CN109485342A - 红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑新材料领域,提供了一种红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆及其制备方法,该砂浆包括胶凝材料、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯,其中红麻秸秆芯作为替代现有技术中玻化微珠的材料,可增大红麻秸秆抗裂保温砂浆的热阻并降低成本,红麻秸秆纤维替代聚乙烯醇纤维,能显著提高红麻秸秆抗裂保温砂浆的抗裂性、韧性;本发明提出的在砂浆中分别添加红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维的方法与在砂浆中直接添加秸秆的处理方法相比,能更加充分的利用红麻秸秆并且提高砂浆的力学性能与保温性能;抗裂性能突出,涂抹在墙体表面能显著增大墙体热阻、降低导热系数,实现建筑节能的同时节能环保利废,具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。

Description

红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料领域,提供了一种含有红麻秸秆的轻质抗裂保温砂浆及其制备方法。
背景技术
建筑材料的生产与加工行业,是一个能源消耗型产业,在生成和加工过程中,既消耗能源又会对环境造成污染。所以,在当今社会不断发展、不断推广环保节能型建筑材料,已经成为一种良好的发展趋势。保温砂浆是以各种轻质材料为骨料,以水泥为胶凝料,掺和一些改性添加剂,用于构筑建筑表面保温层的一种建筑材料,具有绿色环保无公害、施工简便,综合造价低、强度较高、热工性能好等优点。
目前,市场上广泛应用的保温砂浆主要是玻化微珠保温砂浆类的无机保温砂浆,具有质轻、保温隔热性能好、电绝缘性能好、耐磨、耐腐蚀、防辐射等显著特点。但玻化微珠保温砂浆存在脆性大、收缩大和空鼓开裂等一些性能上的弊端,并且高品质玻化微珠产量低、价格高,导致工程成本高,目前市场上使用的玻化微珠性能稳定性无法充分保证。针对玻化微珠的缺点,必须寻找能够替代或者对玻化微珠进行改性的新型建筑材料。
红麻在安徽、江苏、湖南等省份都有大面积种植,红麻具有较高的摩擦系数和弹性模量、高吸湿性、高吸油性、耐热性等优点,目前我国秸秆的综合利用率大约只有50%,大量的秸秆被浪费或就地焚烧,这不仅造成了环境污染,还严重影响了公路、民航等的交通安全,同时也是一种对资源的巨大浪费,其综合利用是现有技术的一大难题。
如果能够将红麻利用于保温砂浆的制备中,既能提高保温砂浆的轻质化、抗裂性能,又能将废弃的红麻秸秆进行无害化处理,因此如何获得可行的技术方案成为本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对上述技术存在的不足,提供了一种红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆及其制备方法,该砂浆包括胶凝材料、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯,其中红麻秸秆芯作为替代现有技术中玻化微珠的材料,可增大红麻秸秆抗裂保温砂浆的热阻并降低成本,红麻秸秆纤维替代聚乙烯醇纤维,能显著提高红麻秸秆抗裂保温砂浆的抗裂性、韧性;本发明提出的在砂浆中分别添加红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维的方法与在砂浆中直接添加秸秆的处理方法相比,能更加充分的利用红麻秸秆并且提高砂浆的力学性能与保温性能;抗裂性能突出,涂抹在墙体表面能显著增大墙体热阻、降低导热系数,实现建筑节能的同时节能环保利废,具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。
红麻纤维品质好、韧皮含量高、纤维支数大、强力高,有利于提高砂浆弯折强度,显著改善抗裂性、韧性,红麻秸秆作为建筑材料使用,是对其无害化处理的有效便捷方式,可以将原本废弃的红麻秸秆进行废物再利用,节能环保,具有良好经济效益和社会效益,可以借鉴本发明的方法对类似的植物纤维进行综合利用,取得更好的经济和社会效益。
本发明创造性的提出了一种先将红麻秸秆破碎筛分为红麻秸秆芯与红麻秸秆纤维,在砂浆中分别添加红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维的处理方法,这种方法与在砂浆中直接添加秸秆的处理方法相比,能更加充分的利用废弃秸秆并且提高砂浆的力学性能与保温性能,在秸秆利用方面更具优势;
本发明提出了一种加工获得红麻纤维和秸秆芯的简单方法:先将获得的红麻秸秆用破碎机进行破碎,对破碎的红麻秸秆进行红麻秸秆纤维和红麻秸秆芯的初步筛分,粒径在2.36mm以上的红麻秸秆芯进行二次破碎,再次进行筛分,获得符合试验要求的红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维;
本发明主要是利用粉碎红麻秸秆芯替代玻化微珠,利用红麻纤维作增韧纤维制备无机保温抗裂砂浆。本发明所述的轻质抗裂保温砂浆,以普通硅酸盐水泥、硅粉为胶凝材料,以级配良好的中砂为骨料,以粉碎红麻秸秆纤维为增韧纤维,以粉碎红麻秸秆芯替代玻化微珠作保温材料制备而成;本发明的产品在具有较好的抗压、抗折强度的同时具有良好的保温效果,不仅可以改善无机保温砂浆韧性差、易开裂和收缩大的问题,还可以充分利用农作物秸秆,变废为宝,降低无机保温砂浆制备成本,提高经济效益。
本发明的具体技术方案如下:
红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆,其原料组成如下:
包括胶凝材料、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠和红麻秸秆芯;其中胶凝材料由硅酸盐水泥(42.5级)和微硅粉组成,两者重量百分比为:普通硅酸盐水泥88~96%,微硅粉4~12%;
除此之外以胶凝材料重量计,含有红麻秸秆纤维0.5~1.5%,红麻秸秆芯12~24%,粉煤灰漂珠1.2~2.4%,水57~93%;胶凝材料与砂的质量比为1:2.0~1:2.5;
上述材料中,所述的硅酸盐水泥选用目前市面上常用的42.5级;
所述的砂为颗粒级配良好的中砂,粒径小于5mm,细度模数为3.0~2.3,平均粒径为0.5~0.35mm。市场上购买之后再筛分得到符合要求的优质中砂;
所述的粉煤灰漂珠粒径为80~120目;
所述的纤维为优质红麻秸秆纤维,长度为≤12mm;
所述的红麻秸秆芯为经过剪切及粉碎处理的长度为0.5~2.36mm的短切红麻秸秆芯,先将获得的红麻秸秆用破碎机进行破碎,对破碎的红麻秸秆进行红麻秸秆纤维和红麻秸秆芯的初步筛分,粒径在2.36mm以上的红麻秸秆芯进行二次破碎,再次进行筛分,获得符合上述要求的红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维;采用上述标准的红麻秸秆芯,砂浆拌合施工时秸秆芯不易上浮,砂浆密实性、保温性较好且利用现有的设备容易获得;
所述的微硅粉SiO2含量不低于92%,细度0.1~5μm,其中细度小于1μm的部分占80%以上的产品;
现有技术中常用的膨胀玻化微珠是一种无机玻璃质矿物材料,经过多级碳化硅电加热管式生产工艺技术加工而成,呈不规则球状体颗粒,内部多为孔腔结构,表面玻化封闭,光泽平滑,具有质轻、绝热、防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优异特性,但掺杂了玻化微珠的保温砂浆存在脆性大、收缩大和空鼓开裂等弊端,并且高品质玻化微珠产量低、价格高,导致工程成本高;正是基于这种情况,发明人才选择了红麻秸秆芯和纤维来代替玻化微珠,其中红麻秸秆芯的工作原理与玻化微珠类似,可以替代玻化微珠,起到良好的保温效果,并且成本远低于玻化微珠。玻化微珠主要只起到保温效果,而红麻秸秆纤维与秸秆芯配合使用能达到既保温又不开裂的效果。
其他组分中粉煤灰漂珠自身强度高,导热系数小,掺入漂珠可以在保证力学性能的前提下优化保温砂浆的保温性能;
在上述原料组成的基础上,发明人进一步提供了该红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆的制备方法,具体步骤如下:
按比例称量水泥、水、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯、微硅粉;
将水泥、微硅粉、红麻秸秆纤维放入搅拌机,以搅拌速度80±4r/min干拌2~3min;之后再将砂放入搅拌机,同时加入全部水按上述搅拌速度搅拌1~2min;
最后分别加入红麻秸秆芯和粉煤灰漂珠,搅拌2~3min,使各组分均匀散落在砂浆中,搅拌的终止时间以纤维充分分散,浆体不成团、不结块为准;
先加入水泥、微硅粉、红麻秸秆纤维是因为纤维在水泥和微硅粉中易于分散均匀,而纤维与砂子同时加入时不利于分散;最后加入红麻秸秆芯和漂珠,目的是避免这两种材料破碎,从而使得其更好地发挥作用。
综上所述,与现有技术相比,本发明所述的红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆的优点是:加入微硅粉,可显著提高红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆的强度与耐久性;加入粉煤灰漂珠与红麻秸秆芯,其中红麻秸秆芯作为替代玻化微珠的材料,可增大红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆的热阻,降低成本,对红麻农作物废弃物进行再利用,节能环保;加入红麻秸秆纤维,能显著提高红麻秸秆抗裂保温砂浆的抗裂性、韧性;使用本发明所述的红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆,能充分利用农作物废弃物,在抗裂、增大墙体热阻、降低导热系数的同时,节能环保,具有良好的经济效益和社会效益,市场空间与应用前景广阔,综合效益十分显著。
具体实施方式
以下通过实施例的具体实施方式,对本发明的上述内容做进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围,除特殊说明外,下述实施例中均采用常规现有技术完成。
实施例1
红麻秸秆抗裂保温砂浆,所述红麻秸秆抗裂保温砂浆包括下述组分组成:硅酸盐水泥和微硅粉组成胶凝材料,其中微硅粉4%,水泥96%,两者重量组分百分比之和为100%;
以胶凝材料计,红麻秸秆纤维0.5%,粉煤灰漂珠2.4%,红麻秸秆芯24%;水89%;胶凝材料与砂的质量比为1:2。
其中所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥;所述的砂为颗粒级配良好的中砂;所述的微硅粉SiO2含量为92%,细度0.1~5μm,其中细度小于1μm的部分占80%以上;所述的粉煤灰漂珠粒径为80~120目;先将获得的红麻秸秆用破碎机进行破碎,对破碎的红麻秸秆进行红麻秸秆纤维和红麻秸秆芯的初步筛分,粒径在2.36mm以上的红麻秸秆芯进行二次破碎,再次进行筛分,获得符合要求的红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维,所述的纤维为优质红麻秸秆纤维,长度为≤12mm;所述的红麻秸秆芯为经过剪切及粉碎处理的长度为0.5~2.36mm的短切红麻秸秆芯。
所述红麻秸秆抗裂保温砂浆的制备按以下步骤得到:
按比例称量水泥、水、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯、微硅粉;之后将水泥、微硅粉、红麻秸秆纤维放入搅拌机(搅拌速度80±4r/min)中干拌2min,之后将砂放入搅拌机,同时加入全部水搅拌2min;
最后分别加入红麻秸秆芯、粉煤灰漂珠,搅拌2~3min,使各组分均匀散落在砂浆中,此时搅拌的终止时间以纤维充分分散,浆体不成团、不结块为准。
实施例2
红麻秸秆抗裂保温砂浆,所述红麻秸秆抗裂保温砂浆包括下述组分组成:硅酸盐水泥和微硅粉组成胶凝材料,其中微硅粉12%,水泥88%,两者重量组分百分比之和为100%;
以胶凝材料计,红麻秸秆纤维1.5%,粉煤灰漂珠2.4%,红麻秸秆芯12%;水84%;胶凝材料与砂的质量比为1:2。
其中所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥;所述的砂为颗粒级配良好的中砂;所述的微硅粉SiO2含量为92%,细度0.1~5μm,其中细度小于1μm的部分占80%以上;所述的粉煤灰漂珠粒径为80~120目;先将获得的红麻秸秆用破碎机进行破碎,对破碎的红麻秸秆进行红麻秸秆纤维和红麻秸秆芯的初步筛分,粒径在2.36mm以上的红麻秸秆芯进行二次破碎,再次进行筛分,获得符合要求的红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维,所述的纤维为优质红麻秸秆纤维,长度为≤12mm;所述的红麻秸秆芯为经过剪切及粉碎处理的长度为0.5~2.36mm的短切红麻秸秆芯。
所述红麻秸秆抗裂保温砂浆的制备按以下步骤得到:
按比例称量水泥、水、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯、微硅粉;之后将水泥、微硅粉、红麻秸秆纤维放入搅拌机(搅拌速度80±4r/min)中干拌2min;之后将砂放入搅拌机,同时加入全部水搅拌2min;
最后分别加入红麻秸秆芯、粉煤灰漂珠,搅拌2~3min,使各组分均匀散落在砂浆中,此时搅拌的终止时间以纤维充分分散,浆体不成团、不结块为准。
实施例3
红麻秸秆抗裂保温砂浆,所述红麻秸秆抗裂保温砂浆包括下述重量份的组分组成:硅酸盐水泥和微硅粉组成胶凝材料,其中微硅粉8%,水泥92%,两者重量组分百分比之和为100%;
以胶凝材料计,红麻秸秆纤维1.5%,粉煤灰漂珠1.2%,红麻秸秆芯12%;水65%;胶凝材料与砂的质量比为1:2。
其中所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥;所述的砂为颗粒级配良好的中砂;所述的微硅粉SiO2含量为92%,细度0.1~5μm,其中细度小于1μm的部分占80%以上;所述的粉煤灰漂珠粒径为80~120目;先将获得的红麻秸秆用破碎机进行破碎,对破碎的红麻秸秆进行红麻秸秆纤维和红麻秸秆芯的初步筛分,粒径在2.36mm以上的红麻秸秆芯进行二次破碎,再次进行筛分,获得符合要求的红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维,所述的纤维为优质红麻秸秆纤维,长度为≤12mm;所述的红麻秸秆芯为经过剪切及粉碎处理的长度为0.5~2.36mm的短切红麻秸秆芯。
所述红麻秸秆抗裂保温砂浆的制备按以下步骤得到:
按比例称量水泥、水、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯、微硅粉;之后将水泥、微硅粉、红麻秸秆纤维放入搅拌机(搅拌速度80±4r/min)中干拌2min;之后将砂放入搅拌机,同时加入全部水搅拌2min;
最后分别加入红麻秸秆芯、粉煤灰漂珠,搅拌2~3min,使各组分均匀散落在砂浆中,此时搅拌的终止时间以纤维充分分散,浆体不成团、不结块为准。
实施例4
红麻秸秆抗裂保温砂浆,所述红麻秸秆抗裂保温砂浆包括下述重量份的组分组成:硅酸盐水泥和微硅粉组成胶凝材料,其中微硅粉4%,水泥96%,两者重量组分百分比之和为100%;
以胶凝材料计,红麻秸秆纤维1.0%,粉煤灰漂珠2.4%,红麻秸秆芯24%;水70%;胶凝材料与砂的质量比为1:2。
其中所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥;所述的砂为颗粒级配良好的中砂;所述的微硅粉SiO2含量为92%,细度0.1~5μm,其中细度小于1μm的部分占80%以上;所述的粉煤灰漂珠粒径为80~120目;先将获得的红麻秸秆用破碎机进行破碎,对破碎的红麻秸秆进行红麻秸秆纤维和红麻秸秆芯的初步筛分,粒径在2.36mm以上的红麻秸秆芯进行二次破碎,再次进行筛分,获得符合要求的红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维,所述的纤维为优质红麻秸秆纤维,长度为≤12mm;所述的红麻秸秆芯为经过剪切及粉碎处理的长度为0.5~2.36mm的短切红麻秸秆芯。
所述红麻秸秆抗裂保温砂浆的制备按以下步骤得到:
按比例称量水泥、水、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯、微硅粉;之后将水泥、微硅粉、红麻秸秆纤维放入搅拌机(搅拌速度80±4r/min)中干拌2min;之后将砂放入搅拌机,同时加入全部水搅拌2min;
最后分别加入红麻秸秆芯、粉煤灰漂珠,搅拌2~3min,使各组分均匀散落在砂浆中,此时搅拌的终止时间以纤维充分分散,浆体不成团、不结块为准。
实施例5
红麻秸秆抗裂保温砂浆,所述红麻秸秆抗裂保温砂浆包括下述重量份的组分组成:硅酸盐水泥和微硅粉组成胶凝材料,其中微硅粉8%,水泥92%,两者重量组分百分比之和为100%;
以胶凝材料计,红麻秸秆纤维1.5%,粉煤灰漂珠1.2%,红麻秸秆芯24%;水78%;胶凝材料与砂的质量比为1:2。
其中所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥;所述的砂为颗粒级配良好的中砂;所述的微硅粉SiO2含量为92%,细度0.1~5μm,其中细度小于1μm的部分占80%以上;所述的粉煤灰漂珠粒径为80~120目;先将获得的红麻秸秆用破碎机进行破碎,对破碎的红麻秸秆进行红麻秸秆纤维和红麻秸秆芯的初步筛分,粒径在5mm以上的红麻秸秆芯进行二次破碎,再次进行筛分,获得符合要求的红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维,所述的纤维为优质红麻秸秆纤维,长度为≤12mm;所述的红麻秸秆芯为经过剪切及粉碎处理的长度为0.5~2.36mm的短切红麻秸秆芯。
所述红麻秸秆抗裂保温砂浆的制备按以下步骤得到:
按比例称量水泥、水、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯、微硅粉;之后将水泥、微硅粉、红麻秸秆纤维放入搅拌机(搅拌速度80±4r/min)中干拌2min;之后将砂放入搅拌机,同时加入全部水搅拌2min;
最后分别加入红麻秸秆芯、粉煤灰漂珠,搅拌2~3min,使各组分均匀散落在砂浆中,此时搅拌的终止时间以纤维充分分散,浆体不成团、不结块为准。
将实施例1~5红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆按规定留置同条件试块。按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T 70-2009)、《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T17671-1999)、《塑料导热系数试验方法护热平板法》(GB/T 3399-1982)等对实施例1~5的保温砂浆进行检测,其主要性能参数见表1。
表1实施例1~5所得红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆主要性能参数
实施例1~5所得砂浆抗压强度与导热系数指标均满足砌筑与抹灰砂浆要求,若更关注强度指标可选择实施例2,若更关注导热系数指标可选择实施例1。实施例1~5可提供不同工程要求的砂浆,在强度与保温之间寻求到平衡点,得到既满足强度要求又具有良好保温效果的砂浆。
比较例
专利号为2016101572806,公开了一种掺有小麦秸秆纤维增韧的无机保温砂浆及使用方法,所述的掺有小麦秸秆纤维增韧的无机保温砂浆由硅酸盐水泥、氢氧化钙、高钙粉煤灰、铝酸盐水泥、小麦秸秆纤维、聚丙烯腈纤维、玻化微珠、短切小麦秸秆、丁苯乳液、引气剂、淀粉醚和水组成。
表2红麻秸秆抗裂保温砂浆主要性能参数对比
比较例、普通砂浆与本发明红麻秸秆抗裂保温砂浆的抗压强度、导热系数测试方法均为参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T 70-2009)、《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 17671-1999)、《塑料导热系数试验方法护热平板法》(GB/T 3399-1982)在相同规范条件下进行。
从上述比较例可知,本发明所提供的抗裂保温砂浆与比较例相比具有以下优点:
在具有较好的保温效果下,具有远高于小麦秸秆纤维增韧的无机保温砂浆的强度,其强度为小麦秸秆纤维增韧无机保温砂浆的4~20倍,可用于墙体的抗震节能一体化改造及加固等工程领域;本发明创造性的提出了一种先将红麻秸秆破碎筛分为红麻秸秆芯与红麻秸秆纤维,在砂浆中分别添加红麻秸秆芯和红麻秸秆纤维的处理方法,这种方法与小麦秸秆纤维增韧的无机保温砂浆中直接添加秸秆的处理方法相比,能更加充分的利用废弃秸秆并且提高砂浆的力学性能与保温性能,在秸秆利用方面更具优势;与普通砂浆相比虽然强度相差不大,但导热系数远低于普通砂浆。同时本发明将废弃的红麻秸秆进行了再利用,红麻秸秆芯的工作原理与玻化微珠类似,可在一定程度上替代玻化微珠,起到良好的保温效果,并且成本远低于玻化微珠,同时实现将废弃的红麻秸秆进行无害化处理和再利用,不会对环境造成二次污染,达到环保的效果。

Claims (3)

1.红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆,其特征在于:其原料组成如下:
包括胶凝材料、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠和红麻秸秆芯;其中胶凝材料由硅酸盐水泥和微硅粉组成,两者重量百分比为:硅酸盐水泥88~96%,微硅粉4~12%;
除此之外,以胶凝材料重量计,还含有红麻秸秆纤维0.5~1.5%,红麻秸秆芯12~24%,粉煤灰漂珠1.2~2.4%,水57~93%;
胶凝材料与砂的质量比为1:2.0~1:2.5;
其中所述的红麻秸秆纤维为优质红麻秸秆纤维,粉碎后的长度为≤12mm;
所述的红麻秸秆芯为经过剪切及粉碎处理的长度为0.5~2.36mm的短切红麻秸秆芯。
2.根据权利要求1所述的红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆,其特征在于:所述的硅酸盐水泥选用42.5级水泥;
所述的砂为颗粒级配良好的中砂;
所述的粉煤灰漂珠粒径为80~120目;
所述的微硅粉SiO2含量不低于92%,细度0.1~5μm,其中细度小于1μm的部分占80%以上。
3.红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆的制备方法,其特征在于:
具体步骤如下:
按比例称量水泥、水、砂、红麻秸秆纤维、粉煤灰漂珠、红麻秸秆芯、微硅粉;
将水泥、微硅粉、红麻秸秆纤维放入搅拌机,以搅拌速度80±4r/min干拌2~3min;之后再将砂放入搅拌机,同时加入全部水按上述搅拌速度搅拌1~2min;
最后分别加入红麻秸秆芯和粉煤灰漂珠,搅拌2~3min,使各组分均匀散落在砂浆中,搅拌的终止时间以纤维充分分散,浆体不成团、不结块为准。
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