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[原创] 2014年开始,逐一章节分享欧阳这些年对腐蚀与防腐的一些读书手记(即《树脂重防腐》原始手稿)

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只看该作者 45楼 发表于: 2014-06-04
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heizi1982003:欧阳,这一段我想请教下你的参考资料是哪个文件?另外,对于腐蚀性等级的划分,我始终是存在疑义的,我认为某种介质的腐蚀性强弱应该是要和材料结合起来看的,例如强酸,它对于碳钢具有很强的腐蚀性,但是对于衬胶衬塑,其腐蚀性是偏低的;对于橡胶和塑料制品,光照和辐射造成的 .. (2014-06-04 16:01) 

GB 50046
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只看该作者 46楼 发表于: 2014-06-04
这两天在写《不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂的固化》的系统资料,写完再更新这个帖子。
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只看该作者 47楼 发表于: 2014-06-04
回 欧阳 的帖子
欧阳:这两天在写《不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂的固化》的系统资料,写完再更新这个帖子。 (2014-06-04 16:21) 

新书什么时候跟读者见面?
一线的版主们及会员们辛苦了

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只看该作者 48楼 发表于: 2014-06-04
《乙烯基酯树脂及其应用》一书是2012年写的,因为初稿定了之后,后面删了很多内容。

随着时间的推移,欧阳对一些问题也更 深刻的理解,或者说某些方面我能更系统得融会贯通了,有些文估计书中没有,我会在日后慢慢在论坛上分享。

如果有朝一日,《乙烯基酯树脂及其应用》再版,我会将我的一些更新的观点加进去的。或者在《树脂重防腐》一书中加进去。

《乙烯基酯树脂及其应用》因该在6月份下旬可以和大家见面了。
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只看该作者 49楼 发表于: 2014-06-11
3.2  阴极保护之牺牲阳极
  在作用着的腐蚀电池体系中,介入另一电极,该电极的电位较负,这时这一电极将与原来的的腐蚀电池构成一个新的宏观电池。这一较负的电极将是新电池的阳极,原来的腐蚀电池则为阴极,依靠外加阳极不断溶解所产生的阴极电流实现阴极保护。该电位较负的电极成为牺牲阳极,因为随着电流的不断流动,阳极材料在不断消耗掉。
  作为牺牲阳极材料,金属或合金必须满足以下条件:(1)电位足够负,可供应充分的电子使被保护金属设备发生阴极极化。但又不宜电位太负,以免在阴极区发生析氢反应,损伤被保护物表面有机涂层及石灰覆盖层,或者引起被保护金属的氢脆;(2)阳极极化率要小,电位及输出电流稳定;(3)阳极材料的电容量要大;(4)必须有高的电流效率,即实际电容量与理论电容量的百分比要大;(5)溶解均匀,腐蚀产物松软易脱落,不粘附于阳极表面或形成高电阻硬壳;(6)价格低廉,来源充分。根据以上要求,牺牲阳极材料有镁、镁合金、锌、锌合金、铝合金几类。
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只看该作者 50楼 发表于: 2014-06-11
3.3  阴极保护之外加电流法
  外加电流阴极保护又叫做阴极电保护法。把要保护的钢铁设备作为阴极,另外用不溶性电极作为辅助阳极,两者都放在电解质溶液里,接上外加直流电源,通电后,大量电子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面产生负电荷(电子)的积累,只要外加足够强的电压,金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送,因而防止了钢铁的腐蚀.
  外加电流阴极保护系统由以下几部分组成:①直流电源,②辅助阳极,③参比电极。此外,为使阳极输出的保护电流更均匀,避免阳极附近结构物产生过保护,有时在阳极周围还须涂刷阳极屏蔽层。
  此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。化工厂中盛装酸性溶液的容器或管道,也常用此法。
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3.4  阳极保护


与阴极保护相比,阳极保护技术的开发与应用要晚得多,50年代以后才慢慢发展起来。
阳极保护技术建立在金属钝化理论的基础上,为此首先要对金属的钝性及钝化曲线等作一些简单介绍。一些较活泼的金属放置在某特定环境中,将由原来的活泼状态,变为不活泼状态,这种现象称为钝化。金属发生钝化的实质是其表面形成了氧化物固相膜或氧吸附膜,阻碍了阳极溶解过程的正常进行。钝性就是由阳极过程受阻所引起的金属和合金的高耐蚀状态。一旦表面膜被破坏,金属和合金立即回到原来的腐蚀状态,因为从热力学观点看来,它们在这种条件下是完全能起反应的。金属钝化与电极电位的变化有密切的联系,当活泼金属的电极电位变得接近于贵金属的电极电位时,活泼金属就钝化了。
阳极保护系统由直流电源、辅助阴极和参比电极组成,目前主要用于保护各类化工设备,辅助阴极和参比电极都放置于设备内。本世纪50年代初有人首先提出了利用钝化理论来保护在强腐蚀化工介质中使用的金属的可能性,到60年代逐渐形成了阳极保护这门新的电化学保护技术。但是需要指出的是,阳极保护与阴极保护应用在完全不同的介质条件下,它们不能相互替代,但能相互补充。表3-2中对这两种电化学保护技术作一比较。
3-2 阳极保护和阴极保护的比较
项目
阳极保护
阴极保护
适用性
只适用于活化一钝化金属
适用于一切金属
介质腐蚀性
中等到强
弱到中等

相对
成本

设备费用

安装费用

操作费用
很低
中等到高
电流分散能力
很高
整流器
恒电位
恒电位或恒电流
外加电流值
非常低、通常是被保护设备的腐蚀率的直接尺度
高、与阴极还原反应电流有关,不代表腐蚀率
操作条件
可用电化学测试,精确而迅速地确定
通常由实际试验确定

尽管几十年来对阳极保护的应用领域开发作了大量研究,但是目前阳极保护的工业应用还是停留在硫酸介质、氨和无机化肥的水溶液以及造纸工业等方面。只有在这些领域中阳极保护才能取得很好的效果,金属的腐蚀速度在阳极保护下最高可降低二个数量级。估计,在未来的一段时间中阳极保护的应用领域不会有新的突破。今后的研究工作围绕在以下几个方面:进一步提高阳极保护的效率,如在阳极保护的同时向介质中添加缓蚀剂,采用各种涂层和表面合金化处理。
阳极保护应用举例:硫酸生产中热交换器的阳极保护(目前应用较多的)、硫酸贮槽的阳极保护、碳化塔的阳极保护等。
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第四章 无机类防腐材料
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4.1  概述
  无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物(包括硫化物、硒化物及碲化物)和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料的泛称。包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。其中陶瓷一词,随着与陶瓷工艺相近的无机材料的不断出现,其概念的外延也不断扩大。最广义的陶瓷概念几乎与无机非金属材料的含意相同。
  无机非金属材料,在日常生活中,多见木材基材料(或称为纤维素基连续材料)、无机连续材料(尤为混泥土基、玻璃、陶瓷基材料最多)。绝大部分的无机非金属材料的耐蚀性能都不是很好,这些材料的腐蚀产生多因为自然界或者材料接触的介质环境中有酸、碱、盐、有机溶剂、水、生物、微生物、熔盐、含腐蚀源的气相介质等。这些材料的腐蚀原理有物理腐蚀和化学腐蚀两种,还可能同时存在应力腐蚀。腐蚀形式多样化,防腐蚀原理一种是改变材料本身的分子结构,以达到耐腐蚀的目的,这种一般也只能做到耐某几种介质的腐蚀,且开发等成本较高,只有在特殊介质和环境时才会考虑。另一种就是在材料和介质界面层间做一层具有耐该介质腐蚀的隔断层。表4-1是无机非金属材料常见的分类。
表4-1  无机非金属防腐材料分类

无机非金属防腐材料    品种示例
传统
    水泥和其他胶凝材料    硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等
    陶瓷    粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等
    耐火材料    硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等
    水玻璃    硅酸钾、硅酸钠等
    搪瓷    钢片、铸铁、铝和铜胎等
    铸石    辉绿岩、玄武岩、铸石等
    研磨材料    氧化硅、氧化铝、碳化硅等
    多孔材料    硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等
    碳素材料    石墨、焦炭和各种碳素制品等
    非金属矿    粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石等
新型    绝缘材料    氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃等
    高温结构陶瓷    高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物
    超硬材料    碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等
    人工晶体    铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等
    生物陶瓷    长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等
    无机复合材料    陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料
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4.2  混凝土防腐材料
  混凝土材料在自然界和工业界随时可见,在酸、碱、有机溶剂等化学介质接触的场合,尤其是化学工程界以及原料、生产工艺或者产物中接触到化学品的业界,如石油石化、电子工业、食品工业、医药领域、脱硫脱硝等电力环保工业、水处理工业、市政水网、燃气网、海洋离岸工业、汽车工业、公路桥梁码头钢架构等等场合,混凝土都随处可见。随着混凝土使用环境日益多样化,工业环境污染的日益加剧,混凝土结构受环境的侵蚀也日益突出。  
  一般,混凝土结构的腐蚀破坏包括混凝土本身的腐蚀破坏和混凝土中钢筋的腐蚀破坏。由于混凝土和混凝土内钢筋的腐蚀会相互促进,为了延长钢筋混凝土结构的使用寿命,应同时注意混凝土和钢筋两者的防护,其中防腐蚀材料的选择与应用在其中起着相当关键的作用,应特别予以重视。
  混凝土防腐蚀材料中,最重要的一种原材料是水泥,水泥种类标号不同,混凝土耐腐蚀性能不同。在不同的腐蚀环境下,混凝土的水泥原料选择不一样,可以参照表4-2。
表4-2  腐蚀环境中混凝土用水泥原料的选择

环境条件    优先选用    可以选用    不得选用
气态腐蚀    硅酸盐水泥    矿渣硅酸盐水泥    火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥
硫酸根离子腐蚀的地下工程    抗硫酸盐硅酸盐水泥    C3A含量小于5%的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥    C3A含量大于5%的普通硅酸盐水泥、
碱液腐蚀    C3A含量大于9%的普通硅酸盐水泥    矿渣硅酸盐水泥    高铝水泥
液态腐蚀    地下工程    矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥    普通硅酸盐水泥    -
    地上工程及有干湿交替作用的地下工程    硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥    矿渣硅酸盐水泥    火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥
预应力混凝土    硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥    -    高铝水泥
  混凝土中存在着许多气孔和毛细管,有利于化学介质的渗透,为了提高其耐久性,可以从改善自身的密实性和隔离介质两方面入手。一方面要选择优质材料,确定适当配比,提高施工水平,适当增加混凝土厚度,并掺入减水剂、引气剂、防水剂、钢筋阻锈剂等外加剂以改善混凝土的密实性或对钢筋的阻锈能力,从而提高混凝土结构的抗渗性和耐久性。
  水性硅酸盐类混凝土密封剂,也称混凝土加固剂,具有较强的渗透能力,喷涂于混凝土基材或水泥砂浆表面时,能较好渗入基材内部,与混凝土内的碱性物质起反应,生成不溶于水的硅酸钙凝胶体,堵塞基材内孔隙和毛细管通道,形成致密的防水层,起到密封加固抗渗作用。经加固剂处理之后的混凝土或水泥砂浆基材的力学性能、耐酸碱盐腐蚀、抗氯离子渗透等方面性能都会大大提高。水性硅酸盐类混凝土密封加固剂也是混凝土和水泥砂浆基材处理时常用的一种方法,详细信息请参照后文中有关基材处理章节的介绍。
  目前已出现了一些新型混凝土,它是用高性能掺和料大量取代水泥或用高性能胶凝材料(塑化水泥、低需水量水泥)来取代传统的水泥来制成高性能混凝土,制成的混凝土具有高强度、低收缩、高抗化学腐蚀等特点。钢纤维混凝土,将钢纤维掺入混凝土中能显著提高其抗弯、抗拉强度及断裂韧性,使得属松脆材料的混凝土具有良好的塑性。长寿命混凝土,在水砂比0.5的普通混凝土中,掺入已二醇醚衍生物混合剂后,其干燥收缩率为普通混凝土的50%~60%,能控制碳化发展速率约为普通混凝土的1/3,氯离子渗透率为1/4,能有效地控制盐酸、硝酸对混凝土的渗透,从而抑制钢筋的锈蚀,使混凝土碳化中和及钢筋生锈的速度延迟10倍以上的时间。
  水泥砂浆和混凝土的耐腐蚀性能取决于其密实性、酸碱度等,能在常温下抵抗一部分化学介质的侵蚀和渗透,主要是部分结晶盐、有机溶剂、气体。为提高混凝土的耐腐蚀能力,务必提高其密实性、抗中性化能力,强度等级不宜小于C25(预应力混凝土结构不小于C35),并加入钢筋阻锈剂。
  这里将混凝土同周围的腐蚀介质采用涂层或其他方式隔离开来,在这里不划分到混凝土本身防腐材料范畴中来,将在下文中提及。

[ 此帖被欧阳在2014-06-16 22:35重新编辑 ]
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4.3  聚合物水泥砂浆
  聚合物水泥砂浆和聚合物(树脂)混凝土是两码事。前者是聚合物改性的水泥砂浆,是由水泥、骨料、可分散于水中的有机高聚物拌合而成的,而聚合物混凝土是聚合物树脂、骨料、粉料、固化剂等经过特殊设计和固化而成的整体混凝土。前者是本节介绍内容,后者在本书中并未划分到混凝土范畴中,而是划分到“树脂重防腐”范畴,将在后文中进行详细的介绍。
  聚合物水泥砂浆是利用聚合物对水泥颗粒的包裹改性,使得水泥基体和骨料有更强的粘结,防止微裂纹和裂缝的产生。聚合物水泥砂浆按照聚合物的性质和状态可分为水性聚合物水泥砂浆、液态聚合物水泥砂浆、粉状聚合物水泥砂浆。水性聚合物水泥砂浆多见于橡胶乳液水泥砂浆(多见氯丁胶乳液)、聚丙烯酸酯胶乳液水泥砂浆、聚醋酸乙烯酯乳液水泥砂浆、聚氯乙烯-偏氯乙烯乳液水泥砂浆、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液水泥砂浆、聚丙烯乳液水泥砂浆、水性环氧树脂乳液水泥砂浆、水性不饱和聚酯树脂乳液水泥砂浆,其他品种现在市场上见到越来越少了,就不多列举。液体聚合物水泥砂浆多见环氧树脂水泥砂浆和不饱和树脂水泥砂浆。粉状聚合物水泥砂浆多见于聚乙烯粉水泥砂浆、脂肪酸水泥砂浆。  
  聚合物水泥砂浆与普通水泥砂浆相比,具有较高的抗折和抗拉强度;收缩率一般较小,加上极限延伸率一般较大,抗拉弹性模量一般较低,所以其抗裂性较普通水泥砂浆好得多;对老混凝土的粘结强度好,抗水、抗盐分的渗透以及耐冻融的性能都很好,是一种性能较好的防腐和修补加固材料。
  聚合物水分散体对水泥的改性可归纳为两个过程,即水泥水化和聚合物的聚结。一般是水泥首先水化,由于水泥水化,拌合物便凝结和硬化,聚合物粒子开始凝缩在空隙的空间。拌合物中的水分由于水泥水化和蒸发而持续移动,此时,聚合物粒子聚结成聚合物膜在水泥水化中覆盖在骨料粒子上,并在空隙空间形成线性聚合。
  聚合物水泥砂浆中,改性聚合物的最佳用量为水泥用量的10%~20%;过低的用量会明显降低聚合物的改性效果,用量过大是不经济的,而且会引入过多空气,使聚合物只填充在水泥和骨料之中。
  加入聚合物对水泥凝结时间是有影响的,但对水泥水化速度的影响不大。
  耐腐蚀性能方面,氯丁胶水泥砂浆的耐酸性仍不理想,但对碱、盐的耐蚀性有所提高。相比氯丁胶乳液水泥砂浆,聚丙烯酸酯乳液水泥砂浆具有更好的粘结性能、抗裂性能、防渗性、防老化和耐腐蚀性。综合而言,聚合物水泥砂浆一般并不作为耐腐蚀混凝土使用,只是为提高其强度、密实性、抗裂性而较多采用。
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以上毕于  2014年6月11日   于常州
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4.4  硅酸盐防腐材料(KP-1胶泥)


水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料,又称泡花碱。水玻璃可根据碱金属的种类分为钠水玻璃和钾水玻璃,其分子式分别为Na2O.nSiO2和K2O.nSiO2式中的系数n称为水玻璃模数,是水玻璃中的氧化硅和碱金属氧化物的分子比(或摩尔比)。水玻璃模数是水玻璃的重要参数,一般在1.5~3.5之间。水玻璃模数越大,固体水玻璃越难溶于水,n为1时 常温水即能溶解,n加大时需热水才能溶解,n大于3时需4个大气压以上的蒸汽才能溶解。水玻璃模数越大,氧化硅含量越多,水玻璃粘度增大,易于分解硬化,粘结力增大。
水玻璃的用途非常广泛,几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品,是硅化合物的基本原料。在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料,也是水质软化剂、助沉剂;在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱;在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等;在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥、防水油、土壤固化剂、耐火材料等;在农业方面可制造硅素肥料;另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘剂、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山选矿、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等。
在防腐领域,水玻璃更多是与氟硅酸钠、石英粉、铸石粉、石英砂、石英石等配合一起制成耐酸胶泥、耐酸砂浆和耐酸混凝土,制品耐热性能好,能长期承受一定高温作用而强度不降低。耐酸胶泥、耐酸砂浆和耐酸混凝土主要是用于有耐酸要求的工程,如硫酸池等。特别注意:钾水玻璃的抗水渗透性远胜于钠水玻璃,市面上很多以次充好廉价的钾水玻璃实际上都掺入了钠水玻璃。此外水玻璃胶泥和耐热耐酸混凝土也可用于耐火材料的砌筑和修补。水玻璃耐热砂浆和混凝土主要用于高炉基础和其他有耐热要求的结构部位。
目前市场上已经出现了一些改性的钾水玻璃,其耐酸、耐温、密实、抗渗等性能都不错,价格也不高、使用方便,可拌和成耐酸胶泥、耐酸砂浆和耐酸混凝土,已经在化工、冶金、电力、煤炭、纺织等部门各种结构的防腐蚀工程得到了应用,也可作为贮酸池、耐酸地坪、耐酸表面砌筑的原材料。
水玻璃在重防腐领域最主要的表现形式就是KP-1胶泥,以下针对KP-1胶泥作详细的介绍。
KP-1系列耐酸耐热胶泥(简称KP-1胶泥)是以钾水玻璃为胶材料,缩合磷酸铝为固化剂,硅铝氧化物为耐酸耐热粉料和骨料,以及少量辅助材料集配而成的新型耐酸耐高温防腐材料。其产品主要表现形式有:KP-1胶泥粉料、KP-1砂浆、KP-1耐酸耐热混凝土(简称KP-1砼)。目前市场上的钾水玻璃都是与KP-1胶泥粉料配套使用。使用中要按比例一次性配好,并放入搅拌器搅拌均匀,一次用完。
KP-1胶泥具有较高的机械强度和优越的粘接性能,特别在砌筑花岗岩块材、耐酸瓷砖、瓷板与水泥的粘接力大于母体。KP-1耐酸耐热KP-1材料在各种浓度的有机酸、无机酸中性能稳定,特别是在稀酸、工业水、中性水溶液中不产生结晶盐,并具有较高的抗渗性。KP-1胶泥采用无毒固化剂,对操作施工人员无毒害,可用于食品、医药等设备防腐工程中。耐酸耐热KP-1胶泥与有机胶泥相比,价格低廉。它除具有有机胶泥耐腐蚀的同等性能,还具有耐强氧化介质腐蚀的独特性能。KP-1胶泥可室温固化,施工简单,使用方便,易于运输,防潮贮存。
KP-1胶泥可用于各种浓度的硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、铬酸、次氯酸、氯磺酸、甲酸、草酸、醋酸等酸类,各种有机溶剂及酸性盐类、氯气、双氧水等氧化性介质以及上述各类介质的混合物中,适用于石油、化工、冶金、农药、食品、发酵、水解、酸洗等工业部门的 反应釜、贮罐、塔、池、地坪、地沟、电解槽、高温腐蚀性的烟囱、烟道等设备工程。 KP-1胶泥粉料用于衬砌耐酸砖板、铸石板及地坪、地板、花岗岩勾缝、整体面层抹面等,特别在氧化性炉窑砌筑方面具有良好性能,使用温度可达1000℃以上。 KP-1砂浆在工业厂房的墙群、屋顶及酸性液体飞溅的场所具有良好的防腐作用,用于铺砌块材、座浆、灌缝及整体的施工。 KP-1混凝土主要用于整体浇注地坪、酸沟、槽、罐、设备基础等,是理想的一次浇注成型的建筑防腐材料。
KP-1胶泥应用于重防腐工程中,和其他有机类防腐材料相比,它最致命的弱点在于它的密实性和抗渗透性能不足,更无韧性可言。KP-1胶泥和其他防腐方法的优缺点比较在后文中还会有提及。除KP-1硅酸盐胶泥之外的其他胶泥材料,会在后文中进行全面系统的说明,在此不作详细比较。
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只看该作者 59楼 发表于: 2014-06-26
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