CN112012166B - 一种装配式口袋植草混凝土预制构件和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种装配式口袋植草混凝土预制构件和施工方法。该装配式口袋植草混凝土预制构件采用上中下三层结构设计,上下层填充植草混凝土,且上层孔隙率大于下层,中层为口袋式空腔结构,内置植生包。本发明预制构件上轻下重的整体设计,使得结构更加稳定,而口袋式空腔结构为储存种籽、土壤、以及植生基材等提供空间。本发明可以简化工艺,便捷施工,缩短施工工期,减轻后期维养难度,解决植草混凝土现场制备工艺难度大、结构不稳定、表层土体易冲刷等技术难题。
Description
技术领域
本发明属于水利工程领域,具体涉及一种装配式口袋植草混凝土预制构件和施工方法。
背景技术
面对我国资源约束趋紧、自然环境污染严重的严峻形势,我国致力于大力发展生态文明建设,其宗旨是激发并产生积极和实用的解决方案,在自然环境和人类社会之间构建互利共生关系。因此,推广应用符合绿色发展、保护环境的多孔混凝土与植物相结合的新技术和新产品进行生态修复工程对生态文明建设有着重要意义。
植草混凝土是以大粒径粗骨料与水泥、砂、外加剂等均匀搅拌制备而成的随机的孔隙率多孔混凝土为骨架,将草本植物草籽、土壤及营养物质填入其孔隙中,使草本植物根系能穿透植草混凝土的孔隙,并与植草混凝土融为一体,具有一定植物覆盖和工程强度,是一种新型生态材料和技术,对推动生态文明建设取得积极成效,有着极大的应用前景和市场。但是,在实际工程运用中以下几点突出难以解决:(1)现浇植草混凝土工艺技术要求高,沉浆量控制难度大;(2)孔隙率大时,草本植物容易生长,但工程强度低,孔隙率小时,工程强度高,但植物根系难以穿透植草混凝土孔隙;(3)施工结束覆土后,表层土壤易遭受冲刷,维养工作量大;(4)滤水保土能力好,但难以做到保温、隔热、保湿;(5)表层土体易受河水或雨水冲刷,植物生长受影响。
因此,需要制备一种能大规模生产、结构性能稳定、施工工艺简便、草本植物覆盖度高、后期维养工作简单且兼顾保温、隔热、保湿的新型混凝土构件,以解决植草混凝土在实际工程中遇到的关键技术难题。
发明内容
本发明在克服现有技术缺点的基础上,提供了一种装配式口袋植草混凝土预制构件以及制备和施工方法。本发明的预制构件采用上中下三层结构设计,上下层填充含不同粒径和材质骨料的植草混凝土,中层口袋式空腔结构内置植生包,这种上轻下重的整体设计,使得结构更加稳定,而口袋式空腔结构为储存种籽、土壤、以及植生基材等提供空间。本发明预制构件可以简化工艺,便捷施工,缩短施工工期,减轻后期维养难度,解决植草混凝土现场制备工艺难度大、结构不稳定、表层土体易冲刷等技术难题。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一方面,提供了一种装配式口袋植草混凝土预制构件,装配式口袋植草混凝土预制构件采用上中下三层结构设计;其中,上下层填充植草混凝土,且上层孔隙率大于下层;中层为口袋式空腔结构,内置植生包;
本发明中植草混凝土是由骨料、水泥、砂和外加剂搅拌均匀制成的随机多孔混凝土。
本发明中,预制构件的填充方法为:
上层植草混凝土选用粒径为25-30cm骨料,填充厚度控制在3-5cm;
下层植草混凝土选用粒径为15-25cm骨料,填充厚度控制在4-8cm;
中层口袋式空腔结构,空腔高度为1.5-3.0cm。
进一步的,上层植草混凝土的骨料为陶粒或珊瑚石;下层植草混凝土的骨料为人工碎石或卵石。
进一步的,上层植草混凝土还包括添加不同生态彩色颜料。
进一步的,植生包内填充草籽、天然土壤、缓释复合肥、吸水树脂和复合微生物菌剂。
进一步的,植生包的内包材料为土工布、椰网、水溶降解性薄膜或生物降解性薄膜。
进一步的,预制构件铺设后,采用联锁形式相互拼接卡合。
进一步的,预制构件的外观形状为相邻预制构件易于拼接卡合的混凝土块矩形、工字形和六边形。
进一步的,预制构件的模具,采用立式成膜工艺制备得到。
另一方面,提供了一种装配式口袋植草混凝土预制构件的施工方法,包括如下步骤:
S1.预制构件制备:在预制厂内对装配式口袋植草混凝土构件进行制作,先将隔板插入模具中部,将较小粒径骨料倒入模具对应预制构件下层,然后向对应预制构件上层倒入较大粒径骨料,振捣90-120s,脱模时,抽出中间隔板,倒置模具将植草混凝土构件脱离模具,而后对预制块进行标准养护;
S2.植生包填充:向预制块内置口袋式空腔中填入植生包,包内填充天然土壤、缓释复合肥、草籽和吸水树脂;
S3.挖坡及整坡:对土质工程边坡进行开挖,开挖至坡度达到(1:1)-(1:3),然后对坡面进行整平处理,并确保无大块石料、杂物堆积后对其进行压实处理,预留出预制构件铺设所需厚度;
S4.预制块铺设:将标准养护后的预制构件拖运至工地现场,自下而上的按照设计图纸进行拼接铺设,相邻两块预制构件在拼接铺设时确保其自锁咬合紧密,防止坡面整体的稳定性存在隐患,拼装完后口袋自动“封口”;
S5.洒水种植:只需对预制构件进行洒水,直至植生包处于饱和状态即可;
S6.铺设土工布:预制构件铺设结束后,需在其坡面上铺设无纺土工布,避免降雨冲走草籽及阳光曝晒草籽,用木桩或水泥钉将无纺土工布固定在坡面上,日常浇水养护,待植株生长至6-8cm后揭开无纺土工布,并对其坡面进行前期养护;
S7.前期养护:前期养护人员只需对坡面进行日常洒水养护,注意洒水养护时水压,避免高压水流冲击坡面形成径流,前期养护时间视植生包内草本植物生长情况而定;
S8.最终,得到在装配式口袋植草混凝土构件上长满草本植物的坡面。
有益效果:
(1)本发明中上层植草混凝土的骨料使用陶粒等轻型保温隔热材料,主要承担保温隔热、保湿、美观、以及草本茎叶生长等任务;下层植草混凝土的骨料采用人工碎石或卵石,则承担强度、滤水保土、以及草本根系生长等任务;其次,这种整体上轻下重的设计,也使得预制构件结构更加稳定;而构件中部内置口袋式空腔结构为储存种籽、土壤、以及植生基材等提供空间。
(2)本发明预制构件植生混凝土孔隙率大,透水透气性更好,利于草本植物生长,植被覆盖率非常高;植物根系可穿透下层的植生混凝土,直达岸基,形成“草—构件—岸基”整体化,结构更加稳定,抗冲刷性能高;同时,植物生长不受限制,植物生长初期植生包提供营养,后期营养来源于岸基,利于植物生长和管理养护;再者,植生混凝土材料可利用固废,同时可直接植生,植生不受影响。
(3)本发明内置植生包的方法使得植草混凝土表层和孔隙内无需灌注营养基材,外部包裹椰网或可降解薄膜等,避免了表层土和种籽被冲刷的问题,而且施工便捷;植生包包装材料自然生态透气,利于保温保湿保肥、保证草种发芽率高,生长期提供充足营养;
(4)本发明装配式口袋植草混凝土预制结构为一体式结构,外型设计采用联锁形式,增强了整体结构的稳定性,若干个装配式口袋植草混凝土预制构件的自锁部首尾拼接卡合,口袋式结构自动“封口”。
(5)本发明中上层植草混凝土的表层可添加不同生态彩色颜料,使坡面形成不同的图案,更加美观。
(6)本发明采用立式模具的成膜工艺制备植草混凝土构件,有效解决了制备植草混凝土时的沉浆问题。
附图说明
图1是本发明的构件A-A剖面示意图;
图2是本发明的工字形构件拼装及E-E、F-F剖面示意图;
图3是本发明的矩形多口袋构件拼装示意图。
附图标记说明:
1、上层植草混凝土;2、下层植草混凝土;3、中层口袋式空腔;4、自锁部凸起;5、自锁部凹槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述,有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细说明。
参见图1-图3,本发明一种装配式口袋植草混凝土预制构件,包括上层植草混凝土1,下层植草混凝土2,中层口袋式空腔3,外部左侧设置凸起4,与之相对应的另一侧设置有凹槽5,凸起4和凹槽5的大小、形状相匹配。
实施例1
(1)一种工字形的装配式口袋植草混凝土预制构件组成:
上层植草混凝土骨料选用陶粒保温保湿隔热材料,下层植草混凝土骨料选用人工碎石,植生包内填充草籽为长须根型香根草草籽。
根据根系生长规律和工程强度要求,装配式口袋植草混凝土的总厚度为10-12cm,分为3层,上层植草混凝土为3-5cm,中层口袋式空腔结构为1.5-3.0cm,下层植草混凝土为4-8cm。
上层植草混凝土的孔隙率控制在30%,采用25-30mm的陶粒,下层混凝土的孔隙率控制在20-25%,采用15-25mm的人工碎石。上层植草混凝土配合比由如下重量份计的原料制备而成,粗骨料974份,水泥68.8份,砂68.8份,萘系高效减水剂0.13份,外加剂3.4份,水20.8份。下层植草混凝土配合比由如下重量份计的原料制备而成,骨料974份,水泥85.2-101.7份,砂85.2-101.7份,萘系高效减水剂0.17-0.2份,外加剂4.3-5.1份,水25.8-30.8份。
植生包由无纺土工布编制而成,包内土壤与复合肥比例为3:1。
(2)一种工字形的装配式口袋植草混凝土预制构件的施工方法:
S1、预制构件制备:在预制厂内对工字形的装配式口袋植草混凝土构件进行制作,先将隔板插入模具中部,将较小粒径骨料倒入模具对应预制构件底部部位,然后向对应预制构件上部部位倒入较大粒径骨料,振捣100s,脱模时,抽出中间隔板,倒置模具将植草混凝土构件脱离模具,而后对预制块进行标准养护;
S2、植生包填充:向预制块内置口袋式空腔中填入植生包,包内填充天然土壤、缓释复合肥、草籽和吸水树脂;
S3、挖坡及整坡:对土质工程边坡进行开挖,开挖至坡度达到1:2,然后对坡面进行整平处理,并确保无大块石料、杂物堆积后对其进行压实处理,预留出预制构件铺设所需厚度;
S4、预制块铺设:将标准养护后的预制构件拖运至工地现场,自下而上的按照设计图纸进行拼接铺设,相邻两块预制构件在拼接铺设时确保其自锁咬合紧密,防止坡面整体的稳定性存在隐患,拼装完后口袋自动“封口”;
S5、洒水种植:只需对预制构件进行洒水,直至植生包处于饱和状态即可;
S6、铺设土工布:预制构件铺设结束后,需在其坡面上铺设无纺土工布,避免降雨冲走草籽及阳光曝晒草籽,用木桩或水泥钉将无纺土工布固定在坡面上,日常浇水养护,待植株生长至6-8cm后揭开无纺土工布,并对其坡面进行前期养护;
S7、前期养护:前期养护人员只需对坡面进行日常洒水养护,注意洒水养护时水压,避免高压水流冲击坡面形成径流,前期养护时间视植生包内草本植物生长情况而定;
S8、最终,得到在装配式口袋植草混凝土构件上长满草本植物的坡面。
实施例2
(1)一种工字形的装配式口袋植草混凝土预制构件组成:
上层植草混凝土骨料选用珊瑚石保温保湿隔热材料,下层植草混凝土骨料选用卵石,植生包内填充草籽为长须根型牛筋草草籽。
根据根系生长规律和工程强度要求,装配式口袋植草混凝土的总厚度为10-12cm,分为3层,上层植草混凝土为3-5cm,中部口袋式空腔结构为1.5-3.0cm,下层植草混凝土为4-8cm。
上层植草混凝土的孔隙率控制在30%,采用25-30mm的珊瑚石,下层混凝土的孔隙率控制在20-25%,采用15-25mm的卵石。上层植草混凝土配合比由如下重量份计的原料制备而成,粗骨料974份,水泥68.8份,砂68.8份,萘系高效减水剂0.13份,外加剂3.4份,水20.8份。下层植草混凝土配合比由如下重量份计的原料制备而成,骨料974份,水泥85.2-101.7份,砂85.2-101.7份,萘系高效减水剂0.17-0.2份,外加剂4.3-5.1份,水25.8-30.8份。
植生包由无纺椰网编制而成,包内土壤与复合肥比例为3:1。
(2)一种工字形的装配式口袋植草混凝土预制构件的施工方法:
S1、预制构件制备:在预制厂内对工字形的装配式口袋植草混凝土构件进行制作,先将隔板插入模具中部,将较小粒径骨料倒入模具对应预制构件底部部位,然后向对应预制构件上部部位倒入较大粒径骨料,振捣90s,脱模时,抽出中间隔板,倒置模具将植草混凝土构件脱离模具,而后对预制块进行标准养护;
S2、植生包填充:向预制块内置口袋式空腔中填入植生包,包内填充天然土壤、缓释复合肥、草籽和吸水树脂;
S3、挖坡及整坡:对土质工程边坡进行开挖,开挖至坡度达到1:3,然后对坡面进行整平处理,并确保无大块石料、杂物堆积后对其进行压实处理,预留出预制构件铺设所需厚度;
S4、预制块铺设:将标准养护后的预制构件拖运至工地现场,自下而上的按照设计图纸进行拼接铺设,相邻两块预制构件在拼接铺设时确保其自锁咬合紧密,防止坡面整体的稳定性存在隐患,拼装完后口袋自动“封口”;
S5、洒水种植:只需对预制构件进行洒水,直至植生包处于饱和状态即可;
S6、铺设土工布:预制构件铺设结束后,需在其坡面上铺设无纺土工布,避免降雨冲走草籽及阳光曝晒草籽,用木桩或水泥钉将无纺土工布固定在坡面上,日常浇水养护,待植株生长至6-8cm后揭开无纺土工布,并对其坡面进行前期养护;
S7、前期养护:前期养护人员只需对坡面进行日常洒水养护,注意洒水养护时水压,避免高压水流冲击坡面形成径流,前期养护时间视植生包内草本植物生长情况而定;
S8、最终,得到在装配式口袋植草混凝土构件上长满草本植物的坡面。
实施例3
(1)一种矩形的装配式口袋植草混凝土预制构件组成:
上层植草混凝土骨料选用陶粒保温保湿隔热材料,并添加不同生态彩色颜料,下层植草混凝土骨料选用人工碎石,植生包内填充草籽为短须根型白喜草草籽。
根据根系生长规律和工程强度要求,装配式口袋植草混凝土的总厚度为10-12cm,分为3层,上层植草混凝土为3-5cm,中部口袋式空腔结构为1.5-3.0cm,下层植草混凝土为4-8cm。
上层植草混凝土的孔隙率控制在30%,采用25-30mm的陶粒,下层混凝土的孔隙率控制在20-25%,采用15-25mm的人工碎石。上层植草混凝土配合比由如下重量份计的原料制备而成,粗骨料974份,水泥68.8份,砂68.8份,萘系高效减水剂0.13份,外加剂3.4份,水20.8份。下层植草混凝土配合比由如下重量份计的原料制备而成,骨料974份,水泥85.2-101.7份,砂85.2-101.7份,萘系高效减水剂0.17-0.2份,外加剂4.3-5.1份,水25.8-30.8份。
植生包由水溶降解性薄膜制作而成,包内土壤、复合肥、复合微生物菌肥、吸水树脂比例为5:1:1:0.1,其中复合微生物菌肥为酵母菌、基内菌丝、枯草杆菌按1:1:1配制而成,吸水树脂(SAP)粒度为56-60目,保水率≥85%,吸水速率≤60s。
(2)一种矩形的装配式口袋植草混凝土预制构件的施工方法:
S1、预制构件制备:在预制厂内对工字形的装配式口袋植草混凝土构件进行制作,先将隔板插入模具中部,将较小粒径骨料倒入模具对应预制构件底部部位,然后向对应预制构件上部部位倒入较大粒径骨料,振捣120s,脱模时,抽出中间隔板,倒置模具将植草混凝土构件脱离模具,而后对预制块进行标准养护;
S2、植生包填充:向预制块内置口袋式空腔中填入植生包,包内填充天然土壤、缓释复合肥、草籽和吸水树脂;
S3、挖坡及整坡:对土质工程边坡进行开挖,开挖至坡度达到1:1,然后对坡面进行整平处理,并确保无大块石料、杂物堆积后对其进行压实处理,预留出预制构件铺设所需厚度;
S4、预制块铺设:将标准养护后的预制构件拖运至工地现场,自下而上的按照设计图纸进行拼接铺设,相邻两块预制构件在拼接铺设时确保其自锁咬合紧密,防止坡面整体的稳定性存在隐患,拼装完后口袋自动“封口”;
S5、洒水种植:只需对预制构件进行洒水,直至植生包处于饱和状态即可;
S6、铺设土工布:预制构件铺设结束后,需在其坡面上铺设无纺土工布,避免降雨冲走草籽及阳光曝晒草籽,用木桩或水泥钉将无纺土工布固定在坡面上,日常浇水养护,待植株生长至6-8cm后揭开无纺土工布,并对其坡面进行前期养护;
S7、前期养护:前期养护人员只需对坡面进行日常洒水养护,注意洒水养护时水压,避免高压水流冲击坡面形成径流,前期养护时间视植生包内草本植物生长情况而定;
S8、最终,得到在装配式口袋植草混凝土构件上长满草本植物的坡面。
实施例4
(1)一种矩形的装配式口袋植草混凝土预制构件组成:
上层植草混凝土骨料选用珊瑚石保温保湿隔热材料,下层植草混凝土骨料选用卵石,植生包内填充草籽为短须根型高羊茅草籽。
根据根系生长规律和工程强度要求,装配式口袋植草混凝土的总厚度为10-12cm,分为3层,上层植草混凝土为3-5cm,中部口袋式空腔结构为1.5-3.0cm,下层植草混凝土为4-8cm。
上层植草混凝土的孔隙率控制在30%,采用25-30mm的珊瑚石,下层混凝土的孔隙率控制在20-25%,采用15-25mm的卵石。上层植草混凝土配合比由如下重量份计的原料制备而成,粗骨料974份,水泥68.8份,砂68.8份,萘系高效减水剂0.13份,外加剂3.4份,水20.8份。下层植草混凝土配合比由如下重量份计的原料制备而成,骨料974份,水泥85.2-101.7份,砂85.2-101.7份,萘系高效减水剂0.17-0.2份,外加剂4.3-5.1份,水25.8-30.8份。
植生包由生物降解性PLA薄膜材料制作而成,包内土壤、复合肥、复合微生物菌肥、吸水树脂比例为5:1:1:0.1,其中复合微生物菌肥为酵母菌、基内菌丝、枯草杆菌按1:1:1配制而成,吸水树脂(SAP)粒度为56-60目,保水率≥85%,吸水速率≤60s。
(2)一种矩形的装配式口袋植草混凝土预制构件的施工方法:
S1、预制构件制备:在预制厂内对工字形的装配式口袋植草混凝土构件进行制作,先将隔板插入模具中部,将较小粒径骨料倒入模具对应预制构件底部部位,然后向对应预制构件上部部位倒入较大粒径骨料,振捣110s,脱模时,抽出中间隔板,倒置模具将植草混凝土构件脱离模具,而后对预制块进行标准养护;
S2、植生包填充:向预制块内置口袋式空腔中填入植生包,包内填充天然土壤、缓释复合肥、草籽和吸水树脂;
S3、挖坡及整坡:对土质工程边坡进行开挖,开挖至坡度达到1:3,然后对坡面进行整平处理,并确保无大块石料、杂物堆积后对其进行压实处理,预留出预制构件铺设所需厚度;
S4、预制块铺设:将标准养护后的预制构件拖运至工地现场,自下而上的按照设计图纸进行拼接铺设,相邻两块预制构件在拼接铺设时确保其自锁咬合紧密,防止坡面整体的稳定性存在隐患,拼装完后口袋自动“封口”;
S5、洒水种植:只需对预制构件进行洒水,直至植生包处于饱和状态即可;
S6、铺设土工布:预制构件铺设结束后,需在其坡面上铺设无纺土工布,避免降雨冲走草籽及阳光曝晒草籽,用木桩或水泥钉将无纺土工布固定在坡面上,日常浇水养护,待植株生长至6-8cm后揭开无纺土工布,并对其坡面进行前期养护;
S7、前期养护:前期养护人员只需对坡面进行日常洒水养护,注意洒水养护时水压,避免高压水流冲击坡面形成径流,前期养护时间视植生包内草本植物生长情况而定;
S8、最终,得到在装配式口袋植草混凝土构件上长满草本植物的坡面。
Claims (8)
1.一种装配式口袋植草混凝土预制构件的施工方法,其特征在于,装配式口袋植草混凝土预制构件采用上中下三层结构设计;其中,上下层填充植草混凝土,且上层孔隙率大于下层;中层为口袋式空腔结构,内置植生包;
所述植草混凝土是由骨料、水泥、砂和外加剂搅拌均匀制成的随机多孔混凝土;
所述预制构件的填充方法为:
上层植草混凝土选用粒径为25-30mm骨料,填充厚度控制在3-5cm;
下层植草混凝土选用粒径为15-25mm骨料,填充厚度控制在4-8cm;
中层口袋式空腔结构,空腔高度为1.5-3.0cm;
所述施工方法包括如下步骤:
S1.预制构件制备:在预制厂内对装配式口袋植草混凝土构件进行制作,先将隔板插入模具中部,将较小粒径骨料倒入模具对应预制构件下层,然后向对应预制构件上层倒入较大粒径骨料,振捣90-120s,脱模时,抽出中间隔板,倒置模具将植草混凝土构件脱离模具,而后对预制块进行标准养护;
S2.植生包填充:向预制块内置口袋式空腔中填入植生包,包内填充天然土壤、缓释复合肥、草籽和吸水树脂;
S3.挖坡及整坡:对土质工程边坡进行开挖,开挖至坡度达到(1:1)-(1:3),然后对坡面进行整平处理,并确保无大块石料、杂物堆积后对其进行压实处理,预留出预制构件铺设所需厚度;
S4.预制块铺设:将标准养护后的预制构件拖运至工地现场,自下而上的按照设计图纸进行拼接铺设,相邻两块预制构件在拼接铺设时确保其自锁咬合紧密,防止坡面整体的稳定性存在隐患,拼装完后口袋自动“封口”;
S5.洒水种植:只需对预制构件进行洒水,直至植生包处于饱和状态即可;
S6.铺设土工布:预制构件铺设结束后,需在其坡面上铺设无纺土工布,避免降雨冲走草籽及阳光曝晒草籽,用木桩或水泥钉将无纺土工布固定在坡面上,日常浇水养护,待植株生长至6-8cm后揭开无纺土工布,并对其坡面进行前期养护;
S7.前期养护:前期养护人员只需对坡面进行日常洒水养护,注意洒水养护时水压,避免高压水流冲击坡面形成径流,前期养护时间视植生包内草本植物生长情况而定;
S8.最终,得到在装配式口袋植草混凝土构件上长满草本植物的坡面。
2.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述上层植草混凝土的骨料为陶粒或珊瑚石;所述下层植草混凝土的骨料为人工碎石或卵石。
3.根据权利要求2所述的施工方法,其特征在于,所述上层植草混凝土还包括添加不同生态彩色颜料。
4.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述植生包内填充草籽、天然土壤、缓释复合肥、吸水树脂和复合微生物菌剂。
5.根据权利要求4所述的施工方法,其特征在于,所述植生包的内包材料为土工布、椰网、水溶降解性薄膜或生物降解性薄膜。
6.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述预制构件铺设后,采用联锁形式相互拼接卡合。
7.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述预制构件的外观形状为相邻预制构件易于拼接卡合的混凝土块矩形、工字形和六边形。
8.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述预制构件的模具,采用立式成膜工艺制备得到。
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