CN110821032A - 一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板及其制备工艺，外层为高韧性水泥基复合材料，中间填充层为轻质保温材料；在墙板宽度方向两个端面上，所述高韧性水泥基复合墙板面层基材的厚度和肋厚度均为10～20mm；墙板在长度方向上有两个端面，第一端面上具有贯穿整个长度方向的凸起结构，第二端面上有贯穿整个长度方向的凹槽结构，所述凸起结构和凹槽结构为可以相互形成榫卯配合，保证墙板连接的稳定性。该复合墙板具备良好工艺性能的同时，生产效率高，具有力学性能优异、不易受损破裂、节能保温、轻质、抗震性能优异、隔音降噪、防水防潮、可锚固、易安装、免装饰等优点。

Description

一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板及其制备工艺，属于墙材技术领域。
背景技术
墙板易出现墙面漏水、房屋失火、在寒冷、潮湿季节保温效果差等现象；针对当前内墙保温体系存在整体性差、自重大、易出现收缩开裂、耐久性差等问题，充分发挥超高韧性混凝土的韧性高和耐久性优异的优势，且其具有轻质、抗震、保温、防水、隔声、装饰、施工快捷、环保节能无污染等多种功能复合。
采用自动注浆工艺生产墙板，采用自动抽真空装置抽取空气，解决水泥基材浆体在密闭模具空间竖向浇筑深度过大，易导致表观质量缺陷的问题。该复合墙板制造工艺，各个步骤之间衔接紧凑，利于实现自动化生产。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种具有力学性能优异、不易受损破裂、节能保温、轻质、抗震性能优异、隔音降噪、防水防潮、可锚固、易安装、免装饰等优点于一体的轻质保温高韧性水泥基复合墙板及其制备工艺，该制备工艺，适应了复合墙板的制造，并且各个步骤之间较为紧凑，利于实现自动化生产。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板及其制备工艺，该复合墙板为三明治构造，外层为高韧性水泥基复合材料，中间填充层为轻质保温材料；在内墙板宽度方向两个端面上，所述高韧性水泥基复合材料层的厚度和肋厚度均为10～20mm；墙板在长度方向上的两个端面，第一端面上具有贯穿整个长度方向的凸起结构，第二端面上有贯穿整个长度方向上的凹槽结构，所述凸起结构和凹槽结构为可以相互形成榫卯配合，并留出2～5mm缝隙，用于填充密封材料；凹槽深度为0.5～2cm，凸起高度为0.5～2cm。制备工艺包括称料、搅拌、注浆、拔管、脱模、养护、浇筑轻质材料、二次养护步骤。采用自动注浆工艺生产墙板，自动抽真空装置抽真空，自动起停，可实现复合墙板的自动化生产。
进一步的技术方案是，所述高韧性水泥基复合材料由以下质量百分比的组分组成：水泥15％～40％，矿物掺合料25～40％，硅灰0～14％，细集料15～25％，纤维体积掺量1.5～2.5％，增稠剂0～0.015％，高效减水剂0.1～0.6％，促凝剂1.0～6.0％，水10～18％，消泡剂0.004％～0.01％。
进一步的技术方案是，所述轻质保温高韧性水泥基复合墙板中的矿物掺合料为磨细或风选粉煤灰、矿粉、火山灰中的一种或上述掺合料按照不同比例复合的一种。进一步的技术方案是，所述轻质保温高韧性水泥基复合墙板中填充的轻质保温材料为有机保温材料、无机保温材料、复合保温材料。
所述有机保温材料为聚氨酯泡沫、酚醛泡沫等填充材料中的一种，表观密度范围在10～60kg/m3之间。
所述无机保温材料为泡沫混凝土、发泡石膏、玻化微珠保温砂浆、膨胀珍珠岩保温砂浆填充材料中的一种，表观密度范围在100～300kg/m3之间。
所述复合保温材料为聚苯颗粒/玻化微珠水泥保温砂浆、聚苯颗粒/玻化微珠石膏保温砂浆填充材料中的一种或几种，表观密度范围在100～200kg/m3之间。
进一步的技术方案是，所述轻质保温高韧性水泥基复合墙板的细集料为石英粉、玻璃粉、尾矿砂中的一种或上述掺合料按照不同比例及种类复合的一种。
进一步的技术方案是，所述轻质保温高韧性水泥基复合墙板外形尺寸可以根据需求调整，长度可在1800～4500mm之间调整，宽度可在600～1200mm之间调整，厚度可在90～200mm之间调整。其厚度在90～200mm时面密度为50～130kg/m3，传热系数为0.30～1.90W/(m2·K)，可满足严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷区、夏热冬暖区、温和地区公共建筑外墙传热系数的要求。
进一步的技术方案是，所述轻质保温高韧性水泥基复合墙板凸凹槽结构形成的榫卯连接后留出3～5mm缝隙中填充用的密封材料可为水泥砂浆、发泡橡胶、天然/合成橡胶中的一种，可起到止水密封、减震的效果。
一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板及其制备工艺，包括以下步骤：
A、称料步骤：将水泥、矿物掺合料、硅灰、细骨料、促凝剂按照预设比例经过称料系统自动混合得到粉体混合料；
B、搅拌步骤：将所述粉体混合料进行自动搅拌混合，再自动加入增稠剂、高效减水剂、促凝剂、水、消泡剂的混合溶液，得到拌合物浆体；
C、注浆成型步骤：通过控制系统，打开自动抽真空系统，将模具抽真空；打开注浆系统，注浆泵将拌合物浆体注入墙板成型模具中；所述步骤C中注浆孔的位置位于模具底部下边缘，在注浆机连接模具泵管上装有显示浆体压力的显示表，用于观察注浆压力，可通过注浆压力大小调整高韧性水泥材料的流量；模具顶部有4个气阀均匀分布，4个气阀分别为气阀Ⅰ、气阀Ⅱ、气阀Ⅲ、气阀Ⅳ；模具长度方向两端头及上下凹凸装置采用密封材料对模具进行密封，防止高压注浆时浆体流出，同时保证抽真空的效果；模具底部有可自由移动的滑轮，便于注浆后墙板的拔管、养护、拆模等工艺的实施。
D、养护及拔管步骤：对成型墙板带模养护2-4h，再进行拔管，拔管后的空心墙板养护24h脱模，存放静养区。
E、浇筑填充步骤：将轻质保温材料浇筑填充高韧性水泥基复合墙板空腔之中，在10～35℃下覆膜保湿养护14～28d，在-10～10℃下覆膜保温保湿养护14～28d得到轻质保温高韧性水泥基复合墙板。
进一步方案是，所述注浆成型的具体步骤为：先关闭气阀Ⅱ、气阀Ⅲ，打开气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，待气阀Ⅰ、气阀Ⅳ的阀口有拌合物浆体冒出，迅速关闭气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，打开气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，当气阀Ⅱ和气阀Ⅲ有拌合物浆体冒出时即可关闭气阀，继续注浆，整个注浆过程保持注浆压力为0.5～0.8MPa，直至设定浆体全部注完，设备自动停止注浆。
本发明具有以下有益效果：本发明的墙板具有力学性能优异、不易受损破裂、节能保温、轻质、抗震性能优异、隔音降噪、防水防潮、可锚固、易安装、免装饰等优点；该制备方法，其适应了复合墙板的制造，并且各个步骤之间较为紧凑，利于实现自动化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1中轻质保温高韧性水泥基复合墙板的100mm厚单排孔内填保温材料断面结构示意图；
图2为本发明实施例2中轻质保温高韧性水泥基复合墙板的100mm厚单排孔内填保温材料断面结构示意图；
图3为本发明实施例3中轻质保温高韧性水泥基复合墙板的150mm厚单排孔内填保温材料断面结构示意图；
图4为本发明实施例4中轻质保温高韧性水泥基复合墙板的200mm厚双排孔内填保温材料断面结构示意图；
图5为本发明实施例5中轻质保温高韧性水泥基复合墙板的200mm厚双排错孔内填保温材料断面结构示意图；
图6为本发明的工艺流程图；
图7为本发明的生产系统。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。
如图1～5所示，本发明的一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板，该复合墙板为三明治构造，外层为高韧性水泥基复合材料1，中间层为轻质保温材料2；在墙板宽度方向上，所述高韧性水泥基复合材料层1的厚度和肋厚度均为10mm；为了便于计算复合墙板的传热系数，根据墙板断面结构中的凹凸槽结构通过模拟榫卯后的效果，墙板断面结构统一设计为矩形。其中所述高韧性水泥基复合材料1由以下质量百分比的组分组成：水泥15％～40％，矿物掺合料25～40％，硅灰0～14％，细集料15～25％，纤维体积掺量1.5～2.5％，增稠剂0～0.015％，高效减水剂0.1～0.6％，促凝剂1.0～6.0％，水10～18％，消泡剂0.005％～0.01％，所述轻质保温材料2为有机保温材料、无机保温材料和复合保温材料的一种。
该复合墙板的制备工艺过程中用到的浆体压力显示表及控制浆体流量的控制器，通过浆体流量控制器可调整注浆浆体的压力；模具顶部有4个气阀均匀分布，4个气阀分别为气阀Ⅰ、气阀Ⅱ、气阀Ⅲ、气阀Ⅳ；模具两侧采用密封装置密封；模具底部有可自由移动的滑轮，便于注浆后墙板的拔管、养护、拆模等工艺的实施。
实施例1
高韧性水泥基复合材料1由以下质量百分比的组分组成：水泥34％；粉煤灰27％；硅灰3.5％；石英粉18.0％；纤维2.0％；增稠剂0.007％；高效减水剂0.4％；促凝剂1.5％；水16.0％；消泡剂0.004％。
生产工艺包括如下步骤：
(1)称料步骤：将水泥、粉煤灰、硅灰、石英粉、促凝剂按照预设比例混合得到粉体混合料；
(2)搅拌步骤：将所述粉体混合料进行搅拌混合，加入增稠剂、高效减水剂、促凝剂、水、消泡剂的混合溶液，得到拌和物浆体；
(3)注浆成型步骤：通过控制系统，打开自动抽真空系统，将模具抽真空；打开注浆系统，先关闭气阀Ⅱ、气阀Ⅲ，打开气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，待气阀Ⅰ、气阀Ⅳ的阀口有拌合物浆体冒出，迅速关闭气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，打开气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，当气阀Ⅱ和气阀Ⅲ有拌合物浆体冒出时即可关闭气阀，继续注浆，保持压力表数为0.8MPa，直至待设定流量完毕，自动停止注浆；
(4)养护及拔管步骤：对成型墙板带模养护2-4h，再进行拔管，拔管后的空心墙板养护24h脱模，存放静养区；
(5)将轻质保温材料泡沫混凝土注入高韧性水泥基复合材料面板空腔之间，在室温下养护20d得到复合墙板。
一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板截面结构形式如图1，厚度100mm，其面密度为102kg/m3，传热系数为1.80W/(m2·K)。
实施例2
高韧性水泥基复合材料1由以下质量百分比的组分组成：水泥40％；粉煤灰32％；玻璃粉15％；纤维1.5％；高效减水剂0.1％；促凝剂1％；水10％；消泡剂0.004％。
生产工艺包括如下步骤:
(1)称料步骤：将水泥、粉煤灰、硅灰、玻璃粉、促凝剂按照预设比例混合得到粉体混合料；
(2)搅拌步骤：将所述粉体混合料进行搅拌混合，加入增稠剂、高效减水剂、促凝剂、水、消泡剂的混合溶液，得到拌和物浆体；
(3)注浆成型步骤：通过控制系统，打开自动抽真空系统，将模具抽真空；打开注浆系统，先关闭气阀Ⅱ、气阀Ⅲ，打开气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，待气阀Ⅰ、气阀Ⅳ的阀口有拌合物浆体冒出，迅速关闭气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，打开气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，当气阀Ⅱ和气阀Ⅲ有拌合物浆体冒出时即可关闭气阀，继续注浆，保持压力表数为0.8MPa，直至待设定流量完毕，自动停止注浆；
(4)养护及拔管步骤：对成型墙板带模养护2-4h，再进行拔管，拔管后的空心墙板养护24h脱模，存放静养区；
(5)将轻质保温材料石膏保温砂浆注入高韧性水泥基复合材料面板空腔之间，在室温下养护14d得到复合墙板。
一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板截面结构形式如图2，厚度100mm，其面密度为71kg/m3，传热系数为0.98W/(m2·K)。
实施例3
高韧性水泥基复合材料1由以下质量百分比的组分组成：水泥15％；粉煤灰25％；硅灰14％；石英粉19％；纤维2.5％；增稠剂0.015％；高效减水剂0.6％；促凝剂6％；水18％；消泡剂0.01％。
生产工艺包括如下步骤：
(1)称料步骤：将水泥、粉煤灰、硅灰、石英粉、促凝剂按照预设比例混合得到粉体混合料；
(2)搅拌步骤：将所述粉体混合料进行搅拌混合，加入增稠剂、高效减水剂、促凝剂、水、消泡剂的混合溶液，得到拌和物浆体；
(3)注浆成型步骤：通过控制系统，打开自动抽真空系统，将模具抽真空；打开注浆系统，先关闭气阀Ⅱ、气阀Ⅲ，打开气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，待气阀Ⅰ、气阀Ⅳ的阀口有拌合物浆体冒出，迅速关闭气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，打开气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，当气阀Ⅱ和气阀Ⅲ有拌合物浆体冒出时即可关闭气阀，继续注浆，保持压力表数为0.8MPa，直至待设定流量完毕，自动停止注浆；
(4)养护及拔管步骤：对成型墙板带模养护2-4h，再进行拔管，拔管后的空心墙板养护24h脱模，存放静养区；
(5)将轻质保温材料聚苯乙烯注入高韧性水泥基复合材料面板空腔之间，在室温下养护28d得到复合墙板。
一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板截面结构形式如图3，厚度150mm，其面密度为73kg/m3，传热系数为0.76W/(m2·K)。
实施例4
高韧性水泥基复合材料1由以下质量百分比的组分组成：水泥19％；粉煤灰与矿粉的复合掺合料25％；硅灰10％；尾矿砂19％；纤维2.5％；增稠剂0.015％；高效减水剂0.6％；促凝剂6％；水18％；消泡剂0.01％。
生产工艺包括如下步骤：
(1)称料步骤：将水泥、粉煤灰、硅灰、尾矿砂、促凝剂按照预设比例混合得到粉体混合料；
(2)搅拌步骤：将所述粉体混合料进行搅拌混合，加入增稠剂、高效减水剂、促凝剂、水、消泡剂的混合溶液，得到拌和物浆体；
(3)注浆成型步骤：通过控制系统，打开自动抽真空系统，将模具抽真空；打开注浆系统，先关闭气阀Ⅱ、气阀Ⅲ，打开气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，待气阀Ⅰ、气阀Ⅳ的阀口有拌合物浆体冒出，迅速关闭气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，打开气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，当气阀Ⅱ和气阀Ⅲ有拌合物浆体冒出时即可关闭气阀，继续注浆，保持压力表数为0.8MPa，直至待设定流量完毕，自动停止注浆；
(4)养护及拔管步骤：对成型墙板带模养护2-4h，再进行拔管，拔管后的空心墙板养护24h脱模，存放静养区；
(5)将轻质保温材料聚苯乙烯注入高韧性水泥基复合材料面板空腔之间，在室温下养护28d得到复合墙板。
一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板截面结构形式如图4，厚度200mm，其面密度为98kg/m3，传热系数为0.49W/(m2·K)。
实施例5
高韧性水泥基复合材料1由以下质量百分比的组分组成：水泥15％；粉煤灰与矿粉的复合掺合料35％；硅灰4％；石英粉20％；纤维2.0％；增稠剂0.015％；高效减水剂0.6％；促凝剂6％；水18％；消泡剂0.01％。
生产工艺包括如下步骤：
(1)称料步骤：将水泥、粉煤灰、硅灰、石英粉、促凝剂按照预设比例混合得到粉体混合料；
(2)搅拌步骤：将所述粉体混合料进行搅拌混合，加入增稠剂、高效减水剂、促凝剂、水、消泡剂的混合溶液，得到拌和物浆体；
(3)注浆成型步骤：通过控制系统，打开自动抽真空系统，将模具抽真空；打开注浆系统，先关闭气阀Ⅱ、气阀Ⅲ，打开气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，待气阀Ⅰ、气阀Ⅳ的阀口有拌合物浆体冒出，迅速关闭气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，打开气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，当气阀Ⅱ和气阀Ⅲ有拌合物浆体冒出时即可关闭气阀，继续注浆，保持压力表数为0.8MPa，直至待设定流量完毕，自动停止注浆；
(4)养护及拔管步骤：对成型墙板带模养护2-4h，再进行拔管，拔管后的空心墙板养护24h脱模，存放静养区；
(5)将轻质保温材料石膏保温砂浆注入高韧性水泥基复合材料面板空腔之间，在室温下养护28d得到复合墙板。
一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板截面结构形式如图5，厚度200mm，其面密度为126kg/m3，传热系数为0.32W/(m2·K)。
分别对实施例1-5中的轻质保温高韧性水泥基复合墙板进行性能测试，基材抗折/抗压强度采用40mm×40mm×160mm试件进行测试，复合墙板传热系数依据墙体稳态传热系数测试方法进行，其结果如表1所示：
表1轻质保温高韧性水泥基复合墙板的性能测试结果
Figure BDA0002256730580000111
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板，其特征在于，该复合墙板为三明治构造，外层为高韧性水泥基复合材料(1)，中间填充层为轻质保温材料(2)；在墙板宽度方向两个端面上，所述高韧性水泥基复合材料层(1)的厚度和肋厚度均为10～20mm；墙板在长度方向上的两个端面，第一端面上具有贯穿整个长度方向的凸起结构，第二端面上有贯穿整个长度方向上的凹槽结构，所述凸起结构和凹槽结构为可以相互形成榫卯配合，并留出2～5mm缝隙，用于填充密封材料；凹槽深度为0.5～2cm，凸起高度为0.5～2cm。
2.根据权利要求1所述的一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板，其特征在于，所述高韧性水泥基复合材料(1)由以下质量百分比的组分组成：水泥15％～40％，矿物掺合料25～40％，硅灰0～14％，细集料15～25％，纤维体积掺量1.5～2.5％，增稠剂0～0.015％，高效减水剂0.1～0.6％，促凝剂1.0～6.0％，水10～18％，消泡剂0.004％～0.01％。
3.根据权利要求2所述的一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板，其特征在于，所述轻质保温材料(2)为有机保温材料、无机保温材料和复合保温材料；所述有机保温材料为聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫等填充材料中的一种，表观密度范围在10～60kg/m3之间；
所述无机保温材料为气凝胶、泡沫混凝土、发泡石膏、玻化微珠保温砂浆、膨胀珍珠岩保温砂浆、岩棉、玻璃棉填充材料中的一种或几种，表观密度范围在10～300kg/m3之间；
所述复合保温材料为聚苯颗粒/玻化微珠/珍珠岩水泥保温砂浆、聚苯颗粒/玻化微珠/珍珠岩石膏保温砂浆填充材料中的一种或几种，表观密度范围在100～300kg/m3之间。
4.根据权利要求2所述的一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板，其特征在于，所述矿物掺合料为粉煤灰、矿粉、磷渣粉中的一种或上述掺合料按照不同比例及种类复合的一种。
5.根据权利要求2所述的一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板，其特征在于，所述细集料为石英粉、玻璃粉、尾矿砂中的一种或上述掺合料按照不同比例及种类复合的一种。
6.根据权利要求1所述的一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板，其特征在于，所述复合墙板外形尺寸可以根据需求调整，长度可在600～4500mm之间调整，宽度可在300～2000mm之间调整，厚度可在60～200mm之间调整；其厚度在60～200mm时面密度为40～130kg/m3，传热系数为0.25～2.00W/(m2·K)。
7.根据权利要求1所述的一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板，其特征在于，所述凸凹槽结构形成的榫卯连接后留出2～5mm缝隙中填充用的密封材料可为水泥砂浆、发泡橡胶、天然/合成橡胶中的一种，可起到止水密封、减震的效果。
8.一种权利要求1所述的轻质保温高韧性水泥基复合墙板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、称料步骤：将水泥、矿物掺合料、硅灰、细骨料、促凝剂按照预设比例经过称料系统自动混合得到粉体混合料；
B、搅拌步骤：将所述粉体混合料进行自动搅拌混合，再自动加入增稠剂、高效减水剂、促凝剂、水、消泡剂的混合溶液，得到拌合物浆体；
C、注浆成型步骤：通过控制系统，打开自动抽真空系统，将模具抽真空；打开注浆系统，注浆泵将拌合物浆体注入墙板成型模具中；所述步骤C中注浆孔的位置位于模具底部下边缘，在注浆机连接模具泵管上装有显示浆体压力的显示表，用于观察注浆压力，可通过注浆压力大小调整高韧性水泥材料的流量；模具顶部有4个气阀均匀分布，4个气阀分别为气阀Ⅰ、气阀Ⅱ、气阀Ⅲ、气阀Ⅳ；模具长度方向两端头及上下凹凸装置采用密封材料对模具进行密封，防止高压注浆时浆体流出，同时保证抽真空的效果；模具底部有可自由移动的滑轮，便于注浆后墙板的拔管、养护、拆模等工艺的实施；
D、养护及拔管步骤：对成型墙板带模养护2-4h，再进行拔管，拔管后的空心墙板养护24h脱模，存放静养区；
E、浇筑填充步骤：将轻质保温材料浇筑填充高韧性水泥基复合墙板空腔之中，在10～35℃下覆膜保湿养护14～28d，在-10～10℃下覆膜保温保湿养护14～28d得到轻质保温高韧性水泥基复合墙板；
9.根据权利要求8所述的一种轻质保温高韧性水泥基复合墙板的制备工艺，其特征在于，所述注浆成型的具体步骤为：先关闭气阀Ⅱ、气阀Ⅲ，打开气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，待气阀Ⅰ、气阀Ⅳ的阀口有拌合物浆体冒出，迅速关闭气阀Ⅰ、气阀Ⅳ，打开气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，当气阀Ⅱ和气阀Ⅲ有拌合物浆体冒出时即可关闭气阀，继续注浆，整个注浆过程保持注浆压力为0.5～0.8MPa，直至设定浆体全部注完，设备自动停止注浆。
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