后用光滑石板压抹使之光洁。

3混凝土表面孔洞

如墙面出现轻微少量的深度不大于粗骨料直径的孔洞,通常是振捣严重不足或漏浆严重引起的,可用处理蜂窝麻面的方法进行修补。

如出现超出此范围的大的洞穴,一般多为漏振引起,应及时打掉重新浇筑混凝土,做返工处理。

二、混凝土裂缝

混凝土有微观裂缝和宏观裂缝。

微观裂缝,是在尚未受荷的混凝土和钢筋混凝土内部存在肉眼不可见的裂缝,称微观裂缝。

微观裂缝包括:

粘着裂缝:

骨料与水泥石粘接面上的裂缝;

水泥石裂缝:

在骨料之间水泥浆中的裂缝;

骨料裂缝:

指骨料本身的裂缝。

微观裂缝的成因,是在混凝土硬化时,产生体积变形,但不均匀,水泥石收缩大,骨料收缩小,水泥石的热膨胀系数大,骨料小,它们之间的变形不是自由的,产生互相约束力,设不变形的圆形骨料均匀的分布于均质弹性水泥石中,当水泥石收缩时产生内应力,此应力可引起骨料与水泥石粘接面上的微细裂缝及水泥石本身的微细裂缝。

肉眼可见裂缝一般界定以0.05mm为界,大于等于0.05mm的裂缝称宏观裂缝,宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。

荷载试验表明,当混凝土受压,荷载在30%极限强度以下时,微裂几乎不变动,到30%-70%极限强度时,微裂开始扩展并增加,到70%-90%极限强度时,微裂显著扩展并迅速增多,且微裂相互间串联起来,直至完全破坏。

就是说混凝土在外部条件作用下,宏观裂缝是由混凝土本身的微观裂缝扩展而成的。

在裂缝引起的各种不利后果中,渗漏占60%,从物理概念上说,水分子直径约0.3nm,可穿过任何肉眼可见裂缝。

在国外,对储水结构裂缝宽度是否处理的临界值,多数国家均规定为0.1mm

混凝土裂缝是不可避免的,其有害程度是可以控制的。

下面主要介绍几种常见的宏观裂缝。

1塑性裂缝

(1)塑性收缩裂缝

混凝土浇注暴露的混凝土表面因风吹日晒迅速蒸发变干体积缩小变形,而内部仍旧是塑性体,在刚施工完甚至还没有浇注完时出现的裂缝。

这种裂缝通常不连续,很少发展到边缘,在素混凝土结构中,典型裂缝呈对角线方向,缝长一般较短,30cm左右,严重时裂缝也能互相连通,如有钢筋,裂缝方向会有改变。

防治方法一定要在施工期间防治风吹日晒,施工一完要立即覆盖混凝土表面,加强洒水养护。

另外,掺引气剂可以减少收缩裂缝。

对这种裂缝,如发生在水平施工缝,在浇注下层混凝土前用水泥浆灌注封堵即可(当然首先要设法避免出现这种裂缝)。

对薄板结构的表面则要防止出现这种裂缝。

⑵塑性沉降裂缝

在混凝土深层断面,浇注后会不断下沉,当混凝土开始初凝时如遇到钢筋或模板连接螺栓、或模板磨檫力等会阻止这种沉降缝时,则会产生沉降裂缝。

防治方法一定要加强振捣,对混凝土表面除加强振捣外,在混凝土初凝前后,还要用抹刀抹压收浆2—3遍。

为了保护钢筋,这种裂缝用水泥浆或低粘度的丙稀酸灰浆封堵即可。

2干缩裂缝

砼表层水分逐渐散失,体积收缩产生的裂缝称干缩裂缝,这种裂缝一般发生在数月后,一般呈龟裂状。

干缩裂缝影响因素较多,硅酸二钙水泥浆比硅酸三钙水泥浆有较大的收缩;

骨料粒径大的收缩小;

含水量增加收缩增加;

超过5%用量的引气剂会增加干缩;

减水剂.缓凝剂可减少含水量,但不会减少干缩;

湿养龄期长会减少干缩等等。

3温度裂缝

大体积砼浇注后,由水泥水化热使内部砼温度升高,当这种温升达到高峰后,由于环境温度低,砼温度开始下降,降温过程砼发生收缩,如果收缩受到内部不降温砼的阻止,砼受拉,当超过砼抗拉强度,在砼表面则会产生无规则裂缝,裂缝产生的时间大约在浇注后一个星期左右,比干缩裂缝早的多。

当混凝土浇注后5-20d(28d)内,如遇寒潮侵袭或爆晒后突然降雨,或300号以上混凝土和每立米砼水泥超过350kg,使砼内部与表面产生较大温差,无保温措施时砼表面由于降温而产生裂缝,这种裂缝一般呈网状。

温度裂缝的防治,对大体积砼施工,一定要严格按照施工规范和设计要求控制温度;

对一般结构砼浇注后,要加强养护,注意环境气温变化,搞好保温措施,使砼内外温差不要过大。

4结构裂缝

结构物应力发生突变部位,容易产生裂缝,这是施工无法避免的,所以设计时,当有整体团结要求时,应改为渐变断面结构,以缓减过分应力集中;

而对无整体要求的结构,设计应采用分缝施工的方法,并按需要在分缝处设止水。

5由基岩或老砼的约束而产生的裂缝

当大体积砼或墙体浇注在坚硬基岩上或老砼基面上,由于新浇注砼硬化过程中收缩受其约束,会产生裂缝,一般应在经过一个冬季后检查。

对大面积砼,裂缝呈无规则,对墙体裂缝呈垂直墙长方向,不贯通。

这种裂缝主要在设计时要注意减小分缝间距,施工注意采用收缩性小的原材料,水灰比不要过大,施工时加强振捣,浇注后加强养护,以减少收缩。

6超载或设计不当引起的砼裂缝

由于超载或设计不当引起的混凝土裂缝,一般较平直,多发生在最大拉应力区,可以进行结构应力配筋核算,也可以用仪器检测砼内应力值证实。

如裂缝小于允许开展宽度,可以不处理,否则应进行加固补强处理。

7砼裂缝的修补

(1)涂抹法

表面涂沫的方法常采用环氧浆液.丙稀酸橡胶在裂缝表面刷涂抹,以达到封缝的目的。

一般用于处理死缝,主要目的是为了防水和其它有害物质侵害。

(2)贴补法

用氯丁胶皮、塑料布、土工织物、紫铜片等将裂缝加以粘贴。

一般用于处理活缝,主要目的是为了防水及其它有害物质侵害。

(3)充填法

在裂缝两侧开V(或U)型槽,然后根据裂缝的活动情况选择充填材料。

对死缝视情况可选用水泥砂浆、环氧砂浆、丙烯酸砂浆、氯丁砂浆等进行修补。

对活缝,活动较小者视情况可选用防水沥青油膏、聚氯乙烯增胶泥、橡胶沥青油膏、XM-43密封腻子等;

裂缝活动较大者视情况可选用PU2弹性密封膏(改性聚氨脂弹性材料,延伸率达200%-300%。

抗渗性达2Mpa,其耐水性、热稳定性及抗冻性等性能均良好、价格低廉,是一种优质弹性密封膏)、聚硫密封膏(具优异的耐候性及耐久性,能很好地粘贴各种建筑材料,防水效果好,国内外实用广泛)、聚氨脂密封膏(防水效果好)、有机硅橡胶密封膏(耐热耐寒耐久性好)及水溶性丙稀酸密封膏等等。

充填法断面设计略

(4)锚固法

对影响结构安全使用功能的砼裂缝,视情况可选用骑马丁锚及穿丁锚加固处理,具体设计略。

(5)灌浆法

a水泥灌浆:

参考岩石灌浆,水泥材料可灌性按照如下关系判断:

NR=B/D95

式中NR-可灌比

B-裂缝宽度(mm)

D95-水泥粒径(mm)

当NR>5时,水泥浆易灌入;

NR<2时,不可能灌入。

如水泥D95=0.08mm,则可灌入0.4mm的裂缝,工程实践证明,一般缝宽大于1mm时,才能有较好的灌浆质量和效果。

b化学灌浆:

一般对较小裂缝多采用化学灌浆。

常用的化灌材料有:

环氧浆液(多用于补强,但性脆,多用于死缝及稳缝)、甲凝(用于补强,材料以水玻璃为主,收缩大)、氰凝(用于防水补强,使用时要注意当裂缝内无水分时不硬化)、丙凝(用于防水,有弹性,但强度不高)及水溶聚氨脂(用于防水,有弹性)等等。

选用时了根据工程修补要求及环境条件加以选择。

三、砼建筑物地基变形

砼建筑物地基变形包括地基不均匀沉陷、地基冻胀及地基岩土膨胀等引起建筑物变形带来混凝土结构变形、裂缝,严重者影响混凝土建筑物安全运用。

1地基不均匀沉陷

由于混凝土建筑物原地基不良,软硬不均,或因环境水、渗漏水造成局部地基下沉等引起建筑物结构变形、裂缝破坏。

(1)防治

首先要加强工程前期勘探工作,要尽力摸清建筑物地基岩土分布及性质,特别对重要构筑物工作要作细,一定要搞清地基地质的真实情况。

其次要加强工程建设项目施工时期的监理工作及设代工作,所有建筑物地基开挖裸露后都要对地质情况做出描述并认证在案,对各类软弱等不利地质条件,都要提出完善设计措施,认真做好不良地基的处理工作。

(2)处理

在水工砼建筑物由于环境水的影响或通水运行后发生不均匀沉陷造成的变形、裂缝等问题,应根据不同情况由设计单位做修补加固设计,如加大基础承载面积、补井桩、对地基进行灌浆加固、对结构补强加固直至推倒返工重做等等。

2地基冻胀

当水工混凝土建筑物地基侵水后,地基土发生冻胀,使混凝土结构产生变形,开裂破坏。

这种裂缝与混凝土本身各类裂缝不同,第一,是由于地基冻胀使结构产生变形引起的裂缝;

第二,裂缝宽与变形大小关系密切,变形大则裂缝宽度大,变形小则裂缝宽度小。

水工混凝土建筑物因地基冻胀引起的变形、开裂破坏,绝大部分发生在渠道工程,渠道基土发生冻胀力的大小与土质、水分、温度和外荷载四个因素有关:

土质:

吸收水分能力强的土质,冻胀性也强,一般以粒径大小判断冻胀性的强弱:

粒径为0.05~0.1mm的土,开始有冻胀;

粒径为0.002~0.05mm的土,冻胀性最强;

粒径为0.002mm的粘土,土粒间隙很小,透水性不良,冻胀性变小。

从渗透系数看:

10-3~10-6厘米/秒的土,能够冻胀、大于或小于这个范围的土,难引起冻胀。

试验观测资料表明,粗砂在冻结时,如能将自由水排出,就不会产生冻胀。

水分:

水是产生冻胀的基本条件,土体内水分多少,地下水位高低,以及有无外来水补给,均对土的冻胀产生强烈影响。

向冻结面移动的水分如仅系未冻土内原含有的水分,冻胀量小;

有外来水补给时冻胀量大;

冻结面距地下水位的高度大于毛细管上升高度时,不会产生冻胀。

温度:

气温的寒冷程度直接影响冻结深度。

荷载:

对基土的荷载加大,冻胀就减小,当外荷强度σ大于冻胀中断强度σD时,由于土壤冻结过程中地下水不能向冻结面补给,甚至产生由冻结面向外排水现象,因而冻胀就不会产生。

粉砂的冻胀中断压力1-2kg/cm2;

粘土的冻胀中断压力3-5kg/cm2。

首先要加强建筑物地基前期勘探工作,并对地基土侵水后是否发生冻胀做出判断,要对冻胀地基土做出较可靠的防冻胀设计措施。

其次要加强监理和设代工作,在地基开挖裸露后,对地基冻胀土要做好完善设计工作。

首先当不影响工程使用时可观察一段时间再看,如需要处理时可根据工程不同冻胀情况,选用防渗堵漏、或将渗漏水引出区外、或换基、或抗胀加大荷载等措施。

3地基岩土膨胀

由水工砼建筑物地基侵水后,其岩土发生膨胀,造成结构变形、开裂破坏。

工程前期勘探工作要尽力摸清遇水膨胀性岩土的分布及性质,设计结构计算要考虑岩土膨胀力荷载,也可以考虑在施工开挖后,进行侵水预膨胀,待膨胀完成后再做建筑物。

初期当建筑物结构变形开裂微小,不影响使用进可暂不做处理,待地基膨胀完成后再根据变形开裂情况加以修补处理。

对一般性的变形开裂,可对裂缝进行封堵后视情况给予加固处理;

当变形开裂影响使用功能且无法修复加固时,可打掉重做处理。

四、砼渗水漏水

虽然钢筋混凝土是水工结构良好的建筑材料,但要使其完全不渗水漏水,几乎不可能。

有时渗水不明显会引起钢筋锈蚀及混凝土冻融破坏,当漏水较大时还会加大水的损失或水泵排水费用,所以一般都应进行防渗漏处理。

混凝土渗水漏水有如下几种情况:

混凝土因振捣不密实而渗水漏水;

混凝土施工缝处理不良而渗水漏水;

混凝土因裂缝而渗水漏水;

沿模板贯穿钢拉杆渗水;

应设止水带的伸缩缝因施工埋设不良或漏设必然造成渗水漏水等等。

1防治

(1)加强设计工作,严密注意水工结构各类缝隙的止水措施,特别要注意建筑物之间结合缝的止水措施。

(2)施工时要严格按施工规范要求处理好施工缝。

对重要部位的施工缝,设计上应考虑设止水带。

(3)严格控制混凝土配合比、水灰比,加强振捣,增强砼的密实性。

(4)加强养护和温度控制,尽量减少各类裂缝发生。

2修补

(1)凡止水带渗漏水的一般可做重新粘贴处理。

(2)沿各类裂缝渗漏水的,可根据工程情况,参照前述裂缝修补方法选用。

(3)混凝土不密实渗漏水的表面处理方法:

a、从进水表面处理:

当混凝土表面比较光滑时,现将混凝土表面用钢丝刷刷毛,将灰土吹净,然后用聚合物乳胶与水泥拌成腻子将混凝土表面补平,最后用氯磺化聚乙烯涂料涂刷3-4遍即可,此涂料耐热性、耐老化、耐化学性、耐紫外线均优于其它材料,且价格较便宜。

另外用弹性聚氨脂涂料也较好,但成本较高。

当混凝土表面有蜂窝麻面时,先将蜂窝麻面松动部分凿除,再用上述方法进行处理即可。

b、从出水表面处理:

当渗水较少或冒汗

(1)材料:

氯丁乳胶、普通硅酸盐水泥、0.3~0.6mm细砂,含泥量<2%。

(2)配合比:

水泥:

砂:

乳胶=1:

1.5~2.0:

0.4~0.6

(3)配制:

先将水泥和砂拌匀,然后加入乳液,拌好后再一小时内用完,随拌随用。

乳液加入量以刚满足施工要求为好,太稀抗渗强度会大大降低。

(4)基面处理:

将混凝土表面用钢丝刷刷毛并清洗干净,冒汗或渗水也不要紧,如有集中漏水可采用埋管引水(或化学灌浆方法),然后再封管。

抹(或喷)涂前混凝土表面应用水润湿,但不允许有浮水存在。

(5)施工工艺:

采用抹的方法时,要注意朝一个方向压平抹光。

采用喷的方法时,粘结性好。

用上海建筑机械厂生产的DY—83—2型手提式喷枪,配以额定压力为0.8MPa的空压机,喷枪压力为0.6MPa,距喷面距离25~40cm,一般喷两遍厚度达5mm、三遍厚度达7mm。

回弹量一般为6%。

施工后要湿养护两天,以后可自然养护。

(6)性能:

粘结力强、抗渗性能好、有弹性、适应变形、耐龟裂,是一种比较好的材料,大面积冒汗用此涂层防渗效果最好。

当有较多渗漏水流出,可采用快速堵漏法:

(1)配料:

先将水泥和河砂拌匀,普通硅酸盐水泥:

河砂(细砂)=1:

2(重量比);

再将水和水玻璃拌匀,如控制在1~2分钟凝固,水:

水玻璃=1:

4(重量比)。

最后两种配料合起来拌匀成浆。

(2)施工工艺:

将渗漏水处清洗干净后,将速凝水泥水玻璃砂浆快速压抹于渗漏水部位即可。

如一次失败可调整水于水玻璃的比例,加大水玻璃量,使凝固更快。

返工时清除前次砂浆后再抹压新砂浆即可,待水堵住后,其上再用1:

2普通砂浆抹压即可。

(3)另外要注意的是,有较小渗漏可以自行消失,这是由于经过一段之间,水通过裂缝同水泥结合,形成氢氧化钙,浓度不断增加,生成胶凝物质胶合了裂缝,使水的渗漏逐渐减少甚至消失,这种现象称为裂缝自愈现象。

不影响持久应用,是稳定的。

所以对新建水工混凝土建筑物,在采取堵漏之前应对渗漏观察一段时间,看其是否会自动愈合。

(4)地下工程中因混凝土不密实及各类裂缝渗漏水时,对围岩采用固结灌浆的方法是很有效的措施。

五、混凝土冻融破坏

混凝土微孔系中的水,在正负温度交替下,其中毛细孔(孔径大于100nm)内的水(冰点为-0.3~-0.5oC)结冰会产生很大冰压力(水结冰体积会膨胀9%,当混凝土毛细孔含水率超过91.7%界值时,结冰会产生很大压力);

凝胶体微孔(尺寸约1.5~3.0nm)内的水(冰点为-73~-78oC)过冷发生迁移,形成冻胀压力和渗透压力联合作用使混凝土材料产生疲劳应力,造成混凝土强度降低,使混凝土内微裂逐渐增加、扩展、互相连通,产生由表及里的剥落破坏。

因此混凝土的抗冻融性是混凝土耐久性的重要指标。

根据气象资料记载:

东北对8座河川水电工程统计,年气温正负交替次数为53~62次,北京地区为80~100次、华东北部为90次左右。

1影响混凝土抗冻性的主要因素

(1)材料影响

a、外加剂:

引气剂:

在混凝土中掺引气剂,能有效地降低水的表面张力,使水溶液在混凝土中产生壁膜较厚、大量互不连通且均匀分布的微小气泡,这些微小气泡可以降低骨料之间的摩擦力,起到增塑作用,改善混凝土和易性,减小离析和泌水现象,使混凝土均匀、密实,提高混凝土抗冻融破坏能力。

大量试验研究和工程实践证明,如混凝土中可冻水量和混凝土中气泡数量达到适当平衡,水在冻结时所产生的巨大压力就会基本消失,从而大大提高混凝土抗冻融破坏能力。

工程实践证明,掺引气剂而使砼含气量达到一定要求的情况下,混凝土的抗冻性可提高8~10倍左右。

但含气量增加也会使混凝土强度降低。

试验证明,含气量增加1%,抗压强度下降3%~5%,但引气剂能改善和易性,降低用水量,减小水灰比,可以抵消部分或全部强度损失。

含气量依骨料大小规定的最佳值如下:

骨料最大粒径(mm)

含气量(%)

20

6

40

5

80

4

150

3

引气剂掺量一般为水泥重量的0.5/万~1.5/万。

减水剂:

在混凝土中掺减水剂对混凝土抗冻性有一定影响。

如木钙、甲基萘磺酸钠等,有引气剂作用,使含气量增加1%~2%,可适当提高抗冻性,但气泡直径较大,易破灭,提高抗冻性不明显。

目前已研制成引气减水剂,不仅可较大提高抗冻性,又可弥补单掺引气剂使砼强度下降之不足。

目前国内较好的引气减水剂有HER-90(水科院电科公司)、NE(天津合成材料厂)、YJ(冶金建筑总院)等。

减水剂掺量一般为水泥重量的0.2%~0.5%。

b、掺和料:

粉煤灰:

单掺粉煤灰一般会随掺量增加而使混凝土抗冻性降低。

如与引气剂联合参入,可配制成高抗冻性混凝土,但对抗冻标号为D300号以上的混凝土,粉煤灰参量不应超过60%(辗压混凝土例外)。

硅粉:

掺硅粉不仅会使混凝土强度明显提高,而且会改善气泡参数,半径减小,间距系数降低,从而使混凝土抗冻性提高。

c、砂石骨料:

如骨料本身的密实性太差,或含泥量高,会使混凝土抗冻性降低。

骨料本身的渗透性对混凝土冻融破坏也有不容忽视的影响,因为低渗透性的骨料可减小发生渗流的有效面积,渗透通道必定绕过骨料颗粒而加长有效路径。

d、水泥品种:

不同水泥品种对混凝土抗冻性有一定影响,不同品种水泥的抗冻性排列次序为:

硅酸盐水泥>普通硅酸盐水泥>矿碴硅酸盐水泥>火山灰质硅酸盐水泥>粉煤硅酸盐水泥。

当掺入引气剂后,水泥品种对混凝土抗冻性的影响减小。

(2)混凝土配合比的影响

a水灰比:

在混凝土配合比中,影响混凝土抗冻性的主要因素是水灰比,因为水灰比越大,毛细孔越多,混凝土密实度则越差。

而吸水率越大,在混凝土冻融过程中产生的抗冻压力和渗透压力也越大,从而混凝土的抗冻性随水灰比的增大而降低。

b骨灰比:

试验证明,在水灰比相同条件下,混凝土的抗冻性随着砂石料用量与水泥用量之比的增大而降低。

就是说,对有较高抗冻要求的混凝土,其水泥用量不能太低,砂石骨料用量不能太多。

(3)施工工艺的影响

a拌和工艺:

准确地按设计配合比拌制出均匀的混凝土配合料是保证混凝土各项性能的基础。

实践证明,在引气剂掺量相同条件下,人工搅拌的含气量比机械搅拌的含气量下降一半左右,这会大大影响混凝土的抗冻性。

因此,为保证引气混凝土达到规定的抗冻性,一般均要求机械搅拌,且保证2-3min的搅拌时间是保证含气量的重要因素。

b成型工艺:

工程实践证明,采用真空吸水成型工艺,由于在真空吸水成型过程中使混凝土中一部分水被抽吸排出,水灰比大大降低,在混凝土表面形成一定厚度的、非常致密的保护层,从而提高了混凝土的抗冻性。

但对于引气混凝土再采用真空吸水工艺,对提高混凝土抗冻性则没有明显效果,如单纯以要求混凝土抗冻性为目的,采用掺引气剂或采用真空吸水工艺其中之一措施就可以了。

c养护:

工程实践证明,混凝土成型后早期受冻时的强度越低,对混凝土后期抗冻性影响越大。

因此各行业混凝土施工规范或技术标准中均规定了混凝土初期受冻时允许的最低强度界值。

2混凝土抗冻性的现有标准

(1)设计标准,在我国水工设计规范中,对混凝土明确提出了抗冻要求,不赘述。

(2)施工标准,水工混凝土施工规范对有关混凝土抗冻性作了规定:

a水泥品种及标号

有抗冻要求的应优先选用硅酸盐大坝水泥或普通硅酸盐大坝水泥,或硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,水泥标号不宜低于425号。

b 骨料质量:

特别规定有抗冻要求的混凝土对粗骨料的坚硬性指标要小于5%。

c 外加剂的要求:

有抗冻要求的混凝土必须掺用引气剂,另外,对不同级配混凝土的含气量也做了规定。

d 水灰比的要求:

水工混凝土对最大允许水灰比做了明确规定,并突出有抗冻要求的混凝土的水灰比一般要小于无抗冻要求的混凝土。

3提高混凝土抗冻性的措施

(1)首先要正确选择混凝土抗冻性各项指标。

(2)选择使用质量符合规定的原材料。

(3)选择最佳混凝土配合比。

选择配合比的目的是确定各种组成材料用量之间的最佳比例,使混凝土即达到强度要求又具备相应抗冻要求,并经济合理。

a 精心

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